毕业设计（论文）-空气阀制动控制设计（全套图纸）.pdf

编号编号 07 本科生毕业设计本科生毕业设计 空气阀控制设计空气阀控制设计 Air valve control design 学学 生生 姓姓 名名 专专 业业 机械电子工程机械电子工程 学学 号号 指指 导导 教教 师师 分分 院院 机电工程分院机电工程分院 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 摘 要 铁路是我国最主要的交通运输方式之一， 在我国的经济发展中起着不可替代的重 要作用，它所担负的客货运输任务十分繁重。为了完成这个艰巨的任务，列车的牵引 重量和运行速度都要不断提高，所以制动技术在铁路发展中越来越重要。 随着铁路向高速、重载方向发展，对制动系统的研究显得尤为重要，制动问题是 随着铁路而伴生的古老问题，其研究一直沿用传统的实验方法，一方面是由于空气制 动系统结构简单、易于实验；另一方面是由于早期的气体流动理论的局限，难于与空 气制动系统相结合。由于现在铁路高速、重载的需要，空气制动系统日益复杂，单纯 依靠实验手段难度不断增加，且耗资、费时，特别是实验中制动性能的离散性，促使 人们开始转向模拟研究。计算机运算能力的提高，为数学模型的建立创造了条件，促 进了制动系统模拟研究的迅速发展。 关键词：铁路货车关键词：铁路货车 120 型空气控制阀型空气控制阀 紧急阀紧急阀 总体控制电路总体控制电路 UG NX4.0 建模建模 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 ABSTRACT Railway is the one of most important transportations of our country, in the development of our countrys economy, it takes the important role of the freight and passenger transportation. To complete this difficulty task, the trains pull weight and run speed always to rise, therefore, brake technology is being important in railway development. As railway develops to high speed and heavy haul, the research on braking system is very important. Brake problem is an ancient problem along with railway, its studies always use the traditional method of experiment, on the one hand, it is because of air brake systems structure simple, is easy to test; on the other hand, it is because of the limitation of air flow dynamics in early stage, is hard to combine with air brake system. Because of the railway need develops to high speed and heavy haul for the present, and air braking system became more complex, only depend on using the method of experiment means more difficulty, more time and money consuming, especially due to the discrete of brake capability in experiment, make people begin to change research direction to simulation. The raising of computer operational ability, make the condition to work out mathematics model, and promote the brake system quickly development of simulated research. Keywords：Railroad freight 120 type air control valves Emergency valve General control circuit UG NX4.0 modeling 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 目 录 引引 言言 . 1 第一章第一章 铁路货车相关介绍铁路货车相关介绍 . 2 1.1 铁路货车概述 . 2 1.2 我国铁路货车转向架的主要类型 . 3 1.3 我国铁路货车转向架的结构 . 7 1.4 铁路货车转向架制造 . 8 1.5 铁路货车制动技术的发展 . 8 1.5.1 国外铁路车辆制动技术的发展 . 8 1.5.2 我国铁路车辆制动技术的发展 . 9 1.6 铁路货车制动系统的基本要求 . 10 1.7 铁路货车空气制动系统的设计原则 . 11 第二章第二章 铁路货车制动装置铁路货车制动装置 . 12 2.1 铁路货车制动系统的组成 . 12 2.2 120 阀制动系统组成 . 17 2.3 120 型控制阀特点 . 13 2.4 120 型控制阀构造 . 14 2.4.1 主阀 . 15 2.4.2 缓减阀 . 15 2.4.3 中间体 . 16 2.4.4 紧急阀 . 16 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 第三章第三章 120 阀紧急阀设计介绍阀紧急阀设计介绍 . 17 3.1 120 阀紧急阀的结构 . 17 3.1.1 放风阀导向杆结构及安装位置 . 18 3.1.2 紧急活塞杆结构及安装位置 . 19 3.2 紧急阀关键部件安装特点 . 20 3.3 120 阀紧急活塞受力分析 . 21 3.4 120 阀紧急阀的作用原理 . 21 3.5 紧急阀常见故障分析 . 23 3.5.1 紧急制动不灵敏或不起紧急制动作用 . 23 3.5.2 紧急室充风时间不合格 . 23 3.5.3 紧急室排风时间不合格 . 23 3.5.4 常用制动时起紧急制动作用： . 24 3.5.5 紧急制动后紧急管充气时排风口大漏 . 24 第四章第四章 总体控制电路部分总体控制电路部分. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 4.1 总体控制过程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 4.2 压力采集系统设计方案 .26 4.3 元器件选择及其参数.27 4.4 总结. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 第五章第五章 基于基于 UG NX4.0 的建模设计的建模设计 . 33 5.1 三维实体设计的内容 . 33 5.2 三维实体设计的方法 . 34 5.3 UG NX 系列软件简介 . 34 5.4 UG NX4.0 参数化建模 . 34 5.5 零部件的 UG NX4.0 建模过程 . 35 5 .6 零部件的 UG NX4.0 装配过程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39 结结 论论 . 44 致致 谢谢 . 45 参考文献参考文献 . 46 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 引引 言言 铁路是国民经济的大动脉，对我国经济的发展起着十分重要的作用。特别是近年 来，随着我国国民经济持续、快速、稳定的发展，铁路管理和研究部门通过一系列的 体制改革、管理改革和技术革新，使我国的铁路事业取得了令人瞩目的成绩。 随着全国铁路第六次大提速， 我国铁路旅客列车的速度在主要干线已经提高到了 200km/h，现在正向 300km/h 的目标迈进。而货物列车的最高速度还停留在 120km/h， 因而严重降低了铁路线路的使用率，因此货运快捷化势在必行。我国根据铁路货运提 速的要求，应尽快开发 160km/h 货车，以消除铁路全面提速的瓶颈，而 160km/h 快速 货车需要解决的首要问题是列车制动问题。 制动技术包括制动控制技术和基础制动技术，是货车重载提速的关键技术。制动 控制技术是与产生和输出制动动力，控制、调节和保持车辆制动力等有关的技术。基 础制动技术是与传递和放大制动动力，实现和保持制动力，转换和消耗车辆动能等有 关的技术。我国铁路货车以压缩空气作为制动动力源，控制系统采用空气制动机，包 括制动控制阀、空重车调整装置、副风缸等辅助风缸等。基础制动系统则由机械传动 装置、闸阀间隙调整器和闸瓦等组成。 而本文对制动技术中 120 型空气控制阀紧急阀进行了认真的研究和分析， 从而使 铁路货车能够达到高速、重载的运输要求，使我国铁路货车在客货共线运营、安全可 靠的前提下，实现速度、密度、重量同步提升，走出一条具有中国特色的提速、重载 并举发展之路，满足我国国民经济又好又快发展的要求。 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 1 第一章 铁路货车相关介绍 1.1 铁路货车概述 铁路货车按其用途不同，可分为通用货车和专用货车。 通用货车是装运普通货物的车辆，货物类型多不固定，也无特殊要求。铁路货车 中这类货车占的比重较大，一般有敞车、平车、棚车、保温车和灌车等几种。 专用货车一般指只运送一种或很少几种货物的车辆。用途比较单一,同一种 车辆要求装载的货物重量或外形尺寸比较统一。专用货车一般有集装箱车、长 大货物车、毒品车、家畜车、水泥车、粮食车和特种车等。 1.2 我国铁路货车转向架的主要类型 我国货车转向架在建国前主要靠进口美、日 30t 级货车转向架，自 20 世纪 50 年代初开始自行设计，走过了仿制生产、改进设计、技术引进、再技术创新的道路。 研制了多种货车转向架，如 K1、K2、K3、K4、K5 和 K6 等。下面简单介绍几种转向架。 （1）K2 型转向架 K2 型转向架主要由轮对和轴承装置、侧架、摇枕、下交叉支撑装置、摇枕弹簧、 减振装置、基础制动装置等组成。其主要性能参数和基本尺寸如下两表： 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 2 图 1.1 K2 型转向架效果图 表 1.1 K2 型转向架主要性能参数表 轴重（t） 21 自重（t） 4.2 商业运行速度（km/h） 120 轨距(mm) 1435 轴型 2 RD 轮径(mm) 840 基础制动装置制动倍率 4 通过最小曲线半径（m） 145 表 1.2 K2 型转向架基本尺寸表 固定轴距（mm） 1750 轴颈中心距（mm） 1956 旁承中心距（mm） 1520 下心盘直径(mm) 355 空车下心盘面距轨面高(mm) 682 下心盘面至弹性旁承顶面距离(mm) 93 （2）K4 型转向架 K4 型转向架主要由轮对和轴承装置、侧架、摇枕、弹簧托板、摇动座、摇动座支 撑、弹性悬挂系统及减振装置、基础制动装置、常接触式弹性旁承及横跨梁组成。 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 3 图 1.2 K4 型转向架效果图 表 1.3 K4 型转向架主要性能参数表 轴重（t） 21 自重（t） 4.2 商业运行速度（km/h） 120 轨距(mm) 1435 轮型 HDS 轮径(mm) 840 基础制动装置制动倍率 6.48 通过最小曲线半径（m） 145 表 1.4 K4 型转向架基本尺寸表 固定轴距（mm） 1750 轴颈中心距（mm） 1956 旁承中心距（mm） 1520 下心盘直径(mm) 308/355 下心盘面距轨面自由高(mm) 705 下心盘面至弹性旁承顶面距离(mm) 71 侧架上平面距轨面高(mm) 743 侧架下平面距轨面高(mm) 165 （3）K5 型转向架 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 K5 型转向架主要由轮对和轴承装置、摇枕、侧架、弹性悬挂系统及减振装置、 基础制动装置、弹性托板、摇动座、常接触式弹簧旁承及横跨梁等组成。 4 图 1.3 K5 型转向架效果图 表 1.5 K5 型转向架主要性能参数表 轴重（t） 25 自重（t） 4.7 商业运行速度（km/h） 120 轨距(mm) 1435 轮型 HEZB 或 HESA 轴型 B RE2 轮径(mm) 840 基础制动装置制动倍率 4 通过最小曲线半径（m） 145 表 1.6 K5 型转向架基本尺寸表 固定轴距（mm） 1800 轴颈中心距（mm） 1981 旁承中心距（mm） 1520 下心盘直径(mm) 375 下心盘面距轨面自由高(mm) 703 下心盘面至弹性旁承顶面距离(mm) 83 侧架上平面距轨面高(mm) 765 侧架下平面距轨面高(mm) 160 （4）K6 型转向架 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 K6 型转向架适用于标准轨距、 轴重 25t、 最高商业运营速度 120km/h 的各型提速、 重载铁路货车。其构造主要由轮对、轴承装置、轴箱橡胶垫、侧架、摇枕、下交叉支 撑装置、摇枕弹簧、减振装置、基础制动装置等组成。其主要性能参数和基本尺寸如 下两表： 5 图 1.4 K6 型转向架效果图 表 1.7 K6 型转向架主要性能参数表 轴重（t） 25 自重（t） 4.8 商业运行速度（km/h） 120 轨距(mm) 1435 轮型 HEZB 或 HESA 轴型 B RE2 通过最小曲线半径（m） 145 表 1.8 K6 型转向架基本尺寸表 固定轴距（mm） 1830 轴颈中心距（mm） 1981 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 旁承中心距（mm） 1520 下心盘直径(mm) 375 空车心盘面到轨面高(mm) 680 下心盘面至下旁承顶面距离(mm) 93 侧架上平面距轨面高(mm) 787 55 侧架下平面距轨面高(mm) 162 6 1.3 我国铁路货车转向架的结构 铁路车辆转向架，它包括两个侧架和摇枕。摇枕具有横向相对的端部，每个端部 延伸进侧架开口中并且在其内支撑在弹簧组上。 每个侧架在两个端部处具有轴箱导框 以容纳承载鞍组件。 铁路车辆转向架还包括支撑在铁路车辆转向架摇枕和侧架上的两个制动梁组件。 每个制动梁组件包括长条形主体部分、 支撑部分以及在主体部分和支撑部分之间延伸 的支柱。由腿部和底部构成的两个制动梁吊架支撑着制动梁组件的端部。制动梁吊架 可以反转，从而闸瓦托支撑部分可以横向间隔开以适应不同的轨距。另外，在摇枕的 上表面上还设有改进的心盘，其中心盘包括由奥贝球铁圆盘构成的心盘衬垫。 下图是以 K1 型转向架的结构分解图为例，来说明我国铁路货车转向架的主要结 构的。 心盘组成 两级刚度弹簧 基础制动装置 弹性旁承 轮对组成 四连杆支撑组成 转转 K1 型转向架结构图型转向架结构图 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 图 1.5 K1 型转向架结构图 7 1.4 铁路货车转向架制造 为了适应铁路货车大批量生产的特点，转向架的组装工艺线都是按标准化、 简单化、专业化的原则进行设计的，实现了产品标准化、零件标准化、工艺流 程标准化、装配人员操作专业化，以提高组装质量。目前，有一部分工艺线还 具备了在线检测功能，可对组装前的零部件或组装过程及成品性能进行检查， 使制造质量在组装生产过程中得到有效控制。 转向架制造技术主要包括摇枕、侧架的铸造及加工，轮轴加工及压装，摇 枕、侧架组成及转向架组装，另外还包括制动梁、交叉架、弹性托板等部件的 制造工艺。 1.5 铁路货车制动技术的发展 1.5.1 国外铁路车辆制动技术的发展 车辆制动技术随着车辆的进步在不断发展。早在 1848 年，沙米尔黎司达发明了 利用车轮回转力带动空气压缩机产生制动力， 这种制动方式的原理与现今机车应用的 液力制动近似。1853 年，库雷玛发明了弹簧式制动机，列车运转时利用拉杆把螺旋 弹簧压缩，当需要制动时，司机在司机室通过传动杠杆把弹簧松开，并压在闸瓦上产 生制动作用。它与现今机车使用的弹簧储能制动原理相近。1855 年，洛立吉发明了 索链制动机，通过索链控制闸瓦，产生制动力，它相当于当今车辆上的手制动机。 1869 年，美国的乔治韦斯汀豪斯从空气钻岩机得到启发，研究出了适合铁道 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 车辆使用的空气制动机。首次使用压力空气来操纵列车制动机，从此，列车制动开始 摆脱“人力”制动，转入了“机力”制动的初始阶段。机力制动为发展长大列车的安 全运行提供了可能性。 早期的空气制动机是直通的，当列车分离时失去了作用，不能自动停车。因此， 韦斯汀豪斯于 1872 年又发明了自动空气制动机。美国最早采用的货车空气控制阀为 H 型和 K 型阀。在 1933 年开发了 AB 型制动机，1968 年改进为 ABD 型。1975 年，为 了适应长大列车进一步发展的需要，在 ABD 阀的基础上增添了常用制动加速阀(简称 “W 阀” ，也称连续局减阀)而改称为 ABDW 型货车空气控制阀，以改善常用制动性能， 8 缩短常用制动距离，并于 1977 年正式定型，代替 ABD 阀装于新造货车上。此后 ABDW 阀的运用中发现间歇式排气效果较差，又研制了连续排气的 ABDX 阀，可以改善其加 速制动作用。20 世纪 90 年代，北美在矿山的重载单元列车上开始采用 ECP 电控制动 系统，可以使列车前后车辆同时制动，并且各个车辆的制动率基本一致，大大的降低 了列车制动时的纵向冲击，制动距离也有较大的缩短。 1.5.2 我国铁路车辆制动技术的发展 我国 50 年代的车辆大多数是载重 30t 及 40t 货车，轴重为 12-15t。车辆使用 K1 和 K2 型三通阀，没有空重车调整装置，重车制动率仅为 35%，而空车制动率则高达 80%。因此列车速度较低。为了发展载重 50t 及 60t 货车，必须提高重车制动率，大 型货车必须用直径 356mm 制动缸来满足提高制动率的要求。1957 年铁道部四方车辆 研究所在原 K2 型三通阀的基础上研究出了 GK 型制动机， 基本上满足了货车运用的需 要。 50 年代初，为适应车辆发展的要求，曾引进前苏联的 M-135 型空气分配阀。这 种空气分配阀具有空重车调整位和制动波速高等特点， 但在试验过程中发现产生自然 缓解现象，不能与我国制动机混编使用。随后又从捷克引进了 DAKO 型空气分配阀， 安装在现车上进行试验。列车编组为 60 辆时，发现尾部车辆制动机缓解时间太长， 需要 200s，要想使列车完全缓解，必须将列车管压力充到制动之前的压力值。当时， 还从德国引进了装有克诺尔制动机的车辆，发现其制动机与 DAKO 型空气分配阀性能 没有区别，它们均系欧洲三压力空气分配阀。由于三压力空气分配阀的车辆不能与我 国车辆混编，一些进口车辆都改装了我国的 GK 型三通阀。 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 1958-1960 年，在货车上曾试验过单线电空制动机，由齐齐哈尔车辆厂生产产了 100 辆， 并且在线路上做了静置试验和运行试验， 试验表明这种电空制动机性能优越， 可以满足长大货物列车的使用要求。由于在货车上全面实现电空制动有许多困难，不 易推广，因而停止了试验。1960-1970 年的 10 年间，着重从事货车空气分配阀的研 究，从 101 到 102 型空气分配阀的样机实验，最后发展为 103 型货车用空气分配阀。 103 型货车用空气分配阀是间接作用方式，副风缸必须有足够的容量，因此列车的初 充气时间较长， 又由于采用了紧急部加速放风阀， 当列车编组作业中打开折角塞门时， 稍不小心便会引起意外紧急制动，浪费了压缩空气，延长了列车再充气时间，造成列 9 车开车晚点。1989-1993 年，为了适应重载列车的需要，着手进行了 120 型控制阀的 研究与试验。120 型控制阀采用直接作用方式，先后完成了试验室试验和线路上列车 试验，并于 1993 年通过部级鉴定，现在新造货车已装用 120 型控制阀，一部分段修 货车也改装 120 型控制阀。 在基础制动方面，我国通过对空重车调整装置、闸瓦间隙自动调整器、合成闸瓦 等的研究、试制、运用，也有了很大发展。但是与世界先进工业国家相比，还有一定 差距。如德国和法国已经在货车制动系统中采用了盘形制动，并装有无级空重车自动 调整装置及防滑器等，能使制动缸压力随载重按比例变化，以防止制动力过大产生滑 行或造成车轮擦伤。 另外还安装了电空控制系统， 能使列车前后制动、 缓解作用同步， 以缩短制动距离、降低纵向冲动。 1.6 铁路货车制动系统的基本要求 货车空气制动系统是列车产生制动和缓解的主要控制部分， 为实现货物列车安全 制动和缓解，货车空气制动系统的设计应满足以下要求: 采用自动空气制动机，即可在列车发生分离事故时，全列车可立即自动紧急停 车。 具有强大的制动力，以保证列车在规定的时间内停车。 能保持制动力不衰减，以保证长大坡道制动过程中始终有足够的制动力，使列 车能够安全通过坡道。 具有较高的制动灵敏性和制动波速，同时满足稳定性和安全性的要求，使制动 作用能够迅速准确地传递到列车尾部，确保全列车的制动作用。提高的制动灵敏性可 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 降低列车制动时的纵向冲击， 但灵敏性过高会造成列车缓解稳定性和常用制动安定性 的降低。 具有较大的制动功率和再充气能力，以适应长大坡道实施连续制动的要求。列 车在长大坡道实施连续制动时，列车的再充气问题是一个非常严峻的句题，列车在制 动后的缓解过程中，列车尾部的副风缸压力空气能否及时得到充分的补充，是列车能 否安全通过长大坡道的关键。 结构简单，操纵方便。 便于维修，检修周期较长。 10 各部件结构合理，便于制造，坚固耐用，机械效率高。 尽可能采用标准件和通用件。 1.7 铁路货车空气制动系统的设计原则 重载货车空气制动系统在设计时除符合上述要求外，还应遵循以下设计原则: 首先， 重载货车空气制动系统应能同时满足列车管定压 500KPa 和 600kPa 的制动 要求。 其次，重载货车空气制动系统应满足我国铁路对重载货物列车的制动距离的规 定，制动距离是综合反映列车制动系统性能和实际制动效果的主要技术指标。铁道部 最近颁布的铁路技术管理规程中规定的我国铁路货车的紧急制动距离为:在初速 12Okm/h 实施紧急制动，制动距离不超过 1400m。 第三， 在任何条件下， 车辆制动时轮轨之间均不得发生滑行， 以免造成车轮擦伤。 即车辆制动时的制动力不能大于车辆轮轨之间的粘着力。 车辆轮轨之间的粘着力的大 小由粘着系数决定，粘着系数是指车辆轮轨粘着力与车轮钢轨间垂直载荷的比值。粘 着系数的大小由车轮和钢轨的表面状况和车辆的运行速度决定， 车轮和钢轨的表面状 况越差，车辆的运行速度越高，粘着系数越小。重载货车空气制动系统应能保证车辆 制动时最大的制动力小于粘着力的最小值。 第四，尽可能减小闸瓦压力，减小车轮热负荷，以提高车轮的使用寿命。在满足 车辆制动距离需要的前提下应尽可能的使闸瓦压力最小， 增大闸瓦压力会增大基础制 动装置中零部件的载荷，对杠杆、拉杆等零部件的受力不利，而且增大闸瓦压力会增 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 大车轮和闸瓦的热负荷，热负荷过大时会产生车轮热裂纹、车轮擦伤等现象。因此重 载货车制动系统应尽可能使闸瓦压力最小。 另外，重载货车制动系统设计时还尽可能减小列车制动和缓解时的纵向冲击。 11 第二章 铁路货车制动装置 2.1 铁路货车制动系统的组成 制动系统是为使列车能实施制动和缓解而安装在车辆上的一套设备系统。 货车制 动系统主要由制动机(空气制动部分)和基础制动部分组成， 制动机是制动系统中可直 接受司机的操纵控制并产生制动力的来源部分， 基础制动装置则是将制动缸产生的推 力放大后均匀的传递到各个闸瓦(或制动盘等)并产生制动作用的部分。 2.2 120 阀制动系统组成 120 阀制动系统由 120 阀、旋压密封式制动缸、ST2-250 型闸调器、副风缸、17 升降压气室、11 升加速缓解风缸、组合式集尘器、手动二级空重车调整装置等组成。 下图是以涟钢 C64 型自备敞车制动系统配置为例说明的。 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 12 1旋压密封式制动缸；217 升降压气室；3空车安全阀；4空重转换塞门；5120 阀； 6组合式集尘器；711 升加速缓解风缸；8列车主风管；9副风缸；10空重车调整装置； 11ST2-250 型双向闸瓦间隙调整器 图 2.1 120 阀制动系统组成图 2.3 120 型控制阀特点 120 型控制阀的设计制造，结合了 103 型分配阀结构和性能方面的优点，吸取了 国外铁路货车空气控制阀结构和性能的优点。主要具有如下特点： 120 型控制阀具有充气、减速充气、缓减、加速缓减、常有制动、保压、紧急 制动等功能，适用于列车管 500KPa 和 600KPa 不同的压力标准，在两种定压下，它的 各种性能没有差异。按 AAR 标准方法计算时，其紧急制动波速达到 250m/s 以上；常 用制动波速达到 225-255m/s；缓减波速应达到 190m/s。紧急制动时，制动缸压力二 阶段上升，跃升压力为 120-160KPa；制动缸总升压时间为（10 1）s；制动缸排气 时间自 350KPa 降到 40KPa 为（15 1）s。 120 型空气控制阀仍采用二压力机构，可与现有的铁路货车控制阀很好地混 编，获得较好的混编性能。 120 型空气控制阀采用直接作用方式。 而原来认为的直接作用方式存在的一些 问题，却由于这些年来采用了制动新技术以及使用条件的变化，已部分地得到解决。 如：通过加装适当的缩孔堵，解决了对不同直径制动缸适应性的问题；配套采用闸瓦 间隙自动调整器和密封式制动缸，解决了制动力衰减的问题；在控制阀以外设空重车 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 自动调制装置，解决了空重车对制动缸压力需求不同的问题。 120 型空气控制阀主控机构仍采用密封性好、结构简单的橡胶膜板和使用寿命 较长的金属滑阀结构。 在 120 型空气控制阀的主阀中增设加速缓减阀， 达到加快制动管充气和提高缓 减波速的目的。 120 型空气控制阀设有紧急阀及局减室，采用常用制动与紧急制动分部作用的 方式以及完善的两阶段局减作用；设有紧急二段阀，以缓和列车的纵向动力作用。 在紧急放风阀中设有先导阀结构，提高了紧急制动波速。 适应压力保持操纵。120 型空气控制阀在主阀作用部的滑阀上设了一个呼吸 13 孔， 可在长大下坡道上配合机车采用一把闸操纵以及在制动保压时机车对制动管泄漏 有自动补风（压力保持）功能。 在 120 型空气控制阀中增设了半自动缓减阀，作用可靠，操作方便。在缓减操 作时，节省了人力并减少了耗风量。 零件的通用性和互换性较强，并能与多种制动新技术配套使用。120 型空气控 制阀能与 JZ-7、26-L、ET6、DK-1 等型机车制动机匹配，并能适应机车制动机压力， 保持操纵要求；能与空气车调制装置、球芯折角塞门、密封式制动缸、双向闸瓦自动 调整器、高摩擦系数合成闸瓦等新制动配件配套使用。 2.4 120 型控制阀构造 120 型控制阀由中间体、主阀、半自动缓减阀（下简称缓减阀）和紧急阀等四部 分组成。 主阀和紧急阀分别用四套和两套螺柱和螺母安装在中间体的两个相邻垂直面 上。缓减阀用两套螺柱和螺母安装在主阀体的侧面安装座上，它们相贴合的安装面也 有橡胶座垫。如下图所示。 紧急阀 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 14 图 2.2 120 型控制阀构造图 2.4.1 主阀 主阀是控制阀的心脏部分， 它根据制动管不同的压力变化， 控制制动机实现充气、 缓减、制动、保压等作用。主阀（包括缓减阀）由作用部（主控部） 、减速部、局减 阀、加速缓减阀和紧急二段阀等五个部分组成。 作用部仍采用与 103 阀相同的 S 形橡胶膜板及滑阀结构。它由主活塞压板、节制 阀弹簧、节制阀、滑阀弹簧、滑阀、滑阀销、滑阀座、稳定装置等零件组成。 减速部在作用部下面，位于主阀下盖内，由减速弹簧、减速弹簧座组成。 局减阀由局减阀套、局减阀杆、局减膜板、局减活塞压板、局减活塞体、局减阀 弹簧、毛毡、压垫等零件组成。 加速缓减阀由加速缓减阀套、加速缓减弹簧、夹心阀、加速缓减弹簧座、挡圈、 加速缓减膜板、加速活塞压板、加速活塞体、活塞紧固螺钉、顶杆等组成。 紧急二段阀位于主阀安装面旁，由紧急二段阀杆、紧急二段阀弹簧、紧急二段阀 中间体 主阀 缓解阀 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 套等零件组成。 主阀体设置有用来安装作用部（包括减速部） 、局减阀、加速缓减阀、紧急二段 阀等零部件的空腔。空腔内装有与各部件相配的铜套，内部铸造或加工各部相应的通 路。 2.4.2 缓减阀 缓减阀的用途是利用人工拉动缓减阀手柄， 主阀排气口开始排气或缓减阀排气口 开始排气，只要制动缸压力空气一开始排气，就可松开拉手，制动缸压力空气会自动 地排完，使制动机缓解。也可一直拉着缓减阀拉手，将整个制动系统（包括制动缸、 副风缸、加速缓减风缸、制动管等）的压力空气全部排出。 15 缓减阀由手柄部和活塞部两部分组成。 手柄部由手柄、 手柄座、 手柄座套、 顶杆、 阀座、止回阀（ 16 夹心阀） 、止回阀弹簧等组成，活塞部由缓减阀膜板、压板、活 塞体、活塞杆、缓减阀弹簧、O 型密封圈（D162.4 和 D142.25） 、缓减阀套、排风 阀、上阀座、下阀座等组成。 2.4.3 中间体 中间体用铸铁铸成，外形呈长方体形，用来安装主阀和紧急阀，并通过 4 个突耳 上的 22 孔， 用螺栓和螺母将整个阀直接吊装在车体底架上， 在厂修时和必须更换时 才卸下。 中间体外部四个立面分别作为主阀、紧急阀安装座和制动管、加速缓解风缸管、 副风缸管和制动缸管的安装座。 内部设有两个独立的空腔经通道与主阀安装座或紧急 阀安装座相关孔连通。 中间体靠车体外侧的立面为紧急阀安装座， 与紧急阀安装座相邻的左侧立面为主 阀安装座，分别用两套和四套螺柱和螺母加装紧急阀垫和主阀垫来紧固。 中间体内靠紧急阀安装座侧的上部为容积 1.5L 的紧急室， 下部为容积 0.6L 的局 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 减室。 2.4.4 紧急阀 紧急阀，其功用是在施行列车管紧急减压时，产生动作使制动管紧急排气，进一 步加快制动管减压速度，提高紧急制动作用的灵敏度，确保后部车辆产生紧急制动作 用，提高紧急制动波速。 本设计说明书主要是针对铁路货车空气紧急阀的设计， 故在下章将对该阀做详细 介绍。 16 第三章 120 阀紧急阀设计介绍 3.1 120 阀紧急阀的结构 紧急阀主要由活塞部，先导阀部和放风阀部等组成。 活塞部由活塞（包括紧急阀上、下活塞，S 形橡胶膜板） 、活塞杆、安定弹簧， 还有螺母和滤尘套等部件组成。 先导阀部由先导阀、先导阀弹簧、先导阀顶杆等组成。 放风阀部由放风阀组件、放风阀阀座、放风阀导向杆、放风阀弹簧等组成。 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 17 1.紧急阀上盖；2.滤尘套；3.紧急活塞杆；4.紧急阀上活塞；5.紧急阀下活塞；6.紧急活塞膜板；7.紧急阀体； 8.滤尘网；9.先导阀顶杆；10.缩孔堵；11.先导阀弹簧座；12.紧急阀下盖；13.放风阀弹簧；14.先导阀弹簧； 15.先导阀；16.放风阀导向杆；17.放风阀组件；18.安定弹簧；19.螺母（M161.5） ；20.螺柱（M1040） ； 21.螺母 M10； .限孔（2.3） ；.限孔（0.5） ；.限孔（1.1） ；.缩孔（1.0） 图 3.1 紧急阀主视图全剖视图 3.1.1 放风阀导向杆结构及安装位置 放风阀导向杆是一个中空的铜质套管，下部外圆柱杆作为上下移动的导向杆，内 部中空部分形成上、下两个空腔，两个空腔之面成为先导阀的阀座，上腔内装入先导 阀、先导阀弹簧。 放风阀导向杆安装位置： 先导阀顶杆 放风阀阀座 放风阀组件 先导阀 缩孔堵 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 图 3.2 放风阀导向杆安装位置图 18 3.1.2 紧急活塞杆结构及安装位置 120 型紧急阀紧急活塞杆为中空结构，其作用是充气时将制动管压缩空气导入紧 急室内，在紧急制动时紧急室内压缩空气在紧急活塞上部形成背压，推动紧急活塞下 移，打开放风阀，确保紧急制动作用；活塞杆上部有一开口为 13 mm 的凹形槽，深 1.4mm，边缘有 ，。 3015 的倾角，为 14mm 异型橡胶密封圈的安装位置；其下部有一 mmmm 910的空腔，为滤尘套的安装位置。 空心的紧急活塞杆上部设一径向限孔，中部轴向设一限孔，下部设一径向限 孔。 各限孔的功用： 限孔： 紧急活塞杆中部轴向限孔， 常用减压， 保证制动机的安定性； 紧急减压， 限制了紧急室的压缩空气向制动管的逆流速度，确保紧急制动作用的产生，提高紧急 制动灵敏度。 限孔：紧急活塞杆上部径向限孔，限制制动管压缩空气向紧急室的充气速度， 防止过快充气而引起意外紧急制动。 限孔：紧急活塞杆下部径向孔，提高紧急制动灵敏度，并限制紧急制动后，紧 急室的排气速度。 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 缩孔：紧急阀活塞部下腔通放风阀弹簧室限孔，当紧急减压时，紧急活塞杆推 先导阀顶杆，开启先导阀，消除放风阀背压时，从而使紧急活塞较容易地下移推开放 风阀，产生紧急局减。 图 3.3 紧急活塞杆结构图 19 紧急活塞杆的安装位置： 1.安定弹簧；2.紧急阀下活塞；3.紧急阀上活塞；4.紧急活塞杆；5.紧急阀上盖； 6.紧急活塞膜板；7.紧急阀体；8.紧急阀上盖定位点 图 3.4 紧急活塞杆安装位置图 3.2 紧急阀关键部件安装特点 （1）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 限孔 限孔 限孔 长春理工大学光电信息学院毕业设计长春理工大学光电信息学院毕业设计 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。 （2）放风阀套嵌于紧急阀下盖内，下盖与阀体用两套螺栓紧固，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