制動(dòng)系統(tǒng)用調(diào)壓閥運(yùn)用情況簡析

劉 宇

（中車株洲電力機(jī)車有限公司，湖南株洲412001）

0 引言

調(diào)壓閥是為滿足制動(dòng)系統(tǒng)的不同整定壓力并保證穩(wěn)定的供給而設(shè)置的，其整定壓力及供風(fēng)能力是根據(jù)不同要求進(jìn)行選擇的。本文對制動(dòng)系統(tǒng)中調(diào)節(jié)及穩(wěn)定基礎(chǔ)制動(dòng)器停放缸工作壓力的某型調(diào)壓閥進(jìn)行了具體分析，該閥目前已廣泛配套應(yīng)用于電力機(jī)車、內(nèi)燃機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)。

1 工作環(huán)境

1.1 外部工作環(huán)境

該型調(diào)壓閥設(shè)計(jì)工作環(huán)境：

（1）最高運(yùn)用海拔為2 500 m；

（2）環(huán)境溫度為-40～+70℃；

（3）最濕月月平均最大相對濕度不大于95%（該月月平均最低溫度不低于25℃）。

該型調(diào)壓閥所屬機(jī)車實(shí)際運(yùn)行于陜西神木至河北黃驊港段，實(shí)際工作環(huán)境在設(shè)計(jì)工作環(huán)境范圍之類。

1.2 內(nèi)部工作環(huán)境

根據(jù)機(jī)車停放制動(dòng)緩解技術(shù)要求：基礎(chǔ)制動(dòng)器停放制動(dòng)缸壓力在7.5 s內(nèi)應(yīng)上升至（480±10）kPa，最終壓力升至（550±10）kPa，故選擇通徑5 mm的調(diào)壓閥即可滿足使用要求；機(jī)車總風(fēng)壓力為600 kPa，基礎(chǔ)制動(dòng)器停放缸整定工作壓力550 kPa，故該型調(diào)壓閥的輸入工作壓力為600 kPa，其調(diào)節(jié)整定壓力為550 kPa。

圖1 調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)示意圖

2 調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)

該型調(diào)壓閥具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，其主要由調(diào)壓整定機(jī)構(gòu)、調(diào)壓動(dòng)作機(jī)構(gòu)及閥體組成。

相關(guān)部件功能說明如下：

（1）5號彈簧用于壓緊O型圈，用于密封。

（2）13號彈簧用于設(shè)定輸出壓力。通過旋轉(zhuǎn)26號螺栓，設(shè)定13號彈簧的壓縮量來調(diào)整輸出壓力的大小。

（3）18號彈簧用于閥口的密封。調(diào)壓閥的精度主要由18號彈簧控制，彈簧力越小，精度越高。但是彈簧力會(huì)影響氣密性，壓力過小，則密封不良。

2.2 調(diào)壓閥的工作原理

調(diào)壓閥內(nèi)有21號膜板，膜板的下腔引入輸出口的壓縮空氣，該壓縮空氣作用于膜板的力向上，與13號彈簧對膜板向下的作用力進(jìn)行比較，在實(shí)際運(yùn)用過程中分如下三種工況：

（1）如果壓縮空氣向上的力大于彈簧向下的力，出氣口與排氣口連通，調(diào)壓閥將排氣；

（2）如果壓縮空氣向上的力小于彈簧向下的力，出氣口與進(jìn)氣口連通，調(diào)壓閥將充氣；

（3）如果壓縮空氣向上的力等于彈簧向下的力，出氣口與進(jìn)氣口連通，調(diào)壓閥將保壓。

2.3 調(diào)壓閥主要工作參數(shù)

（1）工作壓力：0～1 000 kPa；

（2）輸出壓力：300～550 kPa（不含300 kPa），可調(diào)；

（3）具備一定的過濾作用；

（4）重復(fù)精度：±5 kPa（-40 ℃時(shí)，±10 kPa）；

（5）公稱通徑：5 mm；

（6）調(diào)壓閥順時(shí)針旋轉(zhuǎn)（圖1中B向旋轉(zhuǎn)）增大輸出壓力。

3 調(diào)壓閥的運(yùn)用情況及產(chǎn)品當(dāng)前狀態(tài)

3.1 調(diào)壓閥的運(yùn)用情況說明

該型調(diào)壓閥所屬機(jī)車為2012年12月份出廠并投入使用，機(jī)車在段運(yùn)行時(shí)間超過5年，運(yùn)行里程超過100萬km，目前整車處于C5級修理狀態(tài)，該型閥無檢修記錄。

3.2 調(diào)壓閥當(dāng)前狀態(tài)

隨機(jī)抽選返廠檢修制動(dòng)系統(tǒng)拆下該型調(diào)壓閥5件，按照該閥新品出廠試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行單閥試驗(yàn)，具體試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 在段使用5年調(diào)壓閥試驗(yàn)結(jié)果

其中氣密性試驗(yàn)不合格主要為產(chǎn)品漏泄不達(dá)標(biāo)，超新閥漏泄標(biāo)準(zhǔn)11%，由于產(chǎn)品漏泄不達(dá)標(biāo)故穩(wěn)壓能力在單閥試驗(yàn)環(huán)境下無法進(jìn)行。

3.3 調(diào)壓閥主要配件狀態(tài)

為進(jìn)一步確定產(chǎn)品運(yùn)用狀態(tài)，將隨機(jī)抽選的5件調(diào)壓閥進(jìn)行拆解，通過對其結(jié)構(gòu)件、橡膠件及彈簧件狀態(tài)進(jìn)行檢查，判定該型調(diào)壓閥主要配件狀態(tài)。

（1）結(jié)構(gòu)件工作面光滑，表面鍍層完好，無剝離脫落現(xiàn)象，目視檢查無可見裂紋、擦傷及其他損傷，銅制配件正常接觸使用痕跡明顯但無磨損，接觸閥口無卷邊、缺損痕跡，調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)件整體狀態(tài)完好。

（2）橡膠件中O型圈潤滑正常、無永久性形變，動(dòng)態(tài)密封O型圈彈性正常，目視檢查O型圈表面無龜裂、擦傷現(xiàn)象，調(diào)壓模板表面無龜裂、擦傷現(xiàn)象，與結(jié)構(gòu)件接觸性壓痕規(guī)則、均勻，無異常磨損，調(diào)壓閥橡膠件整體狀態(tài)完好。

（3）彈簧件外觀檢查無明顯損傷，對該型調(diào)壓閥中3種彈簧進(jìn)行測力，并與標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品進(jìn)行比對，具體檢測結(jié)果如表2所示。

表2 在段使用5年調(diào)壓閥彈簧檢測結(jié)果 單位：N·m

通過對拆解后的彈簧進(jìn)行測力，除A閥與E閥的18號彈簧存在力值偏小的現(xiàn)象外，其余彈簧均在設(shè)計(jì)值范圍之內(nèi)，整體狀態(tài)良好。

4 調(diào)壓閥的運(yùn)用情況分析及產(chǎn)品質(zhì)量提升建議

4.1 調(diào)壓閥的運(yùn)用情況分析

該型調(diào)壓閥已在段使用超過5年，根據(jù)對其調(diào)壓能力、穩(wěn)壓能力及漏泄水平的整體評估，以及對其配件的逐項(xiàng)檢查分析，隨機(jī)抽取過程中雖有兩件調(diào)壓閥漏泄不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，但其調(diào)壓能力并無明顯異常，不會(huì)造成機(jī)車及列車行車故障，該型調(diào)壓閥產(chǎn)品運(yùn)用質(zhì)量穩(wěn)定，性能優(yōu)良。

其中兩件調(diào)壓閥漏泄超標(biāo)主要原因?yàn)榇藘杉y18號彈簧力值在產(chǎn)品運(yùn)用過程中有衰減，當(dāng)前彈簧力值接近或超過彈簧設(shè)計(jì)臨界值，造成閥口因制動(dòng)系統(tǒng)管路內(nèi)壓縮空氣壓力波動(dòng)而關(guān)閉不嚴(yán)，形成漏泄，從而導(dǎo)致調(diào)壓閥漏泄值超標(biāo)。

4.2 產(chǎn)品質(zhì)量提升建議

根據(jù)該型調(diào)壓閥當(dāng)前運(yùn)用情況，建議制造商從18號彈簧的結(jié)構(gòu)、材料及熱處理工藝等方面來提升其彈性極限、疲勞極限及沖擊韌性，避免其因壓縮疲勞造成力值衰減，從而影響調(diào)壓閥的整體性能。

5 結(jié)語

調(diào)壓閥是機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)中的重要閥類部件，各整定壓力調(diào)壓閥的使用對制動(dòng)系統(tǒng)中各氣動(dòng)元件的輸入工作壓力都進(jìn)行了整定，以確保制動(dòng)系統(tǒng)相關(guān)部件都能正常穩(wěn)定工作。調(diào)壓閥的調(diào)壓能力、穩(wěn)壓能力及漏泄水平是重要的考核指標(biāo)，本文針對當(dāng)前調(diào)壓閥的運(yùn)用情況進(jìn)行了系統(tǒng)分析，提出了該型調(diào)壓閥故障問題的改進(jìn)措施和其閥類配件制造工藝優(yōu)化的研究方向。

[1]劉豫湘，陸縉華，潘傳熙.DK-1型電空制動(dòng)機(jī)與電力機(jī)車空氣管路系統(tǒng)[M].北京：中國鐵道出版社，2012.