QB-4型單元制動器不制動故障分析與改進

江 濤

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

內(nèi)燃機車是冶金企業(yè)重要的交通運輸工具，貴溪冶煉廠鐵路編組站有5臺GKD2型內(nèi)燃機車。單元制動器是機車整個制動系統(tǒng)的主要組成部分，是制動系統(tǒng)的執(zhí)行機構，是滿足機車緊急制動距離要求和確保機車行車安全的重要裝置［1］。近年來機車單元制動器故障率居高不下，多次發(fā)生單元制動器不制動的故障，嚴重影響機車行車安全。

2 單元制動器結(jié)構及工作原理

QB-4型單元制動器由制動缸裝配、箱體、杠桿、閘瓦間隙調(diào)整機構、螺桿復位機構、瓦托、閘瓦撐及閘瓦等組成［2］。其結(jié)構如圖1所示。

圖1 QB-4型單元制動器結(jié)構圖

單元制動器的工作原理就是風能轉(zhuǎn)化為機械能再轉(zhuǎn)化為熱能的一個能量轉(zhuǎn)化過程。當制動缸充風時，推動鞲鞴推桿前移，鞲鞴推桿推動杠桿、力推擋圈、調(diào)整套、調(diào)整螺母、螺桿前移，使閘瓦壓向車輪踏面進行制動。螺桿的前移，帶動導向螺母、導向螺母套、調(diào)隙擋一起前移。如果制動前閘瓦與踏面間的間隙小于或等于調(diào)隙擋與壓圈間的間隙，則在制動全過程中，導向螺母、導向螺母套、調(diào)整螺母、調(diào)整套、螺桿前移量相等。當制動缸排風緩解時，在緩解彈簧的彈力作用下，通過杠桿，推動復位擋圈，帶動調(diào)整套、調(diào)整螺母、螺桿、導向螺母、導向套、調(diào)隙擋一起后移。從而使螺桿帶動閘瓦一起回到制動前的位置，即閘瓦與踏面間保持制動前的間隙值。

3 單元制動器不制動故障原因分析及改進措施

從表可以看出導致QB-4型單元制動器不制動故障的原因有：導向套止釘折斷、壓蓋螺絲松動、調(diào)整套錐齒輪磨損、制動缸漏風、內(nèi)部銹蝕等。

表 QB-4型單元制動器不制動故障現(xiàn)象統(tǒng)計

3.1 導向套止釘折斷

導向套和調(diào)隙擋采用螺紋連接、止釘防松動的方式。當單元制動器制動時，導向套旋轉(zhuǎn)方向與螺紋絲扣方向一致，會鎖緊絲扣；單元制動器緩解或者更換閘瓦時，導向套旋轉(zhuǎn)方向與螺紋絲扣方向相反，止釘會受到一個圓周方向的剪切力，時間一長，止釘會疲勞折斷，導向套和調(diào)隙擋連接松動，單元制動器無法制動。脫落的止釘卡死調(diào)整部，制動后無法正常緩解，產(chǎn)生抱閘，危及行車安全。為防止止釘折斷，我們在原止釘孔正對面開了個6mm的孔，采用雙側(cè)6mm止釘代替原來的單側(cè)6mm止釘，如圖2所示，以增強止釘?shù)膹姸取?/p>

圖2 改進前后導向套止釘對比圖

3.2 內(nèi)部銹蝕

QB-4型單元制動器并非防水設計，而廠礦企業(yè)線路狀況復雜，線路兩側(cè)的雜物和積水較多。一旦橡膠防塵罩老化或者被異物劃破，水和礦粉等雜質(zhì)就會進入單元制動器內(nèi)部，附著在傳動機構上。同時，相關人員清洗走行部時，由于不當操作使水進入單元制動內(nèi)產(chǎn)生零件銹蝕。單元制動器零件的銹蝕，會造成摩擦阻力異常增大，產(chǎn)生不制動等故障［3］。所以，發(fā)現(xiàn)防塵罩有破損要及時進行更換，清洗走行部時，嚴禁用水對沖單元制動器。

3.3 制動缸漏風

制動缸充風時，缸壁和活塞形成一個密封容積，作用于活塞的壓縮空氣經(jīng)過一系列的杠桿增大一定倍數(shù)后傳遞給各閘瓦［4］，使閘瓦壓向車輪踏面產(chǎn)生制動。當制動缸有泄漏時，會使鞲鞴推桿的推力減少，甚至無法產(chǎn)生推力，最終單元制動器不能正常制動。制動缸漏風一般都是活塞皮碗老化破損或者缸壁機械擦傷造成，其中多為皮碗破損。針對這種情況，我們在檢修時，要及時更換磨損、破裂的皮碗，缸壁輕微的擦傷要用細砂紙打磨處理。單元制動器組裝好后，應進行充風實驗，試驗空氣壓力為450kPa,每分鐘泄漏量不得大于50kPa［5］，保障制動缸的氣密性。

3.4 壓蓋螺絲松動

閘瓦間隙值取決于調(diào)隙擋與壓圈和端蓋φ82mm孔底部臺階間的間隙大?。?］。壓圈是用4個M6×12的螺栓固定在端蓋上，壓圈的作用在單元制動器制動時，用來限制調(diào)隙擋的前移量。由于單元制動器內(nèi)部傳動部件工作頻繁，時間一長，螺栓因震動會松動甚至脫落，這樣調(diào)隙擋的前移量就無法控制，調(diào)隙擋與壓圈和端蓋φ82mm孔底部臺階間的間隙就會變大，單元制動器失去間隙調(diào)整能力，最后不能正常制動。針對這一情況，我們用M6的載絲帶并帽代替原來的M6×12螺栓進行緊固，如圖3所示，同時對載絲涂膠防止松動。

圖3 改進前后壓蓋螺栓對比圖

3.5 調(diào)整套錐齒輪磨損

調(diào)整螺母、導向螺母與螺桿通過不自鎖梯形螺紋相連接。在調(diào)整彈簧的作用下，閘瓦間隙正常時，調(diào)整螺母和導向螺母上的錐形齒輪分別與調(diào)整套和導向螺母套的錐形齒輪相互嚙合在一起。錐形齒的作用是防止正常制動時調(diào)整螺母和導向螺母圍繞螺桿轉(zhuǎn)動。一旦閘瓦間隙大于該單元制動器內(nèi)定的間隙值時調(diào)整螺母和導向螺母在彈簧力的作用下就會分別繞螺桿轉(zhuǎn)動，使螺桿與導向螺母、調(diào)整螺母產(chǎn)生相對位移，起到調(diào)節(jié)閘瓦的間隙的作用。所以，當錐形齒有磨損時，螺母和套就不能正常嚙合，閘瓦間隙也就調(diào)整不了，嚴重時形成單元制動器不制動的故障。通過對故障單元制動器解體發(fā)現(xiàn)，所有錐齒輪磨損中，調(diào)整套錐齒輪磨損概率最高，達到90%以上。這跟單元制動器傳動機構中調(diào)整套錐齒輪是受力主動件有很大的關系。因此，在單元制動器檢修過程中，調(diào)整套和調(diào)整螺母錐齒輪、導向螺母套和導向螺母的配合齒面狀況及嚙合要良好，無斷齒、缺齒和嚴重磨耗，各齒高度不得小于設計原形的2/3。

4 結(jié)束語

單元制動器工作環(huán)境復雜，除了在機車修程中做好相關技術狀態(tài)檢修外，日常的維護保養(yǎng)工作同樣重要，要及時清洗外部污染物，定時給傳動機構油潤，防止缺油卡滯。