（光学工程专业论文）kzw4g型货车空重车自动调整装置研究.pdf

北京交通大学工程硕士专业学位论文 中文摘要 空重车自动调整装置是自动调整货车空重车制动力的必要条件和发展方 向。本文主要介绍k z w - 4 g 空重车自动调整装置的设计和试验过程。 本文具体内容包括：i ( z w - 4 g 型空重车自动调整装置的研制方案的分析：空 重车自动调整装置技术关键和技术难点的确定，解决方案的提出；空重车自动 调整装置试验条件的确定；试验过程的跟踪和试验结果的分析。 关键词：k z w - 4 g 空重车自动调整装置；研制方案；试验 北京交通大学工程硕士专业学位论文 e m p t ya n dl o a d 卸t o m a t i ca ( 蛳e n te q t f i p m e l l ti st h en e c e s s a r yc o n d i t i o na n d d e v e l o p i n gd j l e 甜o nf o ri l r o m a f i ca d j u s 6 n gb r a k ef o r c eo fe m p t ya n dl o a dc a r g o i n t h i s 弹p 鹎t h ed e s i g na n de x p e r i m e l l tp r o c e s so f k z w - 4 ge m p t y a n dl o a da u t o m a t i c t h ed e t a i l so ft h i sp a p e ra r e ：f i r s t l y , t h ed e s i g np r o j o l t sa n a l y s i so fk z w - 4 g d n p t ya n dl o a da t l t o m , 撕ca d j u s t m e n te q l | i p m e n t ；s e c o n d l y , t h ek e ya n dd i f f i c u l t t e c h n o l o g i e sf o rd e v e l o p i n gt h ea t l t o m a f i ca d j u s u n e n te q 叫p i n c 咄a n dt h er e s e a r c h p r o j e c t sf o rs o l v i n gl a s to n e s ；t h i r d l y , c o n f u mt h e 。( ：p e r i m c m tc o n d i t i o n so f k z w - 4 g e m p t ya n dl o a da u t o m a l i ca d 扣咖e n te q u i p m e n t ；f i n a l l y , t r a c kt h e 蹋p c 血m ma n d k e yw o r d s ：k z w - 4 gm l p t ya n dl o a d ；b 1 t o m a f i ca d j u s a n e me q u i p m e n t ；d e s i g n 北京交通大学工程硕士专业学位论文 1 1 概述 第一章绪论 随着我国铁路货车向重载、高速及多样化方向的发展，制动技术也在 不断地更新换代。新技术的推广和应用对提高制动波速、减小列车的纵向 冲动以及延长车辆检修周期、提高使用寿命、保证铁路运输的安全等方面 起到了重要作用。 制造工艺的提高和新材料的运用使现代铁路货车的吨位不断提高，车 辆的空重比愈来愈大。我国现有铁路货车的空重车调整装置普遍采用人工 手动调整，这样不仅浪费了大量的人力、增加列检作业时间，而且容易出 现漏调和误调空重车转换手柄而造成重车制动力不足或空车制动力过大。 解决这些问题的最佳途径就是安装空重车自动调整装置。 空重车自动调整装置能根据车辆载重，在一定范围内自动无级地调整 制动缸的压力，从而有效地改善车辆的制动性能，使车辆从空车至重车的 不同载重状态的制动率变化范围大大缩小，各车辆的制动率比较均匀。可 减少混编列车在制动时车辆之间的纵向冲击力；省去人工扳动空重车手柄 的繁重劳动；避免因人为错调，漏调空重车手柄而造成重车制动力不足或 空车制动力过大，从而可大大减少擦轮事故，减少车轮消耗及车辆维修工 作量；保证行车安全，提高运输效率，降低运输成本。 1 2 课题的研究背景 空重车自动调整装置是当今铁路货车不可缺少的组成部分。前苏联、 德国，英国、瑞典、日本、美国、加拿大等发达国家，均采用不同型式 的空重车自动调整装置取代了人工手动空重车转换机构，实现了自动化。 尤其以前苏联发展最快，其一百六十万辆货车，几乎全部采用了无级空重 车自动调整装置。 欧洲各国的车辆制动机属三压力控制机构，制动时，对应于列车管减 北京交通大学工程硕士专业学位论文 压量，其分配阀输出的制动缸空气压力p z 为一定值，与制动缸的容积无 关。该机构的分配阀所配的空重车装置很多，也更适合采用天平结构方式 进行制动缸空气压力的无级调速，即制动时，以分配阀输出的空气压力值 为天平一端的定值、天平的支点根据车辆重量的变化而移动位置，天平的 另一端可得到由压力空气源( 副风缸) 提供的相应的制动缸压力空气。如 前苏联的n 0 2 6 5 a 0 0 2 、日本的u 5 a 、德国的r l v 等无级空重车自动调整装 置。 美国、加拿大、南非、澳大利亚等国的车辆制动机采用两压力直接作 用式结构，分配阀的制动或缓解靠列车管与副风缸的空气压力差控制，而 副风缸的压力空气同时是制动缸的压力空气源，制动缸的容积与副风缸的 容积有固定的比例关系，分配阀制动孔输出的制动缸空气压力与制动缸的 容积有关，一般采用改变制动缸容积的方式来调整空车制动缸压力，多采 用两级空重车自动转换装置，如美国的s c - i 型、e l x 系列产品及e l 一6 0 调整装置。 我国货车大量使用的货车制动机g k 阀和1 2 0 阀也属两压力直接作用 式结构，与美国的a b d w 阀类同。但我国货车至今一直沿用人工手动两级 空重车转换机构。 由于手动两级空重车转换机构存在较大的缺陷和隐患( 将在第二章中 说明) ，已不能适应铁路货车发展的需要。二十多年来，铁路技术人员一 直在寻找研制适合于中国铁路货车车辆使用的自动空重车调整装置。早 在八十年代初，随a b d w 型空气制动机从美国引进了s c - i 型二级自动空重 车调整装置，但由于不能适合我国铁路运用状况与习惯而无法使用，也有 人试图在此基础上进行改进，但也未得出满意结果。与此同时，科研人员 也开始着手研制适合我国铁路运用的新型自动空重车调整装置。 4 0 0 a 型二级空重车自动调整装置是八十年代初研制的。它实际上是 一个两级测重阀。研制者对测重阀的测重准确性进行了大量的试验，花费 了大量心血。与1 0 3 型制动机相配，装车5 0 0 辆左右，进行了列车运行考 验。由于1 0 3 阀本身带有压力平衡机构，4 0 0 a 型调整装置使其原来的手 动调整变为自动测重，相配使用还是可行的。也曾与少量g k 型制动机相 2 北京交通大学工程硕士专业学位论文 配使用，但其只能替代原手动空重车调整装置中的空重车转换塞门，空车 安全阀及降压风缸是不能少的。4 0 0 a 型调整装置安装在转向架外侧侧架 上，探测摇枕上的挡板。簧下对其影响较大，安装不可靠，阀体易脱落。 4 0 0 a 型调整装置性能并不完善，甚至还存在一些问题。 4 0 0 b 是在4 0 0 a 基础上发展而成的，它由比例阀测重阀及降压风缸 等组成，可实现空重车两级自动调整。在测重阀中加入测重簧，进行少量 改动后，测重阀即可利用制动缸压力降压风缸压力，测重簧力三力平衡 关系对制动缸及降压风缸进行压力空气的分配。可在一定范围内具有使制 动缸压力随车辆重量的增加而上升的作用性能。 其比例阀与s c 一1 型空重车调整装置相同。测重阀安装在转向架外侧的侧 架上，探测摇枕上的挡板。与4 0 0 a 型调整装置的安装方式相似，并无任 何改进。 。 4 0 0 b 型空重车调整装置也进行了装车运行考验，从作用性能及安装 方式仍然存在问题：测重阀安装在簧下的侧架上，振动大，易进行松动 脱落；空车缓解时，降压风缸存有剩余压力空气等。 继4 0 0 b 型空重车调整装置以后，研制了k z w 一4 型空重车调整装置。 它彻底改变了4 0 0 b 的装车方式，增加了抑制盘，横跨梁等。测重阀安装 在车体中梁间，这样的安装减小了振动对测重阀的影响且安装可靠。横跨 梁在簧下侧架间。这种装车方式测重精度较为准确。改进了作用性能，增 加了空车制动状态显示。 k z w - 4 型空重车调整装置已装车运用了近一万台。但性能仍不完善， 有待进一步改进。 k z w 一4 型空重车调整装置只是我国无级空重车调整装置的一种初型， 该阀在结构和性能上确实存在某些不足之处。不同空重车位时，列车管 最大有效减压量不同，将造成车辆混编时，制动作用和压力不一致，引起 列车纵向冲动，并影响制动机正常操纵。非重车位时，无制动初跃升压 力的特性( 既空重车转换最小压力) ，易造成非重车位小减压量时制动力 不足。制动缸压力随载重变化无级调整范围较小，对不同载重车辆适应 性较差。制动过程中，制动缸压力出现瞬间波动值较大，影响了制动作 北京交通大学工程硕士专业学位论文 用一致性。空重车传感阀导向安全部的结构复杂 因此k z w - 4 型空重车调整装置仍有待进一步改进。 1 3 论文的研究内容 我国在五十年代，随g k 型制动机而提出了二级手动空重车调整，从 问接作用式1 0 3 型空气制动机到直接作用式1 2 0 型空气制动机，手动空重 车调整在我国已应用了半个世纪。进入8 0 年代，二级手动空重车调整已 不能适应铁路货车发展的需要，为此，1 9 8 2 年由铁道部科学研究院机车 车辆研究所正式立项，开始了“空重车自动调整器”专题研究，研制出 4 0 0 a 和4 0 0 b 型2 种空重车自动调整装置。4 0 0 a 型可实现二级空重车自动 调整，4 0 0 b 型可在一定范围内实现空重车无级自动调整。在对4 0 0 a 型和 4 0 0 b 型2 种空重车自动调整装置性能进行综合比较及对车辆未来技术发 展考虑，确定4 0 0 b 型空重车自动调整装置技术方案为继续研究发展方向。 1 9 9 2 年，在4 0 0 b 型空重车自动调整装置研制及少量装车运用考核的 基础上，铁科院机辆所研制出k z w - 4 型空重车自动调整装置。 k z w 一4 g 型货车空重车自动调整装置是k z w - 4 型货车空重车自动调整 装置的换代产品，是北京昌平机车车辆机械厂、铁科院机辆所、齐车集团 等三家单位共同研制的新型货车空重车自动调整装置。该装置应用压力控 制原理取代了原来的比例控制，安装在货车上可根据车辆载重量在一定范 围内连续地调整制动缸的制动压力，明显缩小车辆从空车至重车的不同载 重状态下的制动率差异，从而有效地改善车辆的制动性能。 作者作为主要设计人员参与了从研制方案的确定、初步设计、详细设 计、试验方案设计到产品定型的全过程。本文的内容包括了对k z w 一4 g 型 货车空重车自动调整装置设计和试验的研究过程。 论文的研究内容包括： k z w - 4 g 型空重车自动调整装置的研制方案的分析： 技术关键和技术难点的确定和提出解决方案； 试验条件的确定和试验过程跟踪； 4 北京交通大学工程硕士专业学位论文 试验结果和分析。 论文的重点是对设计过程中技术关键的确定和对试验条件的确定，这 最终影响到设计方案的可行性。 论文的组织结构如下： 第一章绪论本章介绍了空重车调整装置的发展过程，并描述了课 题的研究背景。 第二章空重车调整装置的原理空重车调整装置包括手动和自动 两种方式对货车制动力进行调整，本文主要研究的是自动调 整方式。 第三章k z w - 4 g 空重车自动调整装置研究本章在k z w - 4 空重车自 动调整装置的基础上提出k z w - 4 g 型空重车自动调整装置研 制过程中的设计指标、设计思路和技术关键、组成和结构以 及工作原理。 第四章技术条件本章确定了k z w - 4 g 型空重车自动调整装置的产 品技术条件、装车技术条件和试验技术方案。 第五章试验条件和试验分析 第六章结论和展望 北京交通大学工程硕士专业学位论文 第二章空重车调整装置的原理 由于货车自重逐渐减轻，载重量不断增大，空车与重车的重量差别越 来越大，自重系数越来越小。作为标志车辆制动能力大小的车辆制动率， 在设计时，车辆满载状况下应保证达到制动距离。在此基础上，为了不使 空车制动率过大而增加车轮故障，如车轮擦伤等，较好的办法是采用空重 车调整装置。下面分析几种空重车调整装置的基本原理。 2 1 手动二级空重车转换机构 目前，采用手动两级空重车调整有：g k 型、1 0 3 型制动机的空重车调 整装置。g k 型制动机空重车调整装置为二级手动调整，它是利用一个降 压气室以扩大制动缸容积的方法来降低空车位制动缸的压力，从而达到调 节空重车制动率的目的。1 0 3 型制动机的空重车调整装置为二级手动调 整，是采用中继阀形式来调整制动缸压力，就是在1 0 3 型分配阀的均衡部 下侧增添一套空重车调整部件。该装置是通过空重车转换塞门调整偏心杆 来确定空重车制动缸压力的。 现有手动两级空重车转换机构主要存在以下几个问题： 空车制动率太高容易擦伤车轮； 空车与重车制动率相差太大，混编列车运行制动时产生较大纵向 冲击力； 过量减压或紧急制动时，空车位破坏了制动机原设计副风缸与制 动缸的容积压力配比关系，副风缸的平衡压力，即列车管最大有 效减压范围与重车位相差很大，造成空车与重车缓解不一致，运 行中缓解时产生很大的纵向冲击力、容易引发车辆钩缓装置故障， 甚至断钩； 空车位在过量减压及紧急制动时浪费大量压力空气，延长再充气 时间： 空车位时无制动缸压力初跃升，削弱了空车状态下的制动灵敏度； 6 北京交通大学工程硕士专业学位论文 空车缓解时间比重车位长，不适应铁路货车高速大列重载的 发展要求。 因此，随着重载列车的发展，迫切需要研制适合我国铁路运用的新型 自动空重车调整装置。 2 2 空重车自动调整装置 我国最早研制的无级空重车自动调整装置为4 0 0 b 型空重车自动调整装 置。它是由传感阀、比例阀及降压风缸组成。其中，比例阀借用s c - - i 型空重车自动调整装置的p 一1 比例阀 4 0 0 b 型空重车自动调整装置的传感阀安装在转向架侧架外侧，传感阀 触杆向下，与焊接在摇枕端部的基准板面存有一定间隙，通过间隙的变化， 测出车辆载重辆的大小。比例阀安装在车体侧梁上。 4 0 0 b 型空重车自动调整装置的特点是： i 可以根据车辆载重情况自动的进行空中车位的转换，避免了漏调 和误调； 2 在空重车位的转换内，能够实现无级调整，使得制动机产生的 制动力更符合实际需要； 3 由于采用了比例阀，不在浪费压缩空气，并且使紧急制动后的 空重车缓解时间趋于一致； 4 空车位制动时，由于副风缸的压缩空气是先进入制动缸，然后 进入降压气室的，所以。有利于空车时制动缸活塞的推出； 5 作用杆触头与接触板在空车位时的距离的选择，将直接影响制 动机所产生的制动力是否合实际运用要求； 6 车辆偏载和运行中的车辆侧滚会产生虚假的空车或重车状态。 运用考核结果表明，4 0 0 b 型空重车自动调整装置从作用性能及安装方 式都存在问题：由于传感阀安装在转向架弹簧下侧架上受车辆振动影响较 大，传感阀触杆与基准板可能产生撞击，易使传感阀连接松动，基准板变 形、脱落；当基准板变形或脱落时，致使车辆制动转向重车位。在空车状 北京交通大学工程硕士专业学位论文 况下，很有可能造成车轮擦伤，在非重车位缓解时，降压风缸存有少量剩 余压力空气等。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 第三章k z w 一4 g 空重车自动调整装置研究 随着我国铁路全面提速，货车最高运行速度达到1 2 0 k m h ，货车向轻 型化发展，载重进一步提高。这样，在苛刻的制动距离的目标下，对空重 车自动调整装置提出了更高的要求。已装车运用的4 0 0 b 型自动调整装置 逐步被k z w 一4 型空重车自动调整装置所取代。 3 1 k z w - 4 空重车自动调整装置 1 9 9 2 年研制的k z w 一4 型自动调整装置在同年7 月在现用c 6 。型敞车上 装车4 辆，年底在齐齐哈尔车辆厂新造c e 。车上装车2 0 辆，在大秦线上 试运行。9 3 年3 月k z w - 4 型空重车自动调整装置通过部级审查，在c 。 型敞车上定型配套车，在大秦线上运用。9 4 年起k z w - 4 型空重车自动调 整装置又在新造x 郇型集装箱专用平车上配套装车，在全路范围内运行， 取得了一定效果。它有以下特点： 1 、车辆运行中出现的诸如纵向摆动、菱形变形、转动侧滚等运动及 弯道外轨超高等现象对称重阀影响甚微。称重阀在中梁内安装处 振幄远小于侧架处摇枕的振幅，可保证该装置称重准确。 2 、称重阀安装于车体中梁内，阀的工作条件好，振动小，紧固螺栓 不易受外界异物打击而损坏。 3 、管路采用钢管，法兰连接及橡胶密封圈，不易泄漏；车体与转向 架间无任何结构连接，架车作业方便；同时也防止了因频繁拆卸 导致的泄露等故障。 4 、称重阀触头上有降压气室辅助排气口，可加速非重车况下缓解时 制动缸压力空气的排出。 5 、结构上采用橡胶膜板、0 型及y 型密封圈，密封良好，作用可靠。 几乎不需要维修。传感阀触头只有在制动状态下才与抑制盘接触， 9 北京交通大学工程硕士专业学位论文 且制动缸压力平衡后制动缸压力很小，触头及抑制盘磨损极小， 避免了s c - - 1 型装置传动杆易于磨损、折断等类似故障。 由于k z w 一4 型空重车自动调整装置具有以上特点，所以，它在我国货 车无级自动调整装置中具有一定代表性。 k z w 一4 型空重车自动调整装置由横跨梁、抑制盘、c 一4 传感阀、支架、 降压风缸、b 一4 比例阀、阀管座和连接法兰等组成。 横跨梁安装在转向架内侧制动梁上方靠近摇枕并与其平行的位置上， 支架安装在横跨梁上方车体中梁上，抑制盘安装在支架的导管上。 当车辆载重抑制盘触头与横跨梁接触后，抑制盘与横跨梁的相对高度 便不再变化，作为空车和载重时传感阀称重的基准。 c 一4 传感阀安装在支架上，车辆制动时，用来测量车辆的载重并通 过进入降压风缸的压力去驱动b 一4 比例阀，从而控制进入制动缸的空气。 b - - 4 比例阀安装在阀管座上，吊装在车体中部边上的底架上，制动 时它受来自空气制动机制动孔和c - - 4 传感阀( 或降压风缸) 的压力空气 共同作用来控制进入制动缸的空气压力，并显示制动缸压力是处于空车 位、半重车位、或重车位。 k z w - 4 型空重车调整装置中的c 一4 传感阀安装在车体中梁上靠近心 盘处，这样减小了振动的影响。测重精度较为准确；增加了抑制盘测重机 构，使得测重基准出现问题时，车辆制动系统导向空车位；c - - 4 传感阀 触杆增加中心孔，缓解时触杆缩回，从中心孔排净降压风缸压力空气；增 加了空重车制冻状态显示。 随着k z w - 4 型空重车自动调整装置的广泛推广使用，也暴露出k z w - 4 型空重车自动调整装置存在的一些问题。它未考虑空车制动缸压力初跃 升；在与直接作用方式的控制阀配套时，列车制动机有关减压量与制动缸 压力之间的常规对应关系发生了变化。特别是在安装，调试方面，还存在 着一定的问题。当某些关键零件产生故障时，易使装置偏向重车位，从而 可能导致车轮滑行。 从上述对k z w - 4 空重车自动调整装置的分析可以看出，研制新型空重 车自动调整装置时应遵循下列原则： 1 0 北京交通大学工程硕士专业学位论文 ( 1 ) 采用自动调整方式； ( 2 ) 随着车辆载重量和运行速度的不断提高，空重车装置除应适应我 国目前大多数通用货车及主型转向架对制动装置的基本要求外，还应能满 足铁道部批准的铁路主要技术政策中提出的轴重2 5 t 四轴货车及最高 运行速度提高到9 0 k m h 的发展要求； ( 3 ) 空重车装置应能与1 2 0 型控制阀配用，也能在相当一段时间内兼 顾与1 0 3 、g k 型阀配用，不影响各型制动机原有性能。 ( 4 ) 在非重车位情况下，应具有制动缸压力初跃升作用，并尽可能缩 小或取消降压气室( 容量风缸) ，已节省压缩空气耗量。 ( 5 ) 考虑到我国大宗运输货物煤、石油、木材、矿砂等均使用敞车、 平车或罐车来运，并基本上都是满载的重车去，空车返，这样，空重车分 二级调整即可满足要求；棚车或其他特殊货车也可考虑采用多级( 无级) 调整方式。对于后者，更要注意提高车重称量的测量的精度。 ( 6 ) 传感阀( 称重阀) 应采用不常接触的工作方式；传感阀零部件如 损坏，空车位时无法导向重车位。 ( 7 ) 空重车装置应结构简单，作用可靠；安装、检修方便；在外观上 能显示出空重车位、重车位；并考虑防盗。 3 2 k z w - 4 g 空重车自动调整装置研制 k z w - 4 g 空重车自动调整装置是在k z w - 4 空重车自动调整装置的基础 上进行研制的，它充分考虑了后者在二级比例阀方面的不足，实现了用无 级传感阀配无级限压阀使用的目标。 3 2 1 技术指标 根据运用现场的反映和专家们的意见，k z w - 4 g 空重车自动调整装置 在设计时应满足下列指标： ( 1 ) 满足目前铁路通用车、主型转向架对制动装置的基本要求。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 ( 2 ) 能随货车载重量的变化对充入制动缸的空气压力值进行调整，以确 保货车在规定的制动距离内停车而又不擦伤轮对。 ( 3 ) 可采用测量车体与转向架侧架间相对位移等方式获得车辆载重量的 变化信息，对车体与转向架侧架间相对位移的测量区域应根据车型、转向 架的型号不同而具体确定。 ( 4 ) 能与装有现有各型制动装置的各类货车无条件混编。 ( 5 ) 能适应铁路技术管理规程规定的5 0 0 k p a 列车管定压，同时能满 足6 0 0 k p a 定压条件下的使用要求。 ( 6 ) 能与目前国内货车广泛使用的1 2 0 型空气制动机及g k 型空气制动机 相匹配，只对输入到制动缸的空气压力值进行调整，而不影响控制( 三通) 阀的其他性能参数。 ( 7 ) 即能适应2 5 4 m m 直径制动缸，又能适应3 5 6 m m 等不同直径制动缸。 ( 8 ) 从全空车到全重车的任何状态施行制动时，列车管最大有效减压量 为1 5 0 k p a ( 列车管定压5 0 0 k p a ) 、1 7 0 k p a ( 列车管定压6 0 0 k p a ) 。 ( 9 ) 对配置2 5 4 m m 直径制动缸、装用高摩合成闸瓦或配置3 5 6 m m 直径制 动缸、装用通用闸瓦的制动系统( 或与之性能相当的制动系统) 货车，重 车位在最大有效减压量时，制动缸压力为控制( 三通) 阀的输出压力；空 车位在5 0 0 k p a 定压下、最大有效减压量时，制动缸压力为( 1 6 0 1 0 ) k p a 。 ( 1 0 ) 对配置3 5 6 m m 直径制动缸、装用高摩合成闸瓦的制动系统的货车， 在5 0 0 k p a 列车管定压、最大有效减压量时，重车位制动缸压力为 ( 2 2 0 1 0 ) k p a ；空车位制动缸压力为( 1 0 0 1 0 ) k p a 。 ( 11 ) 具有空车位制动缸压力初跃升。 ( 1 2 ) 即使出现最不利的情况也不擦伤车轮。 ( 1 3 ) 尽量减弱车辆振动对它的影响，车辆振动因素也只能使该装置的输 出压力底于目标值。 ( 1 4 ) 结构简单紧凑，性能稳定可靠，具有外观显示该装置当前处于空车 或重车工况的功能，具有一定的防尘、防腐、防盗设计，便于检修维护； 并可通过内部结构和零部件的简单调整或更换即可适应3 5 6 直径制动 缸分别采用通用闸瓦或高摩合成闸瓦的需要。 1 2 北京交通大学工程硕士专业学位论文 ( 1 5 ) 能根据车辆的要求而合理安装，其安装位置能较准确地测得车辆载 重量的变化，不得损伤车辆重要零部件；不得影响车辆的动力学性能；不 得给车辆运行带来安全隐患。 ( 1 6 ) 能在环境温度5 0 。c 条件下工作，并能适应解冻库+ 1 1 0 。c 、3 小时要求。 3 2 2 设计思路和技术关键 k z w 一4 g 型空重车自动调整装置是在k z w 一4 型空重车自动调整装置基 础上进行技术改造，改进原则是完全达到货车空重车自动调整装置的基本 技术要求，保证安装方案基本不变，保证装置的互换性。其技术改进的关 键点如下： ( 1 ) 扩大制动缸压力随载重调整的范围 对k z w - 4 型空重车自动调整装置中传感阀的负载弹簧参数作了调整， 传感阀的调整范围由原来的1 9 m m 增加至2 1 r a m ，并能做到2 7 r a m ，以适应车 辆载重增长的需要。 ( 2 ) 扩大列车管最大有效减压量范围 用限压阀替代k z w - 4 型空重车自动调整装置中的比例阀，它能使 5 0 0 6 0 0 k p 列车管定压下的空车列车管最大有效减压量从1 2 0 1 5 0 k p 扩 大到1 4 0 1 7 0 k p 左右，此时的空车位制动缸压力为1 6 0 1 8 0 k p ，重车位 仍为3 6 0 4 3 0 k p ，从而基本适应目前司机的操纵习惯。 ( 3 ) 狈0 重系统增设了减振机构 在k z w 一4 型空重车自动调整装置中，其传感阀的测重系统无减振机 构，以便减小车辆振动对侧重系统的影响。 3 2 3 组成和结构 装有k z w - 4 g 型空重车自动调整装置的车辆制动系统组成是由横跨 梁、k z w - 4 g 型空重车自动调整装置传感阀、k z w - 4 g 型空重车自动调整装 置限压阀、管座和k z w - 4 g 型空重车自动调整装置测重机构组成，见图3 - 1 北京交通大学工程硕士专业学位论文 所示。 横跨梁为槽钢成型，安放在转向架侧架的座槽上，因为其相对轨面高 度始终不变，所以成为k z w - 4 g 型空重车自动调整装置传感阀采集车辆载 重量的基准。 k z w - 4 g 型空重车自动调整装置传感阀由阀体、阀盖、调压弹簧、复 原弹簧、活塞、夹芯阀、小弹簧、活塞底盖、触杆、连接杆及密封圈等组 成。 活塞、夹芯阀、小弹簧、活塞底盖、触杆、连接杆等组成活塞组成， 连同调压弹簧，复原弹簧一起装入阀体内；阀体下端由阀盖密封。 该阀安装在测重机构的支架上，触杆端向上，正对抑制盘的下平面， 车辆制动时，受压力空气驱动，测量车辆的载重并控制通向降压气室的压 力空气；进而通过k z w - 4 g 型空重车自动调整装置的限压阀实现对制动缸 压力的控制。 1 4 匦蜷镁矧螺帐需器驿料g哪蝌鞘器臀皿针删州副。丫皿zg 1 - 匝 j i ie ：丧 l | 如 恩 b = 诵 甚 琏 犷 t蔷 i i i i 铤 山i i 耵 池 i 纠 | | 媒 苫一， 蜒 f：二 | | l眵 | i 捌 卡 垦 矧 i i i “ 蝴 暖 守m| | i 1 羹吼| | | 差惨 = 训 萋一 甜 鎏n 厂慧 娄厂 她州察幂奸画 烈智掣扑爿妒一管释上扑、r明制恤菩 北京交通大学工程硕士专业学位论文 k z w 一4 g 型空重车自动调整装置的限压阀由阀体、中间体、推杆、橡 胶膜板、活塞、夹芯阀、夹芯阀弹簧、压力弹簧、阀盖、显示牌、活塞杆、 显示弹簧、后盖及密封胶圈等组成，安装在管座上，制动时它受来自三通 阀的压力空气、制动缸气路的压力空气和来自k z w - 4 g 型空重车自动调整 装置传感阀压力空气共同作用，控制制动缸的空气压力。使制动缸的空气 压力随车辆载重增加而增加。阀顶盖上的翻转显示牌可显示本阀的工作状 态。 管座吊装在车体中部边上侧梁底架上，用来安装k z w - 4 g 型空重车自 动调整装置的限压阀并连接有相应管路。 k z w - 4 g 型空重车自动调整装置测重机构由支架、抑制盘等组成；支 架安装在横跨梁上方中梁内侧，用螺栓紧固。 支架用以安放抑制盘、传感阀并与连接管路的法兰连接。 抑制盘上部为圆盘、中部为螺杆、下部为用螺纹连接的触头。抑制盘 安装在支架的圆柱形导管上，并可上下移动。复位弹簧套在圆柱上，通过 弹簧座和触头使整体抑制盘保持向下的力。 连接管路用来对各部件之间进行气路连接。 3 2 4 工作原理 k z w 一4 g 型空重车自动调整装置设计详图见附图1 附图4 。 1 、初始状态：( 空车) k z w - 4 g 型空重车自动调整装置测重机构的抑制圆盘在复位弹簧的作 用下落在支架圆柱形导管的顶端，而触头与横跨梁间保持间隙( 见k z w 一4 g 型空重车自动调整装置装车技术条件( 试行) ) ，这时传感阀触杆的顶端与 抑制圆盘下平面的距离为6 m m k z w - 4 g 型空重车自动调整装置传感阀的活塞和触杆在复位弹簧的作 用下处于最下端位置，触杆与抑制圆盘下平面保持一定距离，活塞内的夹 芯阀在夹芯阀弹簧的作用下关闭阀口，将传感阀体内分为上下两腔。 k z w - 4 g 型空重车自动调整装置限压阀的活塞、推杆和橡胶膜板在压 力弹簧的作用下处于最上方位置，活塞内的夹芯阀离开阀口，阀口处于开 1 6 北京交通大学工程硕士专业学位论文 启状态。 制动缸及与其连通的空间经开启的限压阀阀口和三通阀与大气相通。 限压阀阀盖上的空重位显示器的显示活塞在显示弹簧的作用下处于缩进 位置，显示牌处于最下方。 2 、空车位的制动 空车位时k z w 一4 g 型空重车自动调整装置抑制盘不被横跨梁顶起，圆 盘落在支架导管的上平面上，传感阀触杆与圆盘下平面的间距s 为6 毫米 ( 初装值) 。 制动开始，来自三通阀的压力空气经管路到达限压的b 腔，经a ，b 腔间的阀口，进入a 腔，然后分成四路。 第一路经限压阀体内的气路进入限压阀活塞的上部c 腔。虽然压力 不断上升，但由于活塞上下两腔的压力作用面积相等又有压力弹簧向上的 预作用力且c 腔的空气压力永远不会大于b 腔的空气压力，故活塞保持原 始位置不动作。 第二路经阀体内的气路进入显示活塞的后面g 腔，但作用在显示活 塞后面的力暂不足以克服显示弹簧的预压力，故显示活塞不动作。 第三路经阀外管露通向制动缸，当空气压力达到一定时，推动制动 缸活塞出闸。 第四路经管路通向传感阀内部的k 、l 腔，此时因活塞内部小弹簧的 作用，使夹芯阀将活塞内部的阀口关闭，于是压力空气推动活塞，活塞带 动触杆等克服复原弹簧的力开始上升，当触杆上端部碰到抑制圆盘的下平 面时，触杆停止上升( 此时触杆上升6 毫米) ，活塞在压力空气作用下继 续上升，于是触杆下端的连接杆顶开了封闭活塞内部阀口的夹芯阀，传感 阀k 、l 腔的空气通过活塞内部通道j 进入h 腔，并通过管路进入降压气 室和限压阀的e 腔及显示活塞的前面f 腔。 降压气室、，传感阀h 腔、限压阀e 腔、显示活塞的前面f 腔及相应管路 内压力空气的压力是一致的，它的作用是： a ) 增加了制动缸系统的容积，在非重车状态下使列车管最大有效减 压量与重车状态下基本一致。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 b ) 限压阀e 腔的压力空气作用在橡胶膜板上，推动推杆组成向下移 动，最终使安装在限压阀活塞内部的夹芯阀关闭限压阀a 、b 腔 之间的阀口。使三通阀通向制动缸的气路被阻断。由于b 腔的气 压高于a 腔气压，会使阀口关闭的更加严密。 c ) 限压阀f 腔的压力空气对显示活塞的作用力与显示弹簧力的合 成，大于g 腔的压力空气作用力，使得显示活塞仍保持不动 d ) 由于传感阀活塞内部阀口被顶开，h 腔压力不断上升，当h 腔压 力空气对传感阀活塞的作用力和复原弹簧对传感阀活塞的作用 力之和与传感阀k 、l 腔( 制动缸) 压力空气作用在传感阀活塞 下部的力达到平衡时，传感阀活塞内部的夹芯阀在小弹簧的作用 下将阀口关闭。 上述四项是在制动过程中同时进行的，待所述的两个阀口都关闭时制 动完成。 3 、空车位缓解 车辆缓解时三通阀制动出口管路通过三通阀与大气相通，限压阀b 腔压力迅速下降，a 腔( 制动缸) 内的压力空气顶开限压阀阀口上的夹芯 阀迅速经b 腔沿原路经三通阀排出，显示活塞后部的g 腔及限压阀活塞上 部的c 腔压力空气同时排出。限压阀活塞在压力弹簧作用下抬起，使活塞 带动夹芯阀离开阀口，此时，限压阀a 腔( 制动缸) 内的压力沿原路经三 通阀排出。 由于制动缸压力空气排出，传感阀内的k 、l 腔压力空气同步下降， 传感阀活塞在h 腔压力空气及复原弹簧的作用下下降，并带动触杆缩回。 当传感阀k 、l 腔压力空气的压力低于h 、j 腔的压力时，h 、j 腔压力空 气克服小弹簧的力顶下夹芯阀，使传感阀h 、j 腔、降压气室、限压阀e 、 f 腔的压力空气经传感阀k 腔沿原路经三通阀排出，传感阀活塞回到初始 位置。 由于限压阀活塞内小弹簧的作用，使活塞上部h 腔等容积内的压力空 气不能全部排出，余气经触杆中侧面小孔汇集于触杆中心大孔排入大气。 至此缓解完毕。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 4 、非空、重车位的制动与缓解 非空、重车位时k z w 一4 g 型空重车自动调整装置测重机构抑制盘，被 安装在转向架侧架上的横跨梁顶起，使传感阀触杆端部与圆盘下平面的距 离s 加大，s 值的加大与车辆载重辆成正比。 车辆制动时，传感阀与限压阀的工况与空车位制动时基本一样，只是 由于传感阀触杆与抑制盘圆盘下平面距离加大，会使得限压阀所控制的制 动缸压力相应升高。 a ) 随着传感阀触杆伸出阀体的长度加长，阀内调压弹簧的压缩量也 加大，其作用在活塞上的力也就越大，要达到传感阀活塞上下作 用力平衡，关闭活塞内部的阀口，则传感阀内h 腔所需的空气压 力也就越低。 b ) 与降压气室相通的限压阀e 腔压力降低，限压阀推杆组成作用在 活塞上部的力随之下降，致使阀口不能关闭，b 腔的压力空气不 断进入a 腔( 制动缸) 使制动缸压力随之升高。限压阀c 腔压力 也随之升高，当c 腔和e 腔的作用合力大于b 腔作用力和压力弹 簧的合力时，阀口关闭。 c ) 空重车位显示器的动作，是根据显示活塞后腔g 腔的压力，与其 前腔f 腔压力加上显示弹簧的合力作用在显示活塞上的力来实现 的。在空车位时f 腔处于最高压力，g 腔处于最低压力，显示活 塞不动作，随着车重不断增加f 腔压力逐渐下降，g 腔压力不断 上升，于是显示活塞伸出的长度不断加大，空重车位指示牌也就 被越项越高。 上述过程即为k z w - 4 g 型空重车自动调整装置能够在空车位和重车 位之间的范围内作连续调整的制动工况，其缓解的工况与空车位缓解 过程相同。 d ) 重车位的制动与缓解 重车位时，抑制盘组成被横跨梁顶起，使得抑制盘圆盘与传感阀 顶端的距离s 等于或大于传感阀活塞和触杆的全行程( 触杆顶不到圆 盘) 。 1 9 北京交通大学工程硕士专业学位论文 制动开始，来自三通阀的压力空气经管路到达限压阀的b 腔，经a ， b 腔间的阀口，进入a 腔，然后分成四路。 第一路经限压阀体内的气路进入限压活塞的上部c 腔。虽然压力 不断上升，但由于活塞上下两腔的压力作用面积相等，又有压力弹簧 向上的预作用力且c 腔的空气压力永远不会大子b 腔的空气压力，故 活塞保持原始位置不动作。 第二路经阀体内的气路进入显示活塞的后面g 腔，使g 腔压力空 气的压力逐渐上升。 第三路经阀外管路通向制动缸，当空气压力达到一定时，推动制 动缸活塞出闸。 第四路经管路通向传感阀内部的k 、l 腔，此时因活塞内部的小弹 簧的力使夹芯阀将活塞内部的阀口关闭，于是压力空气推动活塞，活 塞带动触杆等，克服复原弹簧，调压弹簧的力上升，直至活塞被传感 阀内部的台阶挡住到达全行程，因为触杆未顶到抑制盘圆盘下平 面，所以夹芯阀并未顶开。 此时各部的状态是，传感阀活塞内夹芯阀未被顶开，故其h 、j 腔 无压力空气，降压气室无压力空气，限压阀的e 腔、f 腔均无压力空气， 显示活塞杆伸出最长，空重车位显示牌被抬起；因e 腔无压力空气， 所以b 、a 腔间的阀口不会被关闭，因此来自三通阀的压力空气全部输 给制动缸，制动完成。 重车位缓解时，制动缸压力空气由原路经三通阀排向大气，传感 阀活塞下部k 、l 腔的压力空气在调压弹簧和复位弹簧的共同作用下经 由原路排出，活塞及触杆复位；限压阀显示活塞在显示弹簧的作用下 排出g 腔空气，显示活塞复位，空重车显示牌落下，缓解完毕。 由此可见，当车辆为重车时其制动的压力空气除极少量推动传感 阀及限压阀显示外，与无此装置的车辆制动无差异。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 第四章k z w - 4 g 型空重车自动调整装置技术条件 根据对k z w - 4 g 型空重车自动调整装置技术指标的理解和技术关键的 研究，本章对k z w 一4 g 空重车自动调整装置进行了初步方案设计和详细设 计，形成了调整装置试验件的生产、装车和试验条件。 4 1 产品技术条件 4 1 1 内容 产品技术条件的内容为k z w - 4 g 型空重车自动调整装置的技术要求、 试验方法和质量要求、验收规则、保管、包装、运输、储存、及证明文件 和质量保证等。 4 1 2 引用标准 g b t 1 8 0 4 - 1 9 9 2一般公差线性尺寸的未注公差 g b t 1 1 8 4 1 9 9 6形状和位置公差未注公差 g b6 4 1 4 8 6铸件尺寸公差 t b 1 9 0 2 - 8 7 铁道机车车辆空气制动装置用铸铜配件通用技术条件 t b1 9 0 3 8 7 铁道机车车辆空气制动装置用铸铁配件通用技术条件 t b t 1 4 4 1 1 9 9 3铁道机车车辆用铝合金铸件通用技术条件 t b t 6 6 9 5机车车辆制动机弹簧技术条件 t b1 4 9 2 8 0铁路客货车制动机单车试验方法 4 1 3 技术要求 ( 1 ) k z w - 4 g 型空重车自动调整装置必须按铁道部批准图样及本技术条 件规定制造。 ( 2 ) k z w - 4 g 型空重车自动调整装置应适应环境温度为5 0 。c 条件下正 常工作，并能适应于解冻库+ 1 1 0 。c 、3 小时要求。 ( 3 ) 未注明公差的机械加工尺寸按g b t 1 8 0 4 - 1 9 9 2 的m 级精度制造；未 2 l 北京交通大学工程硕士专业学位论文 注明形位公差按g b t 1 1 8 4 - 1 9 9 6 的k 级精度制造。 ( 4 ) 铸铁件按t b l 9 0 3 8 7 铁道机车车辆空气制动装置用铸铁配件通用 技术条件制造，其未注铸件尺寸公差按6 8 6 4 1 4 8 6 铸件尺寸公 差中c t l 0 级。 ( 5 ) 铸铜件按t b l 9 0 3 - 8 7 铁道机车车辆空气制动装置用铸铜配 件通用技术条件制造；铸铝件按t b t 1 4 4 卜1 9 9 3 铁道机车车 辆用铝合金铸件通用技术条件制造。未注铸件尺寸公差按g b 6 4 1 4 8 6 铸件尺寸公差中c t l o 级。 ( 6 ) 电镀件按图样中有关的规定执行。 ( 7 ) 弹簧应符合t b t 6 6 - 9 5 机车车辆制动机弹簧技术条件要求。 ( 8 ) 橡胶密封圈处涂以适量7 0 5 7 硅脂或经铁道部批准的其它硅脂。 ( 9 ) 橡胶件除按图样规定的技术要求外，应按批准的现行“铁路机车车 辆用制动机橡胶件技术条件”的规定制造与检验。 ( 1 0 ) 各橡胶件禁止接触煤油、汽油及机油等油类，禁止接触酸碱等腐蚀 性物质。 ( 1 1 ) 铸件上需铸出制造工厂厂名或工厂代号。 4 1 4 试验方法和质量要求： 组装后的传感阀组成和限压阀组成应分别在空重车自动调整装置试 验台上按c 一4 g 传感阀试验验收规范及( x - 4 g 传感阀试验验收规范 进行性能试验。 4 1 5 验收规则 k z w 一4 g 型空重车自动调整装置需由制造厂技术检验部门逐个进行检 查，并在空重车自动调整装置试验台进行试验合格后，填写合格证。 制造厂将检验合格的k z w _ 4 g 型空重车自动调整装置，分批提交收货 单位验收。验收时于每批中提取1 0 ( 但不少于2 个) 进行性能试验，如 不合格时，需抽取2 倍数量进行复验，必要时需逐个进行验收，合格者方 北京交通大学工程硕士专业学位论文 可装车。 4 1 6 其它技术文件 ( 1 ) k z w - 4 g 型空重车自动调整装置各部件组装、试验合格后，在非安 装表面涂刷油漆，油漆要求按整车技术条件执行。 ( 2 ) k z w - 4 g 型空重车自动调整装置包装：装入塑料袋，封好袋口。 ( 3 )以上组成可根据运输要求分箱装运，所用箱子规格和质量应符合铁 路运输搬运和堆放的要求。 ( 4 ) k z w - 4 g 型空重车自动调整装置应存放于干燥场所，在制造厂中存 放期超过6 个月时须重新清洗换油，并需在空重车自动调整装置试 验台上进行试验，合格后方可出厂使用。 ( 5 ) k z w 一4 g 型空重车自动调整装置发送给使用单位时，应由制造厂填 附产品合格证。 ( 6 ) 质量保证 产品的质量保证期为从出厂之日起一个段修期( 一年半) 。 4 2 装车技术要求 ( 1 ) c - 4 g 传感阀和x - 4 g 限压阀分别按试验验收规范在试验台上检验合 格后方可装车。 ( 2 ) 基准板( 横跨梁) 应符合图样及技术条件的规定。 ( 3 ) 支架、抑制盘及复位弹簧应符合图样及技术条件的规定。 ( 4 ) 支架、抑制盘、复位弹簧、弹簧座、触头及c - 4 g 传感阀组成测重 机构前各部件应除去灰尘和污垢。 抑制盘倒置，在支架导管内涂上少许制动缸用润滑脂后，将支架导管 套入抑制盘轴上，支架的导管应能在轴上自由移动，无任何卡滞现象，其 顶端应与原盘接触。将复位弹簧套入抑制盘轴，然后将弹簧座套入抑制盘 的螺杆上，再将触头拧到抑制盘的螺杆上，使复位弹簧定位。在c 一4 g 传 北京交通大学工程硕士专业学位论文 感阀的进出气孔处放上密封胶圈，将c - 4 g 传感阀按触杆朝向抑制盘圆盘 方向安装到支架内，用两只m 1 2 螺栓紧固，检查触杆与圆盘之间的间隙应 在6 4 - l m m 以内。 ( 5 )