国产化直线电机车辆JCP型制动夹钳轴承故障分析及改进措施
发表时间：2018-09-27T17:39:02.263Z 来源：《防护工程》2018年第13期作者：于江山
[导读] 广州地铁5号线部分增购车辆的制动系统首次采用了适用于直线电机车辆的JCP型制动夹钳单元，
于江山
广州地铁集团有限公司运营事业总部广东广州 510000
摘要：广州地铁5号线部分增购车辆的制动系统首次采用了适用于直线电机车辆的JCP型制动夹钳单元，但该制动夹钳单元在运用过程中出现了一例钳杆处轴承锈蚀而导致制动夹钳单元不能缓解的故障。经过分析，认为故障原因为钳杆轴承处密封不良，故对轴承处密封结构进行优化改进。
关键词：JCP型制动夹钳；轴承锈蚀；密封改进
1 概述
广州地铁5号线增购车辆有12列车采用中国铁道科学研究院（以下简为“铁科院”）的制动系统。铁科院供货的制动系统采用了紧凑型盘形制动夹钳单元，简称为“JCP 型制动夹钳单元”。JCP 型制动夹钳单元具有质量轻、占用转向架空间小、模块化结构及自动补偿闸片与制动盘的磨耗等特点，能有效改善和提高车辆基础装置性能。JCP 型制动夹钳主要分为两类，一类为不带停放制动的制动夹钳单元JCP-
1，另外一类为带停放制动的制动夹钳单元JCP-2。
图1 JCP-1型停放制动夹钳单元
五号线增购配置JCP型制动夹钳的105106车于2013年1月投入广州地铁五号线运营，2016年9月该车在运营过程中出现制动不缓解现象，回库检查发现A106车4轴左侧制动盘温度120℃，切除B07和B11后制动不缓解，调节回程螺母夹钳可缓解；随后对制动夹钳进行深入分析：
一、现场拆解分析
1、产品测试及制动状态观察
首先使用试验台对夹钳进行简单动作试验，发现夹钳动作卡滞，同时观察到夹钳在自由状态下向一侧偏向严重；拆解下侧盖后，对夹钳充排气，活塞回复不到位。
随后对夹钳进行现场拆解，发现夹钳主动侧（偏心轴侧）下面钳杆轴承内圈变形、滚针断裂，外圈锈蚀严重；
图3 轴承断裂、生锈
夹钳拆解完成后单独对制动缸进行动作试验，动作正常；随后将故障夹钳进行返厂，分别对推杆密封套、推杆防尘盖、M4X12沉头螺钉、偏心轴杆、缸体固定轴、HK6020轴承、M12螺钉、U型弹簧、调节器杆进行评估、未发现内部零件存在异常；通过对油脂进行第三方分析，也未发现异常。轴承本身为成熟进口件，在铁路机车上也广泛应用，并未出现过问题，为此推测故障原因可能为车辆采用高压水枪进行清洗时，个别密封圈在长期往复动作后密封唇部压紧量低于新造值，从而造成高压水进入缸体内部，引起轴承锈蚀导致断裂，进而导致夹钳卡滞。
2 改进方案
2.1 JCP型制动夹钳原密封结构介绍
制动夹钳单元的钳杆与缸体之间采用端盖密封结构（见图1），且端盖上安装有唇形密封圈用来阻止外界异物进入；如图2所示，端盖位置的密封采用单唇式密封圈结构，且使用小弹簧将密封唇部压紧至轴承及端盖。
图4 制动夹钳单元密封结构
图5 制动夹钳单元钳杆轴承处密封结构
2.2 优化密封结构
考虑到此密封位置对制动性能影响较大，故从以下几个方面对密封结构进行优化加强：
2.2.1钳杆轴承处润滑
在钳杆轴承底面增加储油槽，使得轴承及转轴位置润滑充分。
图6 钳杆轴承底面增加储油槽
2.2.2 轴承及端盖处密封
①密封圈（小）采用多层次密封，依次采用外侧、中部及轴承处唇形密封的型式，以此阻止外界异物（高压水等）进入而腐蚀轴承；密封圈（小）骨架外圈与端盖孔采用过盈配合，压入密封圈（小）底部硫化橡胶与端盖底平面配合，起到防止水渗入作用。
图7 密封圈优化结构
图8 密封圈（大）结构
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②密封圈（大）主要承担端盖与缸体之间的密封作用：将密封圈（大）压入缸体，端盖处依靠2层橡胶唇进行密封，外侧环形橡胶起到对端盖防护作用。
3 疲劳试验
2017年3月底，对JCP型制动夹钳单元进行100万次的疲劳试验，以验证更换新方案密封圈后是否满足各项性能要求；2017年6月，
制动夹钳单元通过疲劳试验，出厂例行试验指标均满足要求。
4 喷淋试验 2017年6月，依据“GB4208-2008 外壳防护等级（IP代码）”中IPX4等级相应要求对改造后的制动夹钳单元进行喷淋试验，；喷淋试验后，对制动夹钳单元轴承处拆解查看：轴承及缸体内部油脂状态均正常，无渗水现象。
5 总结
改进结构密封圈已通过100万次疲劳试验，且经过喷淋试验，密封圈防水性能良好，缸体轴承位置及制动缸内拆解检查未见渗水现象，制动缸脂使用情况正常，故改进密封圈结构可以满足现场运用环境要求，对制动缸内部防水效果显著。目前已将样机装车运营进行验证，效果良好，后续将进行批量改造优化；
参考文献：
[1]人力资源和社会保障部教材办公室，广州市地下铁道总公司.车辆检修工（M）.北京：中国劳动社会保障出版社，2009年
[2]中车青岛四方机车车辆股份有限公司.广州市轨道交通五号线增购直线电机车辆说明书（M）.青岛：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，2012年
