轨道车制动系统

第五章制动系统第一节制动基础知识一、制动基本概念1．制动使运动中的物体停止运动或降低速度，这种作用叫制动。另外，对停止中的物体施以适当措施防止其移动，也叫制动。2．缓解对已经实行制动的物体，解除或减弱其制动的作用称为缓解。3．列车制动装置为了顺利实现制动或缓解而安装于机车(轨道车、接触网作业车等)车辆上的一种制动设备，称为列车制动装置。列车制动装置由制动机和基础制动装置组成。制动机是进行操纵和控制部分的总称，基础制动装置是产生、传送制动力部分的总称。列车制动装置又可分为机车制动装置和车辆制动装置。4．制动力由制动装置产生的与列车运行方向相反、阻碍物体运行、可根据需要调节的外力，称为制动力。5．常用制动正常情况下为调整列车(机车)运行速度或将列车(机车)停在规定地点所施行的制动称为常用制动，其特点是作用缓和、制动力可调。6．紧急制动在紧急情况下，为了尽快使列车(机车)停止运行而施行的制动称为紧急制动，也称非常制动，其特点是作用迅猛、用尽所有的制动能力。7．制动距离从司机施行制动(将制动阀手柄移至制动位)的瞬间起，到列车速度降为零的瞬间止，列车所驶过的距离称为制动距离。制动距离是一个综合反映列车制动装置性能和实际制动效果的主要技术指标。二、制动方式(一)摩擦制动1．闸瓦制动闸瓦制动又称踏面制动，是自有铁路以来使用最广泛的一种制动方式，现在普通客货列车均采用这种制动方式。闸瓦制动以压缩空气为动力，通过空气制动机将闸瓦压紧车轮踏面，通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦将列车的动能转变为热能，消散于大气，并产生制动力，其作用原理如图5—1所示。图5—1闸瓦制动2.盘形制动(摩擦式圆盘制动)是在车轴上或在车轮辐板侧面装上制动盘，以压缩空气为动力，通过空气制动机将闸片压紧在车轴的制动盘上产生制动力，把列车动能转变成热能，消散于大气，并产生制动力。整个制动单元(制动盘除外)通常以三点悬吊在转向架的构架上，如图5—2所示。图5—2轴盘式盘形制动装置1一制动缸；2一连接拉杆；3一制动缸活塞杆；4一制动缸杠杆；5一钳形杠杆；6一钳形杠杆拉杆；7一闸片声一闸片托；9一制动盘;10一固定支点；11一拉杆与闸瓦制动相比，盘形制动有下列主要优点：(1)大大减轻了车轮踏面的热负荷和机械磨耗。(2)可按制动要求选择最佳摩擦副(采用闸瓦制动时，车轮作为摩擦副的一方，其构造和材质不能根据制动的要求来选择。(3)制动平稳，几乎没有噪声。盘形制动的缺点是车轮踏面没有闸瓦的磨刮，轮轨黏着将恶化，可通过加装踏面清扫器或采用以盘形为主、盘形加闸瓦的混合制动方式来改善黏着，加装防滑器并不能改善黏着。制动盘使簧下重量及其引起的冲击振动增大，运行中还要消耗牵引功率。铁路上采用盘形制动已经有一百多年的历史。我国铁路从1958年开始，曾先后两次试用过盘形制动，目前在快速客运列车上已普遍采用。(二)动力制动依靠机车的动力机械产生的制动力，包括电阻制动、再生制动、液力制动，其大小受到机车动力制动功率的限制。1．电阻制动电阻制动是在制动时将原来驱动轮对的牵引电动机改变为他励发电机，由轮对带动发电，并将电流通往专门设置的电阻器转变为热能(采用强迫通风，使电阻产生的热量消散于大气)，从而产生制动作用。电阻制动广泛用于电力机车、电动车组和电传动内燃机车。2．再生制动再生制动也是将牵引电动机变为发电机，但将电能反馈回电网，使本来由电能或位能变成的列车动能获得再生，而不是变成热能消散掉。它只能用于由电网供电的电力机车和电动车组，反馈回电网的电能要马上由正在牵引运行的电力机车或电动车组接收和利用。三、制动机按制动原理和操作控制方法的不同，制动机可分为手制动机、空气制动机、真空制动机、电空制动机和电（磁）制动机。(一)手制动机手动制动是以人力为原动力，以手轮(或杠杆)的转动和手力的大小来操纵控制的，其构造简单、费用低廉。手制动机产生的制动力比空气制动时的制动力要小得多，制动过程也很缓慢，因此，只有在不能使用空气制动机的情况下才使用手制动机。1．折叠轴链条式手制动机折叠轴链条式手制动机的构造如图5—3所示。手制动轴制成上、下两部分，用活节及销子连接，不使用时将轴套上推，露出活节，把上部分放倒，放在手制动轴的手把托内，使用时再把它立起来，将轴套拉下，套在活节上固定好，同时放入轴卡板内，用销子固定，防止倾斜。手制动轴上设有棘轮，与车端上的棘止组成防缓器，其作用和固定轴链条式一样，都是为了防止手制动轴逆转。图5—3折叠轴链条式手制动机的构造1一轴套；2一手轮；3一手制动轴；4一棘轮；5一卡板；6一手制动轴手托把；7一手制动链；8一轴托2．涡轮蜗杆式手制动机涡轮蜗杆式手制动机是我国自行设计制造的手制动装置。这种制动机结构简单，使用轻便灵活，制动力较大。新造客车全部采用涡轮蜗杆式手制动机，其构造如图5—4所示。图5—4涡轮蜗杆式手制动机1一摇把；2一蜗杆；3一涡轮；4一主轴5一锥形链轮；6一制动链3．螺旋拉杆式手制动机螺旋拉杆式手制动机用在部分22型和23型客车上，JY290—10和JY360型重型轨道车也使用这种手制动机，其构造如图5—5所示。图5—5螺旋拉杆式手制动机1一手把；2一摇把；3、12一水平轴；4、8、10、11一伞齿轮；5一塞销；6一塞栓；7一圆弹簧；9一立轴¨3一滑杆¨4一螺杆¨5一螺钉螺帽；16一连杆第二节JZ-7型空气制动机近40年来，轨道车的空气制动机经历了S型、ET-6型、JZ习型三个阶段。目前，Jz-7型空气制动机是我国铁路内燃机车的主型制动机，在轨道车上有越来越多的应用。一、基本组成及作用JY360-2型重型轨道车的空气制动系统由JZ-7型空气制动机和无火回送装置组成。图5—6为整车空气制动原理图。图5—6空气制动系统原理图1一机车风喇叭；2一压力调节阀；3一油水分离器；4一空气干燥器；5一空气压缩机；6一截断塞门；7一单向阀8一总风缸；9一安全阀；1O一自动排水过滤器；11一工作作用风缸；12一喇叭开关；13一均衡过充风缸；14一zJ-7制动阀；15一双针压力表；16一管道集尘器；17一球形折角塞门；18一制动软管连接器；19一中继阀20一无动力装置；21一变向阀；22一分配阀；23一紧急降压风缸；24一作用阀；25一制动缸；26一纺织软管(一)JZ-7型空气制动机构成JZ—7型空气制动机主要由自动制动阀(大闸)、单独制动阀(小闸)、中继阀、分配阀、作用阀等组成。(1)自动制动阀：用来操纵全列车的制动、缓解和保压作用，它有7个作用位置，。(2)单独制动阀：只操纵轨道车的制动及缓解，它与所挂车辆制动机的状态无关。它有三个作用位置。(3)中继阀：它受自动制动阀的控制，根据自动制动阀控制的均衡风缸压力变化，直接控制制动管充、排气空气压力变化，从而完成整个列车的制动、保压和缓解。短列车的初充气和再充气的时间。(4)自动制动阀设有过量减压量位。自动制动阀在该位置时可以均衡减压240-260kPa。当列车管和车辆副风缸发生充风不足时，自动制动阀放置此位置，可以利用车辆副风缸现有的压力空气进行有效的制动。(二)JZ-7型空气制动机性能参数JZ~7型空气制动机的性能参数见表5—1和表5—2。二、JZ-7型制动机主要部件基本构造及作用1．作用阀作用阀是自动控制阀和单独控制阀的执行机构，用来控制机车(轨道车或接触网作业车)制动缸的充、排气，使机车(轨道车或接触网作业车)得到制动或缓解作用。作用阀采用阀杆止阀结构，由供气阀、空心阀杆、膜板、缓解弹簧、阀体和管座等组成，如图5—7所示。作用阀共有缓解、制动、保压三个作用位置。(1)缓解位作用阀缓解位如图5—8所示。分配阀的作用风缸管或单独作用管通大气，作用阀膜板图5—7作用阀结构1一上堵；2一上盖；3一供气阀；4一空心阀杆；5一阀体；6一排气弯头；7一缓解弹簧；8一作用活塞；9一下盖；10一管座(管号：3一总风缸管；12一制动缸管；14一作用风缸管)活塞下侧通大气，制动缸压力和缓解弹簧力使作用阀膜板活塞移至下极端：制动缸的压力空气→阀杆中心孔→大气，机车缓解。图5—8作用阀缓解位(图注同图5—14)(2)制动位作用阀制动位如图5—9所示。作用风缸管或单独作用管充人一定的压力空气，作用阀膜板活塞下侧增压，膜板活塞连通阀杆上移，阀杆上顶，使供气阀离开阀座：总风缸的压力空气→供气阀口→机车制动缸，机车制动。(3)保压位作用阀保压位如图5—10所示。制动缸压力上升，与作用阀膜板活塞下侧压力平衡时，膜板活塞连通阀杆下移，供气阀口关闭，但空心阀杆仍与供气阀接触，呈保压状态；制动缸若有泄漏，可随时得到补充；图5—9作用阀制动位图5—10作用阀保压位2．单独制动阀单独制动阀由手柄、凸轮、调整阀、定位柱塞、单缓柱塞阀和阀体等部分组成，如图5—11所示。图5—11单独制动阀结构图(单独缓解位)1一调整手轮；2一调整阀盖；3一调整弹簧；4一排气阀弹簧；5一调整阀膜板；6一整阀座；7一排气阀；8一供气阀；9一调整阀柱塞；10一供气阀弹簧；11一阀体；12一单缓柱塞阀；13一定位凸轮；14一手轮；15一凸轮盒16一单缓凸轮;17一O形圈；18一调整阀凸轮；19一转轴(管号：3一总风缸管；10一单独缓解管;11一单独作用管)单独制动阀可直接控制作用阀，使机车制动和缓解。其作用原理如下：(1)单独缓解位(列车制动后)①手柄推向单独缓解位，单缓凸轮推单缓柱塞左移，沟通单独缓解管与大气的通路。②分配阀工作风缸的压力空气—)单独缓解管→单缓柱塞凹槽→柱塞上的径向孔和中心孔→阀体通大气的孔→大气，分配阀处于缓解位。③分配阀处于缓解位，作用风缸的压力空气→分配阀主阀排气口→大气。④作用阀处于缓解位，机车得到单独缓解。(2)运转位(手柄常置位置)①当单独制动阀手柄由制动区某一位置移至运转位时，调整凸轮得到一个降程，调整阀柱塞在单独作用管的空气压力作用下右移，使供气阀关闭，排气阀在排气阀弹簧作用下也右移，排气口打开。②单独作用管的压力空气经排气阀口排出大气，作用阀处于缓解位，机车制动得到缓解。③若单独制动阀手柄由全制动位向运转位阶段移动，调整阀则为阶段控制。(3)制动区①单机运行、调车作业或长大货物列车进站前缓解车辆，需制动机车。②调整阀柱塞向左移动，供气阀口开放，总风→单独作用管→作用阀，机车制动。③当单独制动阀手柄置于制动区某一位置时，调整凸轮便得到一个相应的升程，推动调整阀柱塞向左移动相应的距离，并压缩供气阀弹簧。排气阀和供气阀在供气阀弹簧的作用下也随之左移，故供气阀开度逐渐减小，直至关闭，机车制动缸处于制动保压状态。3．自动制动阀自动制动阀是为了操纵全列车的制动和缓解而设，通过对其手柄的操纵来完成制动机的各种作用或性能检查。自动制动阀为自动保压式，有六个作用位置：过充位、运转位、制动区(最小减压位-最大减压位)、过量减压位、手柄取出位和紧急制动位，如图5—12所示。图5—12自动制动阀外形图(1)自动制动阀的构造和工作原理如图5--13所示，自动制动阀由阀体与管座、手柄与凸轮、调整阀、放风阀、重联柱塞阀、缓解柱塞阀和客、货车转换阀七个部分组成。①阀体与管座阀体为连接各部件的主体，前面连接有四根杠杆和凸轮盒，背面连接调整阀盖和前盖，左侧上方安装单独制动阀。阀体内设有安装各阀的圆孔和空气通路。管座为自动制动阀安装座，也是管路的连接座。图5—13自动制动阀结构1一调整手轮；2一调整阀盖；3一调整弹簧；4一调整阀膜板；5一排气阀；6一供气阀；7一调整阀柱塞；8一盖；9一手柄定卡;10一手柄；11一手柄轴;12一凸轮盒;13一凸轮;14一转换按钮；15一客、货车转换阀;16一管座17一阀体;18一缓解柱塞阀；19一重联柱塞阀；20一前盖；21一放风阀②手柄与凸轮手柄与凸轮为自动制动阀操纵机构。凸轮轴上装有四个凸轮，自上而下依次为调整阀凸轮、放风阀凸轮、重联柱塞阀凸轮、缓解柱塞阀凸轮。·自动制动阀的六个作用位置是由手柄转动凸轮轴实现的。凸轮轴的旋转使调整阀、放风阀、重联柱塞阀和缓解柱塞阀左移或右移，从而接通或断开各管的通路，产生所需要的各种作用。调整阀是列车制动或缓解的控制机构，它以控制机车均衡