峰与谷

编织制动软管(续完)

——编织制动软管标准、新型

连接器和压型卡箍

郑 讷(铁道部科学研究院中国铁路科学技术开发公司100081北京)

韩锦芝(铁道部科学研究院标准计量所100081北京)

张进德(铁道部车辆局100844北京)

新

技

术

新

材

料

11 编织制动软管标准——

TB

/

T

2842—97

《铁路机车车辆空气制动软管》

随着铁路提速、重载的发展,编织制动软

管和压套制动软管总成这一新的产品恰好满

足这一需要,经过8a的推广使用,已有了成

熟的技术稳定的生产工艺和广阔的市场。为

了强化质量管理和利于国际交流,必须制订

出较先进的能与国际接轨的标准。这就是铁

道部于1997年4月30日批准,并于1997年

10月1日开始实施的新标准,TB/T2842—

97《铁路机车车辆空气制动橡胶软管》。

11.1 国内外同类标准概况

(1)国内同类产品标准。

我国现行的标准为GB7542—87《铁路

机车车辆制动用橡胶软管》。该标准对象为夹

布制动软管,其技术内容很简单,是以考核半

成品胶料为主、成品性能相辅的一个成品标

准。成品只检验气密性、爆破强度、静液压下

变形,不能全面反映软管使用性能。在编织软

管推广使用后,此标准已失效。

实际现行标准为铁道部辆技[1996]66

号文附件《铁路编织制动软管及软管总成供

货技术条件》(简称《附件》,下同)。《附件》是

1989年产品鉴定时的试行标准,经示范性推

广后,结合实践发展完善修订而成。它是

AAR

601和

ГОСТ

1335两个同类产品标准的

综合,侧重成品性能的检查,性能指标有气密

性、静液压下变形、爆破强度、弯曲试验、管口

扩张试验、粘合强度、拉伸性能试验、低温性

样机,这四种阀的共同特点是:一体化结构,

体积小,重量轻,结构安排合理,便于拆装、检

修。从材料、工艺上摆脱了镶套阀体和橡胶膜

板;采用整体金属阀体、选用国标尺寸的密封

件,从而延长了使用寿命和检修周期。另一个

特点是采用了测重阀、限压阀、检测阀及指示

阀的有机结合,从理论上离开了比例阀的传

统方式,使制动缸压力可根据需要进行调整。

由于限压阀的使用,使车辆在空车和半重车

的制动力更加平稳可靠;无论是阶段制动还

是全制动均能充分发挥三通阀的原有性能;

经试验台测试,其保压性能、缓解性能均达到

相关技术规范的要求。由于限压阀的使用,使

空重车自动调整装置适应500kPa和600

kPa

制动系统压力成为现实,即阶段制动时

不受系统压力影响,全制动或紧急制动时空

车及半重车不受系统压力影响,重车状态却

可分别达到有关规范所规定的最大制动缸压

力。

5 参考文献

1 夏寅荪,吴培元.120型空气制动机.北京:中国铁道出

版社.1995.

·30·铁道车辆 第35卷第12期1997年12月

能试验、耐紫外线疲劳试验、总成径球通过和

拔脱程度11项。胶料半成品试验为常规检验

和热空气老化脆化及耐油计6项。《附件》是

一个综合性能全面,能以各个不同侧面反映

制动软管使用性能的一个技术文件,技术指

标能满足当前提速、重载对制动软管的要求。

(2)国际铁路联盟

UIC

830—1《空气制

动连接器橡胶软管供货技术条件》标准(简称

UIC830—1,下同)。

该标准是强制性标准,其对象为28

mm空气制动橡胶软管。标准规定了产品结

构增强层材料、尺寸公差和软管的各项机械

性能,包括有弯曲、压力、爆破、粘合强度、内

外胶层耐动态径复拉力疲劳试验,内外胶层

静态拉力载荷下永久变形试验,冲击试验,软

管外胶耐臭氧老化试验,低温挠度试验,管口

扩张试验,软管与连接器的适配性试验,软管

耐动态应力试验等共计12项。

UIC830—1的最大特点是无半成品胶

料检验,全部为成品性能检验。此外,该标准

包括有认可准则——产品质量认可、生产认

可、制造厂认可、检验认可和一系列的验收检

验规定,有力地强化了标准强制性。

11.2

TB

/

T

2842—1997《铁路机车车辆空

气制动橡胶软管》

(1)制订标准的原则。

制订标准TB/T2842—1997《铁路机车

车辆空气制动橡胶软管》(简称

TB

/

T

2842,

下同)的目的是保证行车安全。围绕这一点来

考虑标准的构成,技术指标的选择,参照标准

的优选。根据当今国外标准多数皆以成品最

终所反映的使用性能为主,而半成品的性能

和中间过程的工艺性留给制造厂自控的做

法,新标准选定以成品性能全面考核为主线

的制订标准的原则。

(2)TB/T2842的基本构成。

TB/T2842标准由前言、范围、引用标

准、结构、要求、制造标志、认可与制造、检验、

交货、保证10个部分和附录

A

、

B

、

C

、

D

、

E

、

F6个试验方法组成。

(3)TB/T2842的技术指标。

TB

/

T

2842的成品技术指标有弯曲、静

液压、爆破压力(含老化后)、增强层与胶层粘

合力(含老化后)、软管内外胶层耐径复拉力、

软管内层胶静态拉力载荷下的永久变形、冲

击试验、软管外胶层耐臭氧龟裂、低温挠度、

管口扩张、软管拉伸和软管耐紫外线疲劳共

计12项。其中冲击试验为用于产品认证时的

形成试验,软管拉伸性能和耐紫外线疲劳为

每年重新认证项目,其余各项皆为强制性检

验项目。

UIC

830—1无软管拉伸性能和耐紫外

线疲劳试验。这两项是从《附件》指标引入的,

以考核软管非人工摘解性能和软管在使用中

的动态疲劳寿命。

此外,

TB

/

T

2842由

UIC

830—1中引

入了软管与连接器的适配性和防滑脱性能试

验,要求软管与连接器组装后在无紧固情况

下,管内充气在2

MPa

压力下,软管不得滑

脱。该项试验实则对配合件提出了较高的要

求,因软管不是单独使用,最终是要与连接器

配合使用,如连接器设计或制造质量有缺陷,

或装配不当,都会导致软管不能安全使用。

TB/T2842强调了这一点,并提出标准组装

设计。这对我国目前连接器状况和组装设备

与装配质量状态尤为重要,希望通过标准的

贯彻能改善和解决暴露出来的各类问题,保

证制动软管安全使用。

(4)TB/T2842的试验方法与试验设

备。

凡属胶管通用的试验方法,如爆破强度、

静液压、气密性试验,增强层与胶层粘合力试

验、外胶层耐臭氧试验、软管拉伸性能等皆按

我国国家标准执行。试验条件则根据我国专

用制动胶管使用需要来制订。属于铁路制动

软管专用性能的检验,如:弯曲试验、冲击试

验、软管组装试验、耐紫外线疲劳试验,需用

专用试验装置,按

UIC

830—1或根据国情

·31·编织制动软管(续完) 郑 讷 韩锦芝 张进德

修订,其示意图和基本参数均在标准附录中

给予说明,低温挠度、管口扩张试验方法和装

置在标准文内给予示意说明。

(5)TB/T2842的认可准则。

制动软管是行车安全部件,必须实行强

制化管理。在标准中明确规定制造厂认可和

产品认可,不经认可不得生产。

(6)为便于由《附件》到TB/T2842的

过渡,在标准审查时,按部领导和部分代表要

求,将《附件》中半成品胶料技术指标移入

TB/T2842,以加强对制造厂生产中间过程

的监督考核,确保产品质量。

11.3 贯彻

TB

/

T

2842质量监督考核的重

点

制动软管产品质量要在全面考核的基础

上有重点地进行经常性的监督考核,也就是

对直接危及行车安全的项目进行日常考核,

这其中有气密性、爆破强度、粘合强度。

(1)气密性。胶管的内胶层起密封作用,

因此要保证软管气密性能,必须严格检查软

管内壁,并做气密性试验。如内胶有制造缺陷

和装配缺陷,做气密性试验时外胶会出现鼓

泡。

(2)爆破强度。爆破强度是制动软管使

用安全程度的重要指标,它由胶管的增强层

(编织线)的结构、材料性能所决定。目前,编

织软管采用维纶经,按规定角度,4股并织,

三层,如单根线强度大于70

N

,可保证爆破

强度大于8.0MPa。

(3)粘合强度。粘合强度体现胶管的整

体性能和装配性能,它也是制造厂综合工艺

水平的反映。胶管制造工序较多,工艺流程

为:压出内胶,编织,包中胶,编织,包中胶,编

织,包外胶,包水布,硫化。这九步工序,任何

一步执行不严格,都将导致产品粘合不好。所

以说,在胶料配方、材料规格性能确定后,产

品质量关键体现在工艺执行上,具体表现在

胶管胶层与线层的粘合力。比如:线潮湿,回

潮率高;线的捻度过大;编织角度偏大;编织

机绽子张力不均匀,编织线松紧不一;水包布

包的不紧,硫化时蒸汽压力不够,硫化温度

低;硫化时间不够等等,都会导致胶管产品粘

合力低。因此,严把对胶管粘合力的监督检

验,就是把住了制造厂的基本工艺环节,把住

了基本产品质量。目前,制造厂经常出现软管

粘合不好,究其原因必有工艺执行不严之处。

11.4 两点说明

(1)根据编织软管组装后会缩短的试验

结果和车钩换型钩舌加长要求,制动软管相

应加长,TB/T29/842将软管长度由565

mm增至585mm,838mm增至850mm。

(2)

TB

/

T

2842只指编织制动软管而不

含压套总成。

12 新型制动软管连接器

12.1 新型连接器设计准则

欧美国家目前用的连接器大部分是

AAR产品。如我国进口的ND—5、NY—7型

内燃机车,法国的8

K

型电力机车所用皆为

压套式制动软管总成,其中的连接器均是按

AAR设计制造的连接器。这就说明AAR的

设计是较为先进的。我国现用连接器为AAR

40年代的设计,它是为以钢带点式冲压铆合

紧固而设计的。到了70年代,随着汽车工业

的发展,列车速度的提高,AAR又借鉴了汽

车刹车管的扣压铆合总成的形式,开始使用

压套式软管总成。其中连接器则采用了汽车

刹车管接头的鱼骨形设计,其连接器间相互

配合部分(称头部)扇面为70°。以后,在不断

发展不断总结经验的基础上,为提高颈部对

软管的抓着力,提高拔脱强度和气密性,到

80年代后期,AAR又将连接器颈部鱼骨形

设计改为不等距的波浪形,加大了峰与谷间

距,从而更加大了对胶管的抓着力,使拔脱强

度进一步提高。同时,为防止运行中颠簸引起

连接器自动摘解,将头部扇面改为92°,颈端

部改为球面马蹄形设计,以减少软管弯曲处

应力集中。在1994年

AAR

汇编中已淘汰了

·32·铁道车辆 第35卷第12期1997年12月

40年代的连接器和钢带点式铆合紧固形式

以及70年代颈部鱼骨形的连接器标准,取而

代之的是现欧美国家所用的

AARS

941—

87标准。

铁路联盟UIC成员国普遍采用了AAR

这一标准设计。我国是

UIC

成员国,为便于

与国际接轨和经贸交流,应采用

AAR

设计,

这也是经济发展的需要。鉴于国内现有的大

量旧型连接器、检验样板、工具的具体情况,

新型连接器的设计既要做到性能先进,与国

际接轨,同时又要照顾到国情。既要考虑与现

用连接器的互换,又要考虑更新换代,这就是

新型软管连接器的设计基本准则。

12.2 新型连接器的设计特点

按前述设计基本准则,制订的设计路线

是通过采用新结构、新工艺提高材料档次,使

新连接器的设计与制造提高到接近或超过国

外同类产品水平。其设计特点是:

(1)保证与现行连接器互换使用,机加

工面各项尺寸与公差仍与

TB

60—89一致,

检验样板通用。

(2)为使现场检修人员操作简便,无需

增加扳手,新连接器六角部分仍采用

TB

60—89的小六角(55

mm

)设计,而未采用

AAR的大六角2/16in(58.7mm)的设计。

(3)采用AAR92°大扇面、无销式设计,

不采用TB60—8970°小扇面的设计,这样可

以有效的防止运行中出现自动摘解。

(4)颈部采用AAR不等距波浪形设计,

这种多级峰谷的设计,使软管紧固后形成多

级密封线和多级防滑脱,可有效的克服软管

滑脱,在无紧固情况下,2.0

MPa

空气压力

下可使软管无位移。

(5)颈端采用AAR球面马蹄形设计,保

证与软管组装后该部分顺软管自然弯曲走

势,减少应力集中,有利于软管安全使用,延

长寿命。

(6)在接头六角处增加组装定位标志,

以保证颈端球面马蹄不错位,螺纹仍采用

R102in锥形螺纹,以保证与车辆折角塞门的

连接配合。

(7)密封垫圈仍采用

TB

60—89标准。

(8)为提高材料耐冲击性能,增加韧性,

新设计采用AAR规定的性能指标,相应我

国球铁国家标准牌号为

QT

400—18,即较

TB

60—89规定的

QT

450—10提高两个等

级。

(9)新连接器要求采用氮化新工艺防锈

处理,不允许使用涂漆和电镀,氮化后使表面

硬度提高,也有利于保护机加工面。

12.3 新型连接器性能

(1)组装试验。用六组试制连接器接头,

分别在天津东车辆段、丰台车辆段进行组装。

组装结果,反映良好。操作者认为和装现行连

接器接头没什么区别,现用工装即可装卸,气

压及水压试验设备可通用。试验结果正常。

(2)适配性试验。在丰台车辆段组装的

三条软管六个接头不上卡箍紧固,装后立即

进行600

kPa

空气压力试验,除一连接器一

头因用肥皂水过多,位移滑出约5

mm

外,其

余五个接头均无位移发生。

此外,又用新旧接头各六个装软管各三

条,24

h

后采用与爆破压力相同的试验方法

试验,水压升至2.0MPa。检查接头位移情

况,结果是新头无一有位移的,现用接头有一

接头在1.4MPa时打出,有两个接头2.0

MPa

压力下位移约10

mm

。

以上试验结果充分证明新型连接器接头

颈部设计对软管抓着力强,使用中不易脱出;

反之,现用

TB

接头易滑脱。

(3)软管总成试验。新连接器和现行连

接器与编织软管组装后,分别采用压型卡箍

和压套两种紧固方式组成总成进行拔脱强度

试验。试验机为50

t

金属材料试验机,拉伸

速度为50mm/min,试验结果见表12。

试验结果表明:①无论采用哪种紧固方

式,新型连接器拔脱强度均远大于

TB

60—

89连接器,使用更为安全可靠。②新型连接

·33·编织制动软管(续完) 郑 讷 韩锦芝 张进德

器组装的卡箍总成、压套总成皆较现在使用

的连接器组装的总成拔脱强度约高3kN。③

新型连接器组装的压套总成较卡箍总成拔脱

强度高约3kN,压套总成抗拔脱性能更优。

表12 软管总成拔脱强度试验kN

试样

编号

新型连接器

压型卡箍压 套

TB

60—89连接器

压型卡箍压 套

18.411.45.48.1

28.712.36.07.9

312.05.99.3

13 压型卡箍

压型卡箍不言而喻,就是用模具冲压成

型的软管卡箍。它是参照国外同类产品和标

准,并结合我国铁路检修规程要求而设计制

造的。其特点是体轻、规格尺寸标准化程度

高、互换性好、弹性好、组装省力。卡环设计有

两条圆弧形密封筋,密封性好且不损伤胶管,

特别是经改进后克服了紧固后“八”字形的缺

点,效果良好。

压型卡箍是专为编织制动软管和新型连

接器研制的两条密封筋互对连接器波谷的一

种零件。所以,其密封性能好,又耐拔脱。因

此,编织软管和新型连接器组装卡箍式总成,

卡箍应该用压型卡箍,不要用现行的锻打卡

箍,否则会因不匹配影响总成的性能。从表

12也可看出,压型卡箍与新型连接器配合,

总成拔脱强度达8.4

kN

以上,比现行连接

器配合总成拔脱强度高40%。

14 建议推广压套制动软管总成

编织制动软管在结构上与夹布软管不

同,因此有着不同的工艺性、装配性。对相关

部件的配合,组装技术与组装设备都有较夹

布软管更高的要求。而现场以习惯性的操作

方法、老的设备来装配新软管,暴露了不相适

应的矛盾。在实践中则表现为制造方与使用

方责任的矛盾。要解决这一系列的问题建议

仿效国外实现总成化的做法,责任全部划归

软管总成制造厂。制造厂严格按铁道部规定

图样制造。这样整体质量较容易保证。目前,

供应全路制动软管的制造厂仅三家,管理三

家工厂比管理几百家车辆段、机务段、工厂要

简单。其好处是,可减少检修工作量,消除多

层次、多工序所带入的安全隐患,实现无故障

维修,减少扯皮环节,有利于提高制动软管总

体质量和使用安全可靠性。

在技术上实现总成化是可行的。早在

1989年即已通过部级鉴定,以后又不断改

进、提高,并积累了使用经验,现又有了新型

软管连接器的设计和总成标准设计,可使压

套软管总成达到

AAR

水平。

在经济上也是可行的。通过调查了解,北

京局、兰州局、哈尔滨局、乌鲁木齐局的部分

车辆段自行组装卡箍总成的成本价为:北京

局86元～94元,兰州局90元～98元,哈尔

滨局102元～110元,乌鲁木齐局120元～

130元,而压套总成市场价在这几个铁路局

均在较低价格的档位上。因此,全路总体核算

除取得安全度提高所带来的社会效益外,还

可取得一定的经济效益。

所以说,制动软管实现总成化不仅具有

必要性、优越性,也具备技术可行性和经济

性。

5 参考文献

1

R

.

C

.

Keller

.橡胶软管技术进展.胶管工业.1992,(4):

23.

2 .乙丙橡胶弹性体胶料在胶管应用上的进

展.胶管工业.1993,(2):37.

3 日本橡胶协会.特种合成橡胶.北京:燃料化学工业出版

社,1974.

4 纺织材料学编写组.纺织材料学.北京:北京纺织工业出

版社,1980.

5 黎群章.维纶纤维在胶管中的应用(胶管胶带胶布制品

技术交流会论文).中国橡胶学会,1985.

6 横井胜彦.胶管补强纤维.橡胶译丛,1981,(4):81.

7 韩锦芝.橡胶软管或软管组合件的选择与使用.铁道标

准化,1995(5):21.

·34·铁道车辆 第35卷第12期1997年12月