鐵路加速制動(dòng)閥相關(guān)問題研究

王璐

摘要：介紹了鐵路貨車常用加速制動(dòng)閥的設(shè)計(jì)原則、樣機(jī)結(jié)構(gòu)及工作原理。

關(guān)鍵詞：加速制動(dòng)閥；設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)；原理

中圖分類號(hào)：U26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-864X（2016）03-0165-01

一、研制背景

鐵路貨車正向提速、重載方向發(fā)展，對(duì)貨車車輛的制動(dòng)系統(tǒng)提出了更高的要求。目前，我國貨車車輛主型制動(dòng)機(jī)是120型空氣制動(dòng)機(jī)，其核心部件是120型空氣控制閥（以下簡(jiǎn)稱120閥）。在120閥設(shè)計(jì)之初，由于當(dāng)時(shí)列車編組為5000～6000噸，車速較低，因此120閥并未設(shè)計(jì)常用加速制動(dòng)功能。隨著我國鐵路的飛速發(fā)展，120閥的常用制動(dòng)波速已不能滿足長大重載列車的需要。為此，研制常用加速制動(dòng)閥，在120閥常用制動(dòng)時(shí)對(duì)列車管進(jìn)行局部減壓，使列車常用制動(dòng)時(shí)間縮短，從而實(shí)現(xiàn)縮短制動(dòng)距離、快速停車的目的。

二、設(shè)計(jì)原則

加速制動(dòng)閥設(shè)計(jì)所要達(dá)到的性能是：在120閥常用制動(dòng)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)列車管的局減，并在減壓結(jié)束后及時(shí)關(guān)閉；不影響120閥的作用過程。

為驗(yàn)證加速制動(dòng)閥性能，我們?cè)O(shè)計(jì)了試驗(yàn)樣機(jī)。樣機(jī)的主要目的是調(diào)試并確定設(shè)計(jì)參數(shù)，如縮孔大小、腔室容積等，并能在樣機(jī)上實(shí)現(xiàn)所要達(dá)到對(duì)列車管局減及局減后及時(shí)關(guān)閉的目的。為此，設(shè)計(jì)時(shí)遵循縮孔大小可調(diào)，腔室容積可調(diào)，腔室壓力可測(cè)的原則，設(shè)計(jì)出加速制動(dòng)閥樣機(jī)圖樣。

三、樣機(jī)結(jié)構(gòu)

加速制動(dòng)閥樣機(jī)由上蓋、加速制動(dòng)閥套組成、加速制動(dòng)閥簧、膜板活塞組成、中間體組成、夾心膜板（下膜板）、復(fù)位彈簧、下蓋、調(diào)容活塞等組成。為便于介紹，按壓力空氣的流向，將加速制動(dòng)閥體內(nèi)分成6個(gè)腔室。

（一）閥體分為上蓋、中間體、下蓋三部分，由三條螺釘固定聯(lián)接。

（二）上蓋體有兩個(gè)接口和一個(gè)排氣口，Rc1/2接口接列車管，Rc1/8接口可接傳感器測(cè)量列車管壓力空氣壓強(qiáng)，排氣口將局減的壓力空氣排向大氣，排氣口通上膜板下腔通路中設(shè)有縮堵Ⅲ。上蓋體內(nèi)裝有加速制動(dòng)閥套組成，閥套內(nèi)有夾心閥，起到開啟或關(guān)閉對(duì)列車管排氣的作用。在列車管接口和夾心閥之間設(shè)有一縮孔，用以控制局減時(shí)壓力空氣的排量。當(dāng)加速制動(dòng)閥與列車管相接時(shí)，列車管壓力空氣一部分經(jīng)縮孔至夾心閥上部，另一部分經(jīng)體內(nèi)通道進(jìn)入中間體。

（三）中間體組成由中間體、上閥套、下閥套構(gòu)成，上閥套和下閥套壓裝于中間體內(nèi)，下閥套中有一縮堵Ⅱ，上下閥套之間形成一空腔（即腔室5）。進(jìn)入中間體的壓力空氣經(jīng)中間體的一個(gè)上下貫通孔進(jìn)入下蓋體上部（即腔室2），此條通路為氣路Ⅰ。中間體與上膜板、下膜板之間形成三個(gè)腔室（即腔室4、腔室5、腔室6），設(shè)有三個(gè)Rc1/8接口接傳感器測(cè)量各腔室內(nèi)壓力空氣壓強(qiáng)。

圖1 加速制動(dòng)閥樣機(jī)爆炸圖

1.上蓋；2.加速制動(dòng)閥套組成；3.擋圈；4.加速制動(dòng)閥簧；5.膜板活塞組成；6.上閥套；7.中間體；8.下閥套；9.夾心膜板（下膜板）；10.復(fù)位彈簧；11.下蓋；12.調(diào)容活塞

加速制動(dòng)閥樣機(jī)結(jié)構(gòu)

1.上蓋；2.加速制動(dòng)閥套；3.O型密封圈；4.夾心閥；5.夾心閥簧；6.縮堵Ⅲ；7.頂桿；8.加速制動(dòng)閥簧；9.S型橡膠膜板（上膜板）；10.上閥套；11.中間體；12.縮堵Ⅱ；

13.下閥套；14.夾心膜板（下膜板）；15.復(fù)位彈簧；16.縮堵Ⅰ；17.下蓋；18.調(diào)容活塞； 19.O型密封圈

（4）上蓋與中間體之間由上膜板密封。此膜板上下各有一活塞，緊固螺釘將上活塞、上膜板及下活塞連接形成膜板活塞。緊固螺釘上端的小孔內(nèi)裝有一頂桿，此頂桿經(jīng)加速制動(dòng)閥套中部軸向孔，可在上下移動(dòng)時(shí)頂開或關(guān)閉夾心閥。膜板活塞上方有加速制動(dòng)閥簧，在彈簧裝配壓力作用下，會(huì)將膜板活塞向下緊壓于中間體上閥套閥口處，形成上閥口。上閥套與膜板活塞之間形成空腔（即腔室6）。

（5）下蓋部分由下蓋、縮堵Ⅰ、調(diào)容活塞、擋板等組成?？s堵聯(lián)通氣路Ⅰ與下蓋腔室，調(diào)容活塞可調(diào)節(jié)腔室容積。

（6）中間體與下蓋之間有一夾心膜板密封。夾心膜板下方有一復(fù)位彈簧，在彈簧裝配壓力作用下，夾心膜板緊壓于中間體下閥套閥口處，形成下閥口。下蓋體內(nèi)有兩條通路，一路與中間體上下貫通孔及上蓋體內(nèi)通路形成氣路Ⅰ，另一路從下蓋腔室進(jìn)入夾心膜板與下閥套閥口形成的空腔內(nèi)（即腔室4），形成氣路Ⅱ。下蓋內(nèi)的縮堵Ⅰ即是氣路Ⅰ與氣路Ⅱ之間的限制孔。

（7）當(dāng)加速制動(dòng)閥與列車管相接時(shí)，列車管壓力空氣一部分經(jīng)上蓋縮孔至夾心閥上部，另一部分經(jīng)氣路Ⅰ到達(dá)腔室2，經(jīng)縮堵Ⅰ進(jìn)入腔室3后，再經(jīng)氣路Ⅱ進(jìn)入腔室4，從而為制動(dòng)局減做好準(zhǔn)備。

四、工作原理

夾心閥的打開與關(guān)閉，控制著加速制動(dòng)閥對(duì)列車管的局減。

（一）打開過程：腔室1接口接列車支管。在緩解狀態(tài)下，腔室1、2、3、4內(nèi)的壓強(qiáng)均與列車管壓強(qiáng)相等，6腔、7腔通大氣。常用制動(dòng)時(shí)，列車管開始減壓，2腔壓力空氣通過氣路Ⅰ流向1腔，3腔與4腔壓力空氣受縮堵Ⅰ限制下降較慢，這樣壓力空氣在下膜板的上下側(cè)形成壓差。當(dāng)上下壓差達(dá)到一定值時(shí)，作用在下膜板有效作用面積上的壓力空氣克服復(fù)位彈簧的裝配壓力和下側(cè)空氣向上壓力，打開下閥口通往5腔的通路。此路氣體首先作用在上閥口面積上，因該腔容積較小，壓強(qiáng)升高較快，克服制動(dòng)閥簧壓力推動(dòng)膜板向上移動(dòng)，打開上閥口。上閥口打開后，5腔壓力空氣快速流向6腔，壓強(qiáng)降低，但作用面積隨之變大。通過計(jì)算腔室容積，可以保證上閥口打開。因縮堵Ⅲ直徑小于縮堵Ⅱ直徑，5腔、6腔壓強(qiáng)在下閥口未關(guān)閉前持續(xù)增大，推動(dòng)上膜板帶動(dòng)頂桿上移，將夾心閥頂開，從而打開了列車管與7腔的通路，列車管局減壓力空氣經(jīng)排氣口排出。此過程為制動(dòng)閥打開的過程。

（二）關(guān)閉過程：下閥口打開后，3腔與4腔內(nèi)的壓力空氣涌向上腔，壓強(qiáng)迅速降低，當(dāng)4腔壓力降至不能克服復(fù)位彈簧裝配壓力與下腔壓強(qiáng)向上作用力時(shí)，復(fù)位彈簧回到裝配位，下閥口關(guān)閉。此時(shí)關(guān)閉了通往5腔的通路，5腔沒有壓力空氣繼續(xù)補(bǔ)充。6腔壓力空氣繼續(xù)經(jīng)縮堵Ⅲ由排氣口排出，當(dāng)6腔壓力空氣降至不能克服制動(dòng)閥簧和夾心閥簧的作用力時(shí)，制動(dòng)閥簧回到裝配位，夾心閥和上閥口關(guān)閉，列車管此排氣通路關(guān)閉，一次排氣過程結(jié)束。

（三） 再打開過程：由關(guān)閉過程可知，當(dāng)下閥口關(guān)閉時(shí)，4腔壓強(qiáng)仍大于2腔壓強(qiáng)。3腔壓力空氣通過縮堵Ⅰ向2腔逆流，但速度較慢。如果1腔列車管繼續(xù)減壓，當(dāng)下膜板上下壓差達(dá)到開啟條件時(shí)，下閥口將再次打開。由于上閥口在上次關(guān)閉時(shí)，腔室5內(nèi)存留了一定壓強(qiáng)的壓力空氣，這樣下膜板再次打開時(shí)上下的壓差會(huì)比第一次打開時(shí)的壓差稍小。下閥口打開后的過程與前述過程相同。