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劈开式旋压活塞研制报告
日期:2003-11-26                             浏览次数:1720

    
    
一、前言
  随着我国铁路货运逐步向高速、重载的方向发展,高新技术的应用,对车辆制动系统提出更高的要求。旋压密封式制动缸由于在使用性能上优于铸造制动缸,已得到了广泛的推广与应用。但旋压密封式制动缸的主要部件之一的活塞,却基本仍采用铸铁件,由于目前铸造工艺水平所限,致使铸件存在砂眼,缩松等缺陷,因此,铸造活塞气密性难以保证。同时,由于铸造活塞质量较大,不仅在制动缸装备 和检修时,作业劳动强度大,而且在正常运用中,容易造成密封圈偏磨,从而造成制动缸漏气,影响制动效果。
为了推进旋压密封式制动缸产品更上一个档次,我公司在成功研制356*25制动缸旋压折叠活塞,并经过装车运用考验的基础上,同相关主导车厂合作研发货车203*254、254*254制动缸劈开式活塞(以下简称旋压劈开式活塞)。
二、产品的的结构特点与主要技术参数:
  在确保该产品性能及可与铸铁活塞充分互换的前提下,通过查阅大量相关资料,进行反复分析、计算和方案比较,确定了旋压劈开式活塞的设计方案。
旋压劈开式活塞主要由活塞体、支座、铸铁圈等组成,支座和铸铁圈分别焊接和铆接在经旋压成型的活塞体上。该产品具有以下特点:
  1、 结构设计先进、合理。目前国内的旋压劈开式产品,均为对称劈开,并且劈深较浅。而我公司研制的旋压劈开式活塞,利用最新的CDC-S60数控立式旋压机,采用非对称式双面劈开结构,劈入较深,最大劈深可达45mm,而且成型较好。
  2、 同以往的活塞相比,质量小,材料利用率高,制造时间短。由于活塞坯料经过普旋后成型,其锥体部分在保证结构强度的前提下合理的减薄,质量较原铸铁活塞减轻约30%。旋压劈开式活塞的活塞体在成型过程中,采用的是无切削旋压工艺,使材料得到充分的利用,并且效率高,单件约6分钟时间即可旋压成型。
  3、仿铸铁活塞结构。由于铸铁圈的存在,可最大限度地防止在特殊情况下活塞与缸体产生偏磨时,造成制动缸缸体内表面划伤,能够有效地保护缸体,确保制动性能。
旋压劈开式活塞主要技术参数如下:
三、研制过程:
  旋压劈开式活塞是参考劈开式皮带轮的结构特点,利用我公司最新的60吨数控立式旋压机床,研发出的又一新型的旋压产品。在研制过程中,着重对旋压劈开式活塞的关键部件活塞体进行充分的工艺分析和研究,确定其劈开成型方案。
  活塞体上密封槽和毡托槽的成型,是根据劈开式活塞体的特殊结构及工艺要求,在60吨数控立式旋压机上经三次装夹完成的,即一次装夹劈开毡托并使劈起部分形成圆柱面,二次装夹使密封槽成型。在旋制过程中,合理选取了主轴转速、压力、进给速度及劈开参数等。
  为了更好地实现确定的工艺方案,以工装设备确保产品质量,我公司还与北京超代成公司共同研制了一批非标工装及模具,主要有用于活塞体劈开并成型的三套芯模、一套劈刀及两套整形轮和用于活塞体旋转成型后车削的专用夹具等。还配备了相关的检测器具。
  在此基础上,按照制定的工艺实施方案进行了样件的试制工作,试制出的旋压劈开式活塞样件,经检测、试验和场内技术凭审,各项技术指标均符合旋压劈开式活塞图纸及相关技术条件的要求。
四、相关试验
  1、性能试验:
按照〈铁路车辆用整体密封式制动缸技术条件〉的要求,将研制的两种型号劈开式活塞,分别组装了旋压密封式制动缸总成,进行性能试验,结果达到了铁道部车辆局辆技函(1998)016号文件的要求。
  2.低温试验:
  对装有劈开式活塞的整体旋压密封式制动缸在—50C、恒温48小时条件下,气压分别定在180Kpa、420KPa、500Kpa和600Kpa,保压3min,采集其密封性数值。结果证明旋压密封式制动缸能够满足试验大纲要求,缓解性能好。
  3.耐久试验:
  在室外条件下,对装有旋压劈开式活塞的整体旋压密封式制动缸施以420Kpa压缩空气,经制动和缓解10万次后测试其在各级压力下的缓动和缓解性能。测试结果满足试验大纲的要求。
详见《203*254、254*254制动缸旋压开式活塞质量检测报告》。
五、结论:
  1、我公司与相关设计主导厂共同研制的旋压劈开式活塞,结构合理,具有气密性好、可与铸铁活塞充分互换及可延长密封圈使用寿命等特点。推广使用必将收到很好的经济效益和社会效益。
  2、货车203*254、254*254制动缸旋压劈开式活塞研制成功说明我公司采用独特的旋压劈开技术和工艺手段制造旋压劈开式活塞在技术上是完全可行的。它开创了国内同类产品和工艺的先例,填补了国内空白,具有广阔的发展前景。
  3、我公司旋压设备齐全,特别是国内最先进的CDC-S60数控立式旋压机床,提高了我公司旋压设备的档次。能够保证产品质量,具备了批量生产旋压劈开式活塞的能力。
活塞的能力。

  长春机车车辆厂技术部   高峰

 

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