铁路客车104型空气分配阀

客车设计部培训教材KSJC01-041铁路客车104型空气分配阀作者王乐雨内容提要:本文叙述了铁路客车104型空气分配阀构造、作用原理及其维护，重点介绍了104型空气分配阀构造和作用原理，对104型空气分配阀的学习了解将有积极的帮助。※※※1概述我国自1865年开始创办铁路以来，在解放以前使用的机车、车辆几乎完全依赖进口。制动机是车辆上比较精密的部件，在解放前，非但制动机的设计和制造被认为很神秘而不敢问津，就是维修保养方面也没有一套完整的设备、制度和办法；更换用的配件也多依赖进口。车辆制动机来自各个国家，均为二十年代及二十年代以前的产品，制动机的形式落后而复杂，存在制动波速低，制动灵敏度差，紧急制动作用不可靠，制动力弱，在检修方面需要研磨的金属零件多，检修周期短，并且检修技术要求高等缺点。解放后，我国铁路科学技术人员虽然对旧型制动机进行了不少的技术改造（如研制成功GK型和GL3型三通阀），但基本性能未变，存在的上述问题仍未得到很好的解决，不能满足我国铁路运输迅速发展的需要。为了改变我国车辆制动机的落好面貌，铁道部在1962年提出研制任务，1965年组织科研、制造、运用等有关部门和单位，开始设计并试制103型货车空气分配阀，在1966年至1968年间作完室内静止试验后装车，进行了单车鉴定，耐寒、耐热性能试验，专列和混编试验，以及平道和坡道上运行试验等一系列的专项试验与运行试验，取得了比较良好的成果。在这个基础上，紧接着又进行设计和试制104型客车空气分配阀，并在上海、广州两局装车作运用试验。1973年铁道部在上海召开104型空气分配阀扩大运用会议后，在上海等八局的十七列旅客列车上装用104型分配阀，经过进一步的试验，根据制造、试验、运用中发现的问题，于1974又作了局部修改。改进后，不仅保留了原结构的优良性能，而且装车检修也比较方便，制造工艺也很大的改进，阀的总重量也大大地减轻了。铁道部科学技术委员会、机车车辆局和工业局在1975年11月召开会议，对改进后的104型空气分配阀进行了技术鉴定，并经铁道部批准定型生产，在旅客列车上推广使用。自20世纪70年代中期至今，新造客车或改造车辆的空气制动装置均由分配阀取代了三通阀。104型空气分配阀在为适应国民经济飞速发展，提高铁路运输能力以适应日益增长的运输量的需求方面发挥了重要的作用。下面就104型空气分配阀的结构特点、构造、作用原理等方面进行介绍。2分配阀的结构特点2.1间接作用方式的分配阀结构旧型空气制动机均采用三通阀控制形式，其性能比较简单，作用不准确，仅能适用于固定尺寸的制动缸，检修也不方便。为了提高并完善制动机的作用性能，使其能够适应于各种客货车辆的通用性要求及配合空重车调整、电空制动、防滑器等新技术的需要,104型制动机采用了与三通阀作用原理不同的客车设计部培训教材KSJC01-042分配阀控制形式，即由直接作用方式改为间接作用方式，在结构上通过增设工作风缸、容积室与均衡部来达到间接控制制动缸作用的目的，同时设有专门的充气部机构，以协调副风缸与工作风缸的充气作用。2.2两种压力控制的膜板滑阀结构为了适应与旧型制动机无条件混编，采用工作风缸及制动管的两种压力控制作用，以相当于三通阀的副风缸及制动管的两种压力控制。即依靠制动管压力变化引起与工作风缸的压力差来产生相应的动作控制制动机的充气缓解、减速充气和减速缓解、常用制动、制动保压和紧急制动等基本作用，便于司机按传统习惯进行列车制动机各作用性能的操纵，并满足长大货物列车的缓解要求。在考虑提高性能的同时又能使各作用压力、时间参数等方面与三通阀相协调，以保证与旧型制动机的混编。但三通阀为活塞环结构，其作用灵敏度较低，漏泄不稳定而容易产生各种故障，为此在分配阀设计中采用膜板滑阀结构，以消除活塞环阻力大、易磨耗、易漏泄等缺点，提高作用灵敏度，并有利于检修。2.3分部作用形式三通阀的紧急制动与常用制动作用由同一机构控制，依靠递动弹簧来区分这两个作用位置，这种方法虽有结构简单的优点，但也带来了紧急制动作用不可靠、常用制动与紧急制动作用易于混淆的缺陷。分配阀为克服这一缺点，设计为紧急制动与常用制动分开控制，专设一紧急阀控制紧急制动作用。当紧急制动时，紧急阀能使制动管直通大气以确保全列车迅速、有效的产生紧急制动作用，提高紧急制动波速，改善紧急制动性能。分配阀为了保证各种性能的良好性，并便于区分故障部分的检修、试验，除专设紧急阀部、充气部外还专设有保证局部减压作用的局减室和局减阀结构来提高制动作用灵敏度，以适应长大列车的需要；在104型分配阀中设有紧急增压阀，在紧急制动时提高制动缸压力，以进一步缩短制动距离，更好地适应高速旅客列车的要求。2.4采用新结构和新材料分配阀采用了新的结构形式和新材料，便于检修，利于延长检修期。a)客车104型和货车103型分配阀各零部件尽量地做到了统一互换，通用件多，减少了零件的规格，使制造和检修均较方便。b)除采用S形和其他形式的橡胶膜板代替金属活塞环结构以外，大量采用橡胶夹心阀减轻研磨工作量。c)设滤尘器，加强防止油垢、尘埃侵入阀内，有利于延长检修期。d)采用新品种的润滑油，润滑脂等润滑材料，可以适应我国不同地区运用条件的要求。3分配阀的构造104型空气分配阀由主阀、紧急阀和中间体三部分组成，主阀和紧急阀都是用螺栓与中间体连接。中间体用螺栓安装在车底架上。104阀外形图见图1所示。3.1中间体客车设计部培训教材KSJC01-043图1104分配阀外形图中间体用铸铁铸成，外形呈长方体形，外部四个立面分别作为主阀、紧急阀安装座和制动管、工作风缸管、副风缸管、制动缸管的管座，内部为三个独立的空腔经通道与主阀座或紧急阀座相关孔连通。中间体上紧急阀安装座在靠车体的外侧面，与紧急阀安装座相邻的右侧面为主阀安装座，与紧急阀安装座相邻的左侧面上方管座为工作风缸连接管座，下方为制动管连接管座，另一个侧面上方管座为副风缸连接管座，下方为制动缸连接管座。中间体内有三个空腔，靠紧急阀安装座侧的上角部为1．5L的紧急室，下角部为0．6L的局减室，另有占中间体很大容积(3．8L)的容积室。中间体主阀安装座面的列车管通路L上设有过滤性能、机械性能优越的杯形滤尘器。中间体各通路及外形图见图2所示。图2中间体各通路及外形图客车设计部培训教材KSJC01-0443.2主阀主阀是分配阀的心脏部件，它根据制动管不同的压力变化，控制制动机实现充气、缓解、制动、保压等作用。主阀由作用部、充气部、均衡部、局减阀部、增压阀部等五部分组成。主阀分解结构外形图见图3所示。图3主阀分解结构外形图图4作用部分解结构外形图客车设计部培训教材KSJC01-0453.2.1作用部其功用是根据制动管与工作风缸之间产生的不同的空气压力差，产生相应的动作，实现制动机产生充气、局部减压、制动、保压、缓解等作用。作用部分解结构外形图见图4。作用部构造由主活塞压板螺母、主活塞压板、主活塞膜板、密封圈、主活塞、滑阀、滑阀弹簧及滑阀弹簧销、节制阀、节制阀弹簧、主活塞杆、稳定杆、稳定弹簧、稳定弹簧座、挡圈、滑阀座等组成。稳定杆、稳定弹簧靠稳定弹簧座和挡圈组装于主活塞杆的尾部(称为稳定部)。组装后，稳定杆的顶部依靠稳定弹簧的作用与滑阀下端面相接触，并且稳定弹簧有一定的预压力。这样使得作用部具有一定的稳定性，防止列车运行时由于制动管的压力波动或轻微漏泄引起主活塞动作而产生自然制动。3.2.2充气部其功用是充气时根据作用部控制的工作风缸的充气速度实现控制副风缸的充气速度，也即协调副风缸与作用部控制的工作风缸的充气速度的一致性。充气部由充气阀部、充气止回阀部两部分组成。充气部分解结构外形图见图5所示。图5充气部分解结构外形图3.2.3均衡部其功用是根据作用部控制的容积室的增压、减压或保压情况控制实现制动缸相应的增压、减压和保压作用，也即协调制动缸与作用部控制的容积室的压力同步变化。均衡部分解结构外形图见图6所示。3.2.4局减阀部其功用是在第二段局部减压时，将制动管的部分压缩空气送入制动缸，使制动管产生局部减压，确保后部车辆迅速产生制动作用，以提高制动波速，缓和列车纵向冲动，改善制动性能，并缩短制动距离。客车设计部培训教材KSJC01-046局减阀部分解结构外形图见图7所示。图6均衡部分解结构外形图图7局减阀分解结构外形图客车设计部培训教材KSJC01-0473.2.5增压阀部其功用是在紧急制动时，将副风缸与工作风缸的压缩空气一起充入容积室，提高容积室压力，通过均衡部控制实现提高制动缸的压力，即紧急增压作用，以获得更大的制动力，缩短制动距离，确保旅客列车的行车安全。增压阀分解结构外形图见图8。图8增压阀分解结构外形图3.3紧急阀紧急阀是专为改善列车紧急制动性能而独立设置的。动作、作用不受主阀部的牵制和影响。紧急阀的功用是在紧急制动减压时，产生强烈的制动管紧急局部减压，加快制动管的排气速度，提高列车制动机紧急制动的灵敏度及可靠性，提高紧急制动波速，改善紧急制动性能。紧急阀由紧急阀上盖、紧急活塞杆、密封圈、紧急活塞、紧急活塞膜板、紧急活塞压板、压板螺母、安定弹簧、放风阀座、紧急阀体、排气保护罩垫、排气垫铆钉、滤尘网、放风阀(橡胶夹心阀)、放风阀弹簧、放风阀导向杆、放风阀套、紧急阀下盖等组成。紧急阀分解结构外形图见图9所示。紧急活塞杆顶面圆槽中嵌密封圈稍突出顶面．在充气缓解时，紧急活塞下方制动管压力高于上侧紧急室压力，加之安定弹簧弹力的作用，紧急活塞处于上部极端位置。空心的紧急活塞杆上部设一径向限客车设计部培训教材KSJC01-048孔Ⅳ，中部轴向设一限孔Ⅲ，下部设一径向限孔V。放风阀套嵌于紧急阀下盖内，下盖与阀体用两条螺栓(M10×40)紧固，放风阀导向杆上密封圈是为防止制动管压缩空气向大气漏泄而设的，导向杆下方通制动管是为了克服放风阀关闭状态下制动管压缩空气作用在放风阀面上的压力的，也即不论制动管压力如何变化，只要未发生紧急排气作用，放风阀上下受的制动管压力总是相互抵消的，放风阀的关闭状态只受放风阀弹簧的弹力作用。紧急活塞处于上方极端位时，活塞杆下端距离关闭的放风阀面有4mm间隙，防止制动管紧急制动或常用制动减压时，紧急活塞稍下移即推开放风阀产生意外紧急制动作用。图9紧急阀分解结构外形图限孔Ⅲ，为控制紧急室(J)压缩空气向制动管逆流速度而设的，它控制逆流速度相当于制动管常用制动减压时的昀高速度，这就保证了常用制动的安定性；同时也保证了紧急制动时在紧急活塞上下两侧能形成足够的压力差，压缩安定弹簧推开放风阀产生制动管紧急排气。可见，限孔Ⅲ过大会影响紧急制动的灵敏度，甚至不产生紧急排气作用，过小则会使制动机常用制动不安定，易产生意外紧急制动作用。限孔Ⅳ，为限制紧急室(J)的充气速度，防止紧急室过充气，引起意外紧急制动而设的。这是因为在列车初充气时，或者紧急制动后再充气时，为了加快全列车的充气速度，缩短充气时间，往往首先利用制动阀的一位进行高压(800kPa左右)充气，容积只有1．5L的紧急室(J)很容易造成高于定压即过充气。当制动阀转二位进行定压充气时，立即在紧急活塞上下两侧形成一定的压力差，使紧急活塞产生动作而发生意外紧急排气作用，即引起充气时的意外紧急制动作用。客车设计部培训教材KSJC01-049限孔V，为提高紧急制动灵敏度和限制紧急制动后紧急室(J)压缩空气排向大气的速度而设的。紧急制动减压，紧急活塞杆下移，下端接触放风阀后，紧急室压缩空气经过通路比限孔Ⅲ更小的限孔V向制动管逆流，这样就加速了紧急活塞两侧的压力差的形成，迅速打开放风阀产生紧急排气作用，确保全列车迅速产生紧急制动作用。产生紧急排气作用后，紧急室的压宿空气只能经限孔V排向大气，设计约在15s排完，紧急活塞上下空气压力差消除，在安定弹簧弹力作用下上移，放风阀在放风阀弹簧弹力作用下上移与阀座密封关闭。此时充气缓解才有效。否则，制动管增压充气全部从放风阀排向大气，无法实现充气缓解作用。这样设计是在紧急制动后，为了防止列车未停车就要施行充气缓解作用，以避免低速缓解引起更大的列车纵向冲击，造成更大的危害。3.4缩孔分配阀设有五个缩孔