劉俠， 朱西深

（南車青島四方機車車輛股份有限公司 技術(shù)工程部，山東 青島266111）

1 引 言

CRH2C 型動車組持續(xù)運行時速為300km/h，具有節(jié)能、經(jīng)濟、舒適等特點。在整車設(shè)計過程中，考慮到CRH2A 型動車組給水衛(wèi)生系統(tǒng)成本高、檢修繁瑣等問題，進行了優(yōu)化設(shè)計。將光電感應(yīng)式水龍頭優(yōu)化設(shè)計為按壓式水龍頭，經(jīng)過近5 年的線路運行，大部分CRH2C 型動車組進行了四級修及次輪三級修，在歷次高級修過程中發(fā)現(xiàn)衛(wèi)生間按壓式水龍頭故障率較高。經(jīng)過工程技術(shù)人員對該型號水龍頭結(jié)構(gòu)和和工作原理研究及改進，提高了維修使用率并降低了新品更換率。

2 按壓式水龍頭結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 按壓式水龍頭結(jié)構(gòu)

衛(wèi)生間按壓延時水龍頭由本體和閥芯組成，閥芯分為延時槽、復位彈簧、復位彈簧座和按壓閥芯（圖1、圖2）。

圖1 按壓延時水龍頭結(jié)構(gòu)圖

圖2 按壓閥芯分解圖

2.2 按壓式水龍頭工作原理

按壓延時水龍頭進水管由動車組車下水泵提供90～140kPa 自來水，通過延時槽格柵進入延時槽，當按壓延時水龍頭閥蓋時，閥芯柱被推出閥芯，自來水通過閥芯柱和進水格柵間的縫隙進入到閥芯內(nèi)部，然后通過進水格柵的小孔和水龍頭的出水口流出（見圖3）。按壓閥帽后，自來水進入閥芯柱內(nèi)部和復位彈簧形成壓力差，通過調(diào)節(jié)閥芯柱的進水量來調(diào)節(jié)和復位彈簧的壓力差，從而控制復位彈簧的復位時間，達到調(diào)節(jié)流量的目的。

圖3 按壓延時水龍頭閥芯工作原理解析圖

3 按壓式水龍頭常見故障及維修

在動車組長時間運行過程中頻繁使用及各地水質(zhì)的差別，在按壓延時水龍頭內(nèi)部形成水垢，并且其內(nèi)部零部件老化及其他原因?qū)е略撔吞査堫^返廠檢修故障率很高。經(jīng)過長時間的跟蹤研究及經(jīng)驗積累，對以下故障診斷維修進行論述。

3.1 按壓式水龍頭流量無法調(diào)節(jié)

按照CRH2C 型動車組機械調(diào)試工藝文件要求，衛(wèi)生間按壓式水龍頭流量為150±20mL，使用φ3 的六角扳手插入閥帽上蓋的圓孔內(nèi)，調(diào)節(jié)閥芯柱的調(diào)節(jié)閥。調(diào)整之后按壓水龍頭，用量杯測量出水量。由于在線路運行檢修過程中頻繁調(diào)整或施工不當導致閥帽上的圓孔被堵塞或調(diào)節(jié)閥和六角扳手無法配合，導致無法調(diào)節(jié)水流量（見圖4）。如果將按壓閥芯分解，去除異物或更換閥芯柱，可解決該故障，避免更換整個按壓閥芯，從而降低動車組檢修成本。

圖4 閥芯爆炸圖及閥芯柱實物

3.2 按壓延時水龍頭長流水

在正常水壓條件下，按壓水龍頭閥帽后，水龍頭出水口長流水，如果泄漏量超過1L/min 時，流量開關(guān)接通，電氣控制裝置開始計時，水泵持續(xù)工作，當3 分鐘后判斷為泄漏，切斷水泵供水，重復判斷3 次后，故障車廂水泵停止運行無法啟動，便器和洗面池不能使用［1］。當出現(xiàn)上述故障時，導致旅客無法如廁和清潔個人衛(wèi)生。經(jīng)過反復試驗和維修實踐，判斷上述故障是因為閥芯復位彈簧長時間處于工作狀態(tài)，使其回復力降低或失效，并伴有彈簧變形，閥芯柱內(nèi)壓力總是大于彈簧回復力（見圖5），導致閥芯無法關(guān)閉，水龍頭長流水，具體對閥芯受力分析如下：

在水龍頭正常使用過程中F上水壓=F下水壓，當F調(diào)整＞F回復力時，導致水龍頭閥芯無法關(guān)閉，造成長流水故障［2］。在沒有進行上述分析之前，遇到該故障直接更換整個水龍頭，現(xiàn)在只需要更換該復位彈簧即可解決問題。

圖5 進水閥芯受力分析

3.3 按壓延時水龍頭關(guān)閉不嚴

按壓水龍頭閥帽后，閥帽在回復彈簧的作用下復位，但水龍頭還不時有水滴出或保持很小的流量一直流出。分解按壓水龍頭后，發(fā)現(xiàn)有兩種現(xiàn)象可以引起以上問題：

（1）橡膠密封圈或塑料密封圈有明顯的壓痕或斷裂，導致密封質(zhì)量下降，自來水從水龍頭下部進水口進入水龍頭出水口，導致故障發(fā)生（見圖6）。

圖6 按壓延時水龍頭關(guān)閉不嚴

（2）從表面看并沒有明顯的破損和彈簧變形問題，仔細觀察密封件，可以發(fā)現(xiàn)在閥芯密封位置有白色雜質(zhì)，拆下密封圈進行清潔后重新組裝，試驗后故障消除。

4 按壓水龍頭分解及專用工具設(shè)計

在研究維修方案過程中，首先解決的問題是按壓水龍頭閥芯和閥體分解的問題，受按壓水龍頭安裝位置的限制，無法用普通開口扳手或可調(diào)扳手進行拆卸。根據(jù)圖紙和現(xiàn)場測量后，設(shè)計出專用開口扳手，方便維修和拆卸按壓延時水龍頭，按壓水龍頭的分解方法及工具設(shè)計如下：

4.1 按壓水龍頭分解

按壓水龍頭分解按照以下兩步執(zhí)行，見圖7。

圖7 水龍頭閥芯拆卸圖

（1）用專用工具33mm 叉口部分將卡環(huán)從閥芯上分解并將其提升，露出閥芯。

（2）用專用工具22mm 叉口部分卡住閥芯固定平面，逆時針轉(zhuǎn)動開口扳手將其分解。

4.2 按壓水龍頭專用工具設(shè)計

專用開口扳手設(shè)計過程中主要考慮材質(zhì)、空間位置、水龍頭結(jié)構(gòu)干涉以及主要定位和配合尺寸問題：

（1）專用開口扳手材質(zhì)設(shè)計。根據(jù)工廠實際情況，專用開口扳手用于現(xiàn)場施工使用，不需要批量生產(chǎn)，主要目的是適用、環(huán)保、低成本。從降本增效的角度考慮，選用工廠動車組或地鐵車體生產(chǎn)過程中剩余的邊角料進行重復利用，但考慮到鋁合金材質(zhì)剛度較不銹鋼差，容易變形，故采用不銹鋼作為開口扳手的加工材料。

（2）專用開口扳手長度設(shè)計。受按壓水龍頭安裝空間及其自身設(shè)計結(jié)構(gòu)原因，水龍頭中心距衛(wèi)生間A 面為137mm，距B 面為201mm，所以在設(shè)計開口扳手過程中對其長度控制在137mm～200mm 之間，經(jīng)過現(xiàn)場實際測量確定為155mm（見圖8）。

圖8 按壓延時水龍頭局部安裝圖

圖9 開口扳手及卡環(huán)平面圖

（3）專用開口扳手開口及角度設(shè)計。用游標卡尺測量按壓延時水龍頭卡環(huán)和按壓閥芯尺寸，根據(jù)生產(chǎn)批次不同，卡環(huán)尺寸有1mm 的區(qū)別，故將開口扳手設(shè)計成漸變式開口，這樣可以適應(yīng)不用卡環(huán)的拆卸，但設(shè)計過程中要測量卡環(huán)側(cè)直徑，這樣可以確定開口扳手的開口深度應(yīng)當大于擋環(huán)直徑的2/3，避免使用過程中開口扳手卡不住卡環(huán)造成施工危險，具體尺寸計算為φ35mm×（2/3）=23.3mm，同時考慮到卡環(huán)生產(chǎn)批次不同導致的尺寸差，所以確定開口深度為29mm（見圖9）。

5 結(jié) 語

衛(wèi)生間按壓延時水龍頭在動車組運行過程中尤其在長大線路上使用頻繁，由此造成高級修返廠檢修過程中50%的按壓延時水龍頭出現(xiàn)故障，如果更換閥芯或整體更換按壓延時水龍頭會造成浪費。通過對該零件可維修性研究，很大程度上降低了動車組給水系統(tǒng)維修成本，同時也為其他動車組給水系統(tǒng)維修提供可借鑒資料。在研究該維修方法的過程中發(fā)現(xiàn)延時彈簧耐久性不好，在使用1.5 年后即會發(fā)生回彈力不足的問題，建議更改其材質(zhì)，加大彈簧剛度，同時塑料密封圈在使用過程中極易磨損變形，建議更改成耐磨塑料材質(zhì)。在研究該維修方法的過程中不斷總結(jié)學習，其宗旨在于實現(xiàn)低碳的生活方式和環(huán)保的工業(yè)生產(chǎn)，達到降本增效的目的。

［1］ 宋培元，李少方.CRH2 型動車組給水衛(wèi)生系統(tǒng)自動檢測方法研究［J］.科技與生活，2012（16）：192-193.

［2］ 許立忠，龔景安.機械設(shè)計［M］.北京：機械工業(yè)出版社，2002.