本发明涉及一种防电偶腐蚀的方法及防电偶腐蚀结构，尤其涉及一种通过密封来防止电偶腐蚀的方法及扭杆端部处密封结构。
背景技术：
轨道车辆高速通过曲线和道岔或静止停放在设置超高的曲线上时，侧滚增加明显，一侧轮重减载，遇到强横向风时，甚至出现倾覆失稳情况，安全性降低。需要增加车辆的侧滚刚度以限制其侧滚角，但又不能影响车辆的浮沉、横摆、摇头、伸缩和点头等振动特性。
抗侧滚扭杆组成装置安装在轨道交通车辆上，当轨道车辆在做侧滚运动时，扭杆轴扭转变形，与其它部件一同提供车辆安全运行所需的侧滚刚度，以此来满足车辆动力学性能的要求，确保车辆的安全运行。车辆的振动主要有六个方向的自由度：x方向的伸缩振动、y方向的横摆振动、z方向的浮沉振动、绕y轴的点头振动、绕z轴的摇头振动、绕x轴的侧滚振动。抗侧滚扭杆组成装置主要起到调节车辆侧滚刚度、控制车辆侧滚振动的作用。
抗侧滚扭杆装置主要包括扭杆、扭转臂、轴承座组成和垂向连杆组成。如图1和图2所示，在轴承座组成1内部通过过盈配合设置有扭杆轴承2，在扭杆3的扭杆端面311上设置有轴向延伸的扭杆端部312且扭杆端部312的直径小于扭杆端面311处的扭杆3的直径，在靠近扭杆端面311处的扭杆3的外周面上设置有花键4。装配时，扭杆端部312插入到扭杆轴承2中与扭杆轴承2间隙配合连接，在靠近扭杆端面311处的扭杆3的外周面上通过花键配合套接有扭转臂5。
目前在对某些轨道车辆的抗侧滚扭杆装置进行检修时，发现扭杆端部有锈蚀现象，其中很多抗侧滚扭杆装置超过检修标准。由于抗侧滚扭杆装置的高报废率，导致该产品检修成本高昂，且目前某些轨道车辆上的抗侧滚扭杆装置是在国外产品的基础上进行国产化开发的，其结构大部分沿用了国外原型结构，改进难度较大，另外近年来某些轨道车辆上的抗侧滚扭杆装置每年产值约1亿元，产值规模大，特别是产品已陆续达到检修期，检修市场规模也非常可观，因此，该问题的解决就显得尤为迫切和重要。
检索到相关专利文献如下：
一、授权公告号为cn2483280y，授权公告日为2002年3月27日的中国实用新型专利公开了一种抗侧滚扭杆，包括扭杆、支承座、扭臂、连杆、连杆座和关节轴承，在扭臂的台肩与支承座的端面间设置有密封部件，密封部件为密封套，密封套由橡胶组成。
二、授权公告号为cn203111196u，授权公告日为2013年8月7日的中国实用新型专利公开了一种新型轨道车辆用抗侧滚扭杆装置，主要包括扭杆轴、扭转臂、垂直连杆、橡胶关节轴承一、橡胶关节轴承二、金属关节轴承；所述扭转臂一端与扭杆轴通过包络等距多边形型面配合的连接方式相连接，所述扭转臂另一端与所述橡胶关节轴承一相连接，所述橡胶关节轴承一与车体连接；所述垂直连杆一端与所述金属关节轴承外套相连接，所述金属关节轴承内套与所述扭杆轴相连接，所述垂直连杆另一端与所述橡胶关节轴承二相连接，所述橡胶关节轴承二与转向架相连接。
三、授权公告号为cn203162159u，授权公告日为2013年8月28日的中国实用新型专利公开了一种轨道车辆抗侧滚扭杆用的新型双层密封结构，包括设有密封槽的支撑座组件，设有密封槽的扭转臂以及安装在所述支撑座组件与扭转臂之间的唇形密封圈，所述唇形密封圈包括主体和内﹑外唇，所述主体通过过盈嵌套固定在支撑座组件的密封槽中，所述外唇贴合在扭转臂外端面，内唇贴合在扭转臂密封槽内。
上述专利文献中虽然均设置有密封组件，但是在使用的过程中还是会出现扭杆端部锈蚀的现象。
综上，如何设计一种防止扭杆端部锈蚀的方法及结构，使其能防止扭杆端部在使用过程中出现锈蚀现象，降低抗侧滚扭杆装置的报废率，降低检修成本且能绕开国外技术的制约，自主的掌握检修市场是急需解决的技术问题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的缺陷，提供一种通过密封来防止电偶腐蚀的方法及扭杆端部处密封结构，其能防止扭杆端部在使用过程中出现锈蚀现象，降低了抗侧滚扭杆装置的报废率，降低了检修成本且能绕开国外技术的制约，自主的掌握检修市场。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种通过密封来防止电偶腐蚀的方法，其是在扭杆的扭杆端面与扭杆轴承端面之间设置主密封圈；组装时，先将主密封圈套接在扭杆的扭杆端面上，再将扭杆端部插入到扭杆轴承中，在插入的过程中，利用扭杆轴承的端面将主密封圈压紧贴合在扭杆的扭杆端面上，使得在扭杆轴承端面上形成一个密封的贴合面，阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部，从而防止电偶腐蚀的发生。
优选的，主密封圈包括中空的圆锥台状圈体、设置在圆锥台状圈体小头端部上的外翻凸出圈体和设置在圆锥台状圈体大头端部上的水平延伸圈体；
当扭杆端部插入到扭杆轴承时，利用扭杆轴承的端面与主密封圈的外翻凸出圈体相接触，在扭杆端部插入的过程中，主密封圈的外翻凸出圈体受力而逐渐向后压缩，并始终与扭杆轴承的端面贴合，最终利用扭杆轴承的端面将主密封圈的外翻凸出圈体压紧在扭杆端面上形成密封，阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部。
优选的，将扭杆轴承端面设置成倒角状；当扭杆端部插入到扭杆轴承后，利用靠近扭杆端部的倒角状扭杆轴承端面处将主密封圈的外翻凸出圈体压紧在扭杆端面上形成一次密封结构，利用远离扭杆端部的倒角状扭杆轴承端面处将主密封圈的水平延伸圈体压紧在扭杆端面上形成二次密封结构，从而通过一次密封结构和二次密封结构能阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部。
优选的，在位于远离主密封圈的扭杆与扭转臂之间的花键配合端面上涂抹一整圈的密封胶，从而利用密封胶将扭杆与扭转臂之间的花键配合缝隙完全覆盖，阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部。
优选的，所述涂抹密封胶的步骤为：a、涂胶区域清洁处理；b、密封胶检查；c、在涂胶区域涂抹密封胶；d、将已涂抹好的密封胶整平；e、对密封胶进行固化。
优选的，将所述主密封圈的水平延伸圈体一端外露于扭杆外周面，当组装完成后，使得水平延伸圈体外露的一端遮挡在位于靠近主密封圈一侧的扭杆与扭转臂之间的花键配合端面上。
优选的，在轴承座组成与扭转臂端面之间且位于主密封圈的外围位置处设置有副密封圈，通过轴承座组成、副密封圈和扭转臂端面之间形成辅助密封结构进一步阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部。
本发明还公开一种扭杆端部处密封结构，其包括设置在扭杆的扭杆端面与扭杆轴承端面之间设置主密封圈；利用扭杆轴承的端面将主密封圈压紧贴合在扭杆的扭杆端面上，使得在扭杆轴承端面上形成一个密封的贴合面，阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部，从而防止电偶腐蚀的发生。
优选的，主密封圈包括中空的圆锥台状圈体、设置在圆锥台状圈体小头端部上的外翻凸出圈体和设置在圆锥台状圈体大头端部上的水平延伸圈体，将扭杆轴承端面设置成倒角状；
当扭杆端部插入到扭杆轴承后，利用靠近扭杆端部的倒角状扭杆轴承端面处将主密封圈的外翻凸出圈体压紧在扭杆端面上形成一次密封结构，利用远离扭杆端部的倒角状扭杆轴承端面处将主密封圈的外翻凸出圈体压紧在扭杆端面上形成二次密封结构，从而通过一次密封结构和二次密封结构能阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部。
优选的，在位于远离主密封圈的扭杆与扭转臂之间的花键配合端面上涂抹一整圈的密封胶。
本发明的有益效果在于：通过大量的研究和分析发现，在扭杆工作体系中，由于不同种材料的藕接导致了扭杆端部、铜-石墨轴承产生电偶腐蚀，列车高速运行时带动风的流体压力也可将更多的水和空气挤压进扭杆端部区域，因此，扭杆、铜-石墨轴承均能接触到水溶液和氧气，这将为腐蚀的发生提供条件。本发明通过在扭杆的扭杆端面与扭杆轴承端面之间设置主密封圈，能有效的防止在列车高速运行时外部的水和空气等电解质挤压进入到扭杆轴承内部，从而能防止电偶腐蚀的发生，降低了抗侧滚扭杆装置的报废率，降低了检修成本且能绕开国外技术的制约，自主的掌握检修市场。利用靠近扭杆端部的倒角状扭杆轴承端面处将主密封圈的外翻凸出圈体压紧在扭杆端面上形成一次密封结构，利用远离扭杆端部的倒角状扭杆轴承端面处将主密封圈的水平延伸圈体压紧在扭杆端面上形成二次密封结构，从而通过一次密封结构和二次密封结构能进一步阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部。通过大量的研究和分析证明了扭杆与扭转臂之间的花键配合处密封性能失效也是造成电偶腐蚀的原因之一，因此，本发明利用密封胶覆盖住扭杆与扭转臂之间的花键配合缝隙，将花键中齿顶处和齿根处间隙阻挡住，从而能进一步阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部中。利用水平延伸圈体外露的一端遮挡在位于靠近主密封圈一侧的扭杆与扭转臂之间的花键配合端面上，这样能进一步阻挡外部电解质进入到扭杆轴承内部，避免电偶腐蚀的发生。
附图说明
图1为现有的抗侧滚扭杆装置中位于一侧扭杆端部处的局部轴向剖视结构示意图；
图2为现有扭杆的扭杆端部处的局部轴向剖视结构示意图；
图3为检测材料（石墨）开路电位随时间的变化曲线图；
图4为检测材料（铜合金镶嵌石墨和铜合金）开路电位随时间的变化曲线图；
图5为检测材料（钢）开路电位随时间的变化曲线图；
图6为钢与异种材料藕接试样的浸泡腐蚀试验腐蚀速率检测值表；
图7为本发明实施例1的抗侧滚扭杆装置中位于扭杆端部处的局部轴向剖视结构示意图；
图8为图7中e部的放大结构示意图；
图9为本发明实施例1中主密封圈的轴向剖视结构示意图；
图10为图9中f部的放大结构示意图；
图11为圆柱渐开线花键局部配合结构示意图；
图12为本发明实施例2的抗侧滚扭杆装置中位于一侧扭杆端部处的局部轴向剖视结构示意图；
图13为图12中i部的放大结构示意图；
图中：1.轴承座组成，2.扭杆轴承，211.扭杆轴承端面，3.扭杆，311.扭杆端面，312.扭杆端部，4.花键，5.扭转臂，6.主密封圈，611.圆锥台状圈体，612.外翻凸出圈体，613.水平延伸圈体，7.副密封圈，8.密封胶。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细的阐述。
申请人经过大量研究和分析发现，扭杆轴承采用铜嵌石墨套，扭杆与铜-石墨轴承间有相对位置移动和还原。二者之间起润滑作用的是锂基润滑脂和研磨铜-石墨轴承上的石墨粉。空气和水可通过内、外花键间的缝隙进入二者之间，列车高速运行时带动风的流体压力也可将更多的水和空气挤压进扭杆端部区域，因此，扭杆、铜-石墨轴承均能接触到水溶液和氧气，这将为腐蚀的发生提供条件。任何一种金属在水溶液介质中的腐蚀都是电化学腐蚀，因此，水和氧气越多，扭杆、铜-石墨轴承腐蚀得就越严重。即使没有异种材料的接触，腐蚀也会按各材料固有的腐蚀速率发生和发展。
很多金属本身是耐腐蚀的，环境中仅有空气和水不会引起它们严重腐蚀，如铜及铜合金，铝和锌等。但是实际上会有很多加速金属腐蚀的因素导致金属局部腐蚀速率增加。电偶的作用是其中之一。如果电位存在差异的两种材料藕接在一起，溶液中电位低的材料成为阳极，腐蚀会加速，电位高的材料成为阴极而受到保护或仅作阴极反应物的载体。两种材料的电位差是腐蚀加速作用大小的关键因素之一。
扭杆采用钢质材料制成，对于扭杆端部的工作环境，可形成钢-石墨（石墨柱和石墨粉）、钢-铜合金、钢-铜合金镶嵌石墨、铜合金-石墨（石墨柱和石墨粉）暂时或阶段的藕接。根据对扭杆端部、石墨、铜-石墨轴承铜合金材料在0.1nnacl+0.1nnahso3模拟大气腐蚀溶液中开路电位（见图3至图5，其中a代表石墨，b代表铜合金镶嵌石墨，c代表铜合金，d代表钢）和它们之间组成电偶时的电偶电流及钢的腐蚀速率（见图6）的检测结果，钢与石墨间的电位差和电偶电流最大、钢的腐蚀速率也大，这是扭杆端部发生比较严重的局部俯视的主要原因。综上所述，在扭杆工作体系中，由于不同种材料的藕接导致了扭杆端部、铜-石墨轴承产生电偶腐蚀而造成它们不同程度的腐蚀加速。扭杆端部与石墨接触是其发生较严重的局部腐蚀的主要原因。铜-石墨轴承铜合金对扭杆端部的加速腐蚀也有一定的作用。申请人认为，对于目前扭杆及与之配合的体系，应考虑有效隔绝水和空气进入到扭杆轴承内部来防止电偶腐蚀的发生。
实施例1：如图7和图8所示，一种通过密封来防止电偶腐蚀的方法，其是在扭杆的扭杆端面311与扭杆轴承端面211之间设置主密封圈6；抗侧滚扭杆装置组装时，先将主密封圈6套接在扭杆的扭杆端面311上，再将扭杆端部312插入到扭杆轴承2中，在插入的过程中，利用扭杆轴承2的端面将主密封圈6压紧贴合在扭杆的扭杆端面311上，使得在扭杆轴承端面211上形成一个密封的贴合面，阻止外部电解质进入到扭杆轴承2内部，从而防止电偶腐蚀的发生。本实施例通过在扭杆的扭杆端面与扭杆轴承端面之间设置主密封圈，能有效的防止在列车高速运行时外部的水和空气等电解质挤压进入到扭杆轴承内部，从而能防止电偶腐蚀的发生，降低了抗侧滚扭杆装置的报废率，降低了检修成本且能绕开国外技术的制约，自主的掌握检修市场。
如图8、图9和图10所示，主密封圈6包括中空的圆锥台状圈体611、设置在圆锥台状圈体611小头端部上的外翻凸出圈体612和设置在圆锥台状圈体611大头端部上的水平延伸圈体613；当扭杆端部312插入到扭杆轴承2时，利用扭杆轴承端面211与主密封圈的外翻凸出圈体612相接触，在扭杆端部312插入的过程中，主密封圈的外翻凸出圈体612受力而逐渐向后压缩，并始终与扭杆轴承端面211贴合，最终利用扭杆轴承端面211将主密封圈的外翻凸出圈体612压紧在扭杆端面311上形成密封，阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部。
如图8所示，进一步的，可将将扭杆轴承端面211设置成倒角状；当扭杆端部312插入到扭杆轴承2后，利用靠近扭杆端部的倒角状扭杆轴承端面211处将主密封圈的外翻凸出圈体612压紧在扭杆端面311上形成一次密封结构，利用远离扭杆端部的倒角状扭杆轴承端面211处将主密封圈的水平延伸圈体613压紧在扭杆端面311上形成二次密封结构，从而通过一次密封结构和二次密封结构能进一步阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部。
如图10所示，所述圆锥台状圈体611的厚度是沿着外翻凸出圈体612到水平延伸圈体613的方向逐渐增加的。这样设置，当组装完成后能使得主密封圈处的密封性能更加好。
所述外翻凸出圈体612设置为球形状，这样使得组装后外翻凸出圈体在扭杆轴承端面和扭杆端面之间贴合得更加紧密。
如图8所示，在轴承座组成1与扭转臂5端面之间且位于主密封圈6的外围位置处设置有副密封圈7，通过轴承座组成1、副密封圈7和扭转臂5端面之间形成辅助密封结构进一步阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部。在本实施例中，主密封圈可采用丁腈橡胶，副密封圈可采用聚氨酯材质。
如图7和图8所示，本实施例还公开一种扭杆端部处密封结构，其包括设置在扭杆的扭杆端面311与扭杆轴承端面211之间设置主密封圈6；利用扭杆轴承端面211将主密封圈6压紧贴合在扭杆的扭杆端面311上，使得在扭杆轴承端面211上形成一个密封的贴合面，阻止外部电解质进入到扭杆轴承2内部，从而防止电偶腐蚀的发生。
实施例2：申请人通过各种试验以及花键密封性能分析对扭杆与扭转臂之间的花键配合处密封性能失效可能性做进一步研究。
无压水淋试验：随机抽取一套新的抗侧滚扭杆产品，在花键配合一侧区域，顺着花键槽喷水（水流约2-3l/min），2-3秒后可见另外一侧区域有明显水渗出，可得出产品花键左、右两端是不密封的结论。
压力水喷淋试验：随机抽取两套新的抗侧滚扭杆产品，采用气泡袋保护扭杆端部区域，在花键配合一侧区域，顺着花键槽喷水（水流约8-10l/min），拆开气泡袋发现两套产品花键区域均有水迹。
产品解剖试验：
选取一套检修的抗侧滚扭杆产品，铣开其中一端扭转臂，花键配合区域有明显积灰和油污，试除积灰和油污后表面状况较好。对检修产品内、外花键之间的褐色物质进行成分鉴定，分析结果显示主要有：油脂类、铁元素、铜元素。说明产品在运行一段时间后，铜套轴承有些许磨损，夹杂了铜元素的黄油有渗入内、外花键之间。
扭杆花键联接分析：
如图11（摘自gb/t3478《圆柱直齿渐开线花键》）所示，渐开线花键在用于重载联接时一般是齿侧定心（分度圆定心），齿侧接触传递载荷，齿顶和齿根均会是间隙配合，对扭杆内、外花键的大径和小径进行对比计算，齿顶处g和齿根处h间隙约有0.6mm。
通过上述试验和分析，申请人认为扭杆与扭转臂之间的花键配合处密封性能失效也是造成电偶腐蚀的原因之一。
因此，申请人做了进一步改进：如图12所示，本实施例与实施例1相比，不同之处在于：在位于远离主密封圈6一侧的扭杆3与扭转臂5之间的花键4配合端面上涂抹一整圈的密封胶8，从而利用密封胶8将扭杆3与扭转臂5之间的花键4配合缝隙完全覆盖，阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部。本实施例能够利用密封胶覆盖住扭杆3与扭转臂5之间的花键配合缝隙，将花键中齿顶处g和齿根处h间隙阻挡住，从而能进一步阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部中。
所述涂抹密封胶的步骤为：
a、涂胶区域清洁处理：检查扭杆组件涂胶区域，清理灰尘、油污、油漆颗粒等异物，注意避免损坏油漆；
b、密封胶检查：检查密封胶颜色等；
c、在涂胶区域涂抹密封胶：将胶嘴顶住直角区域，手动匀速慢慢打胶，同时匀速旋转扭杆组件，涂装后保证胶量足够且相对均匀；
d、将已涂抹好的密封胶整平：用手指顶住涂胶区域，整平已经涂胶区域，然后使用沾有肥皂水的手指整平胶层，保证直齿区域全部覆盖胶粘剂及组件周向涂抹均匀，胶层无流挂、缺失、缩孔等现象，并清理残留密封胶；
e、对密封胶进行固化：将涂胶好的扭杆组件静置固化24小时以上进行初步固化，后续再使用加热设备进行后续固化。
通过上述步骤，能够进一步保证密封胶的密封性能。
如图13所示，将所述主密封圈6的水平延伸圈体613一端外露于扭杆3外周面，当组装完成后，使得水平延伸圈体613外露的一端遮挡在位于靠近主密封圈6一侧的扭杆3与扭转臂5之间的花键4配合端面上。这样能进一步阻挡外部电解质进入到扭杆轴承内部，避免电偶腐蚀的发生。
综上，通过大量的研究和分析发现，在扭杆工作体系中，由于不同种材料的藕接导致了扭杆端部、铜-石墨轴承产生电偶腐蚀，列车高速运行时带动风的流体压力也可将更多的水和空气挤压进扭杆端部区域，因此，扭杆、铜-石墨轴承均能接触到水溶液和氧气，这将为腐蚀的发生提供条件。本发明通过在扭杆的扭杆端面与扭杆轴承端面之间设置主密封圈，能有效的防止在列车高速运行时外部的水和空气等电解质挤压进入到扭杆轴承内部，从而能防止电偶腐蚀的发生，降低了抗侧滚扭杆装置的报废率，降低了检修成本且能绕开国外技术的制约，自主的掌握检修市场。利用靠近扭杆端部的倒角状扭杆轴承端面处将主密封圈的外翻凸出圈体压紧在扭杆端面上形成一次密封结构，利用远离扭杆端部的倒角状扭杆轴承端面处将主密封圈的水平延伸圈体压紧在扭杆端面上形成二次密封结构，从而通过一次密封结构和二次密封结构能进一步阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部。通过大量的研究和分析证明了扭杆与扭转臂之间的花键配合处密封性能失效也是造成电偶腐蚀的原因之一，因此，本发明利用密封胶覆盖住扭杆与扭转臂之间的花键配合缝隙，将花键中齿顶处和齿根处间隙阻挡住，从而能进一步阻止外部电解质进入到扭杆轴承内部中。利用水平延伸圈体外露的一端遮挡在位于靠近主密封圈一侧的扭杆与扭转臂之间的花键配合端面上，这样能进一步阻挡外部电解质进入到扭杆轴承内部，避免电偶腐蚀的发生。
本实施例中所述的“多个”即指“两个或两个以上”的数量。以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化或变换，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的保护范围，本发明的保护范围应该由各权利要求限定。