（机械工程专业论文）cpkz6a型货车空重车自动调整装置.pdf

摘要 摘要 货车空重车自动调整装置，是铁路货车制动系统的重要部件。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。新技术的推广及应用， 对提高制动波速、减小列车的纵向冲动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。 货车制造工艺的提高和新材料的运用，使现代铁路货车的载重吨位不断提高，车辆 的空重比愈来愈大。我国现有铁路货车空重车调整装置普遍采用人工手动调整，不仅浪 费了大量的人力、增加列检时间，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。解决这个问题的最佳途径就是安装空重车自动调整装 置，而目前在新造车上安装的k z w - - 4 g 型空重车自动调整装置( 北京机车车辆机械厂、 铁科院机辆所、齐车集团等三家单位联合研制) 的测重机构是动态的，车辆振动对测重 结果有一定影响，c p k z - - 6 a 型空重车自动调整装置是k z w 一4 g 的换代产品，既保证 了在一定范围内连续调整制动缸的制动压力，缩小车辆从空车到重车的不同载重下的制 动率差异，又消除了车辆行驶过程中的振动对测重产生的误差，更加有效地改善车辆的 制动性能。 此方案没有改变k z w - - 4 g 空重车自动调整装置的原理和制动参数，只是将其测重 方式由动态改为静态，更加安全、稳定，完全可以替代现装车的空重车自动调整装置。 关键词：空重阀；静态测重；试制；试验 大连交通大学丁程硕：l 学位论文 a b s t r a c t t h ea u t o m a t i ce m p t ya n dl o a db r a k ee q u i p m e n ti sa ni m p o r t a n tp a r to fb r a k i n g s y s t e mo nr a i l w a yf r c i g h tt r a i n s a sc h i n a sr a i l w a yf r e i g h tt r a i n st ob eh e a v i e r ，h i g h e r s p e e da n dm o r ed i v e r s i f i e d ，b r a k i n gt e c h n o l o g yi sk e e p i n gp r o m o t i n g t h ep r e v a l e n c ea n d a p p l i c a t i o no fn e wt e c h n o l o g yp l a ya ni m p o r t a n tr o l ei ne n h a n c i n gb r a k i n gw a v ev e l o c i t y ， r e d u c i n gv e r t i c a li m p u l s e o ft h et r a i n ，e x t e n d i n gm a i n t e n a n c ep e r i o d ，i n c r e a s i n gs e r v i c e l i f e t i m ea n di n s u r i n gs e c u r i t yo fr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n w i t ht h ei m p r o v e m e n to fm a n u f a c t u r i n gp r o c e s sa n du s a g eo fn e wm a t e r i a l s ，t h el o a d i n g t o n n a g eo fm o d e mr a i l w a yf r e i g h tt r a i ni sc o n t i n u o u s l yi m p r o v i n g ，a n dt h ee m p t yw e i 曲tr a t i o o fv e h i c l ei si n c r e a s i n g i nc h i n a ，t h ea d j u s t m e n to fe m p t ya n dl o a db r a k ee q u i p m e n ti s m a n u a lw h i c hn o to n l yw a s t e sal o to fw o r k m a nt i m e ，p o s t p o n e sm a i n t e n a n c et i m e ，b u ta l s o l e a d st ob r a k i n gf o r c es h o r t a g eo fh e a v yh e i g h tt r a i no re x c e s so fe m p t yo n ed u et ot h e i n c o r r e c to p e r a t i o no fc o n v e r s i o nh a n d l e i n s t a l l i n ga ne m p t ya n dl o a db r a k ee q u i p m e n ti s t h eb e s tw a yt os o l v et h i sp r o b l e m n o wt h et y p eo fe m p t ya n dl o a db r a k ee q u i p m e n t i n s t a l l e do nn e wf r e i g h tt r a i n si sk z w 一4 gw h i c hw a sd e v e l o p e db yc s rl o c o m o t i v e m a c h i n e r yi n d u s t r yo fc h i n a ，l o c o m o t i v e & t r a i nr e s e a r c hi n s t i t u t ea n dc n rq i q i h a r r a i l w a yr o l l i n gs t o c k ( g r o u p ) i t sw e i g h tf u n c t i o ni sd y n a m i ca n dt h ev i b r a t i o no fv e h i c l e i n f l u e n c e st h ew e i g h t i n gr e s u l t s t h et y p eo fc p k z 一6 aw h i c ht a k e st h ep l a c eo fk z w - 4 g ， i n s u r e st h ec o n t i n u a la d j u s t i n gb r a k ep r e s s u r eo fb r a k ec y l i n d e r ，r e d u c e st h eb r a k ed i f f e r e n c e b e t w e e nt h ee m p t yf r e i g h tt r a i na n dt h eh e a v eo n e ，e l i m i n a t e st h ew e i g h te r r o rp r o d u c e di nt h e p r o c e s so fr u n n i n g , a n di m p r o v e st h eb r a k i n ga b i l i t ym o r ee f f e c t i v e l ya sw e l l t h i sp r o g r a md i d n tc h a n g ea n yp r i n c i p l e sa n db r a k i n gp a r a m e t e r so fa u t o m a t i ce m p t y a n dl o a db r a k ee q u i p m e n tf r o mk z w 一4 g i tj u s tr e p l a c e dt h ed y n a m i cw i t ht h es t a t i cw h i c h l e dt ob es a f e ra n dm o r es t a b l e i tc a nt a k et h ep l a c eo ft h ee x i s t i n ga u t o m a t i ce m p t ya n d l o a db r a k ee q u i p m e n ta b s o l u t e l y k e yw o r d s ：e m p t ya n dl o a dv a l v e ；s t a t i cw e i g h t ；t r i a l - m a n u f a c t u r e ；t e s t i l 大连交通大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢及参考 文献的地方外，论文中不包含他人或集体已经发表或撰写过的研究成 果，也不包含为获得太整銮通太堂或其他教育机构的学位或证书而 使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在 论文中作了明确的说明并表示谢意。 本人完全意识到本声明的法律效力，申请学位论文与资料若有不 实之处，由本人承担一切相关责任。 学位论文作者签名：李瑞臣 日期：2 0 0 9 年1 2 月15 日 大连交通大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解太整塞通太堂有关保护知识产权及保 留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的 知识产权单位属太羹塞通太堂，本人保证毕业离校后，发表或使用 论文工作成果时署名单位仍然为太整塞通太堂。学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件及其电子文档，允许论文被查 阅和借阅。 本人授权太整塞通太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入 中国科学技术信息研究所中国学位论文全文数据库等相关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论 文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 学位论文作者签名：李瑞 日期：2 0 0 9 年坶月 导师签名： 吼叫年l 胡f j 日 学位论文作者毕业后去向：回原单位 工作单位：北京南车时代机车车辆机械有限公司 电1 古：1 3 3 0 1 1 3 6 7 3 1 通讯地址：北京昌平火车站西邮编：1 0 2 2 4 9 电子信箱：l i r c t e g c n 第一章绪论 1 1 概述 第一章绪论 随着我固铁路货车向重载、高速及多样化方向的发展，制动技术也在不断地更新换 代。新技术的推广及应用，对提高制动波速、减小列车的纵向冲动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嘶起到了重要作用。 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。我国现有铁路货车空重车自动调整装置普遍采用人工手动调整，不仅浪费了 大量的人力、增加列检时间，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。解决这个问题的最佳途径就是安装空重车自动调整装置， 而目前在新造车上安装的k z w - - 4 g 型空重车自动调整装置( 北京机车车辆机械厂、铁 科院机辆所、齐车集团等三家单位联合研制) 的测重机构是动态的，车辆振动对测重结 果有一定影响，c p l ( z 一6 a 型空重车自动调整装置是k z w - - 4 g 的换代产品，既保证了 在一定范围内连续调整制动缸的制动压力，缩小车辆从空车到重车的不同载重下的制动 率差异，又消除了车辆行驶过程中的振动对测重产生的误差，更加有效地改善车辆的制 动性能。货车空重车自动调整装置，是铁路货车制动系统的重要部件。空重车自动调整 装置，顾名思义，它是根据车辆的载重量不同，通过该装置自动调节制动缸的空气压力， 使得制动缸的空气压力随车辆载重的变化而变化，从而达到每节车具有相同的制动率， 减小车辆纵向冲击。 1 2 历史、现状、发展趋势 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、r 本、美国、加拿大等发达围家，均采用不同形式的空重乍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。尤其是前苏联发展最快，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 空重牟装置很多，也更适合采瑚人平绐构办式进行制动缸空气压力的允级调整，即制动 时，以分凸己阀输出的空气压力值为大平一端的定值，天平的支点根据车辆重量的变化 而移动位置，天平的另一端得到由压力空气源( 副风缸) 提供的相应制动缸空气压力。 如前苏联的n q 2 6 5 a 0 0 2 、日本的u 5 a 、德围的r l v 等无级空重车自动调整装置刚。 1 大连交通大学下稃硕十学位论文 美国、加拿大、南非、澳大利亚等国家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机的容积有关，一般采用改变制动缸容积的方式来调整空 重车制动缸压力，多采用两级空重车自动转换装置，如美国的s c 一1 型、e l x 系列 产品及e l 6 0 型调整装置u 叫。 我国货车大量使用的货车制动机g k 阀和1 2 0 阀也属于两压力直接作用式结构，与 美国的a b d w 阀类同，但我国货车一直使用人工手动两级空重车转换机构。 现有手动两级空重车转换机构主要存在以下几个方面的问题： ( 1 ) 空车制动率太高，容易擦伤车轮； ( 2 ) 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； ( 3 ) 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至，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； ( 4 ) 空车位在过量减压及紧急制动时浪费大量压力空气，延长充气时间； ( 5 ) 空车位无制动缸压力初跃升，消弱了空车状态下的制动灵敏度； ( 6 ) 空车位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。 由于手动两级空重车转换机构存在以上缺点，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、研究适合于中国铁路货车车辆使用的空重车自动 调整装置。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， 由铁道部研究院机车车辆研究所萨式立项，开始了“空重车自动调整器”专题研究，研 制出4 0 0 a 型和4 0 0 b 型两种空重车自动调整装置，1 9 8 5 年底同时通过铁道部鉴定。4 0 0 a 型可实现二级空重车自动调整，4 0 0 b 型可在一定载重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 型两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的方向。 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 、n 4 型空重车自动调整装置，1 9 9 3 年3 月通过铁道部技术审查，并 在几种车型上小批量装车运用考核。 1 9 9 6 年，眉山车辆厂等单位在国外s c 一1 型，e l - x 型空重车自动调整装置技术方 案基础上进行研究，并少帚装车运用考核。 1 9 9 9 年初，由铁科院机辆所、齐齐哈尔车辆厂、北京机车车辆机械厂等单位对 k z w - 4 型空重车自动调整装置进行技术改造，研制出k z w - 4 g 犁空重车自动调整装置， 于1 9 9 9 年8 月通过铁道部技术审查，小批量装车运用考核，用以替代k z w - 4 型空重车 2 第一章绪论 自动调整装筒。 1 9 9 9 年，针对x l k 型快运集装箱平车，= 1 9 3 ( - 匕车辆厂等单位在k z w - 4 型空重车 自动调整装置的基础上，研制出k z w - 6 型空重年自动调整装置，并少量装车，进行考 核运用。 如今，我国货车空重车自动调整装置的研制就技术发展走向，一是在铁科院机辆所 研制的4 0 0 b 型空重车自动调整装置的基础上经不断改进完善，形成k z w 系列空重车 无级自动调整装置，并在k z w - 4 g 型空重车自动调整装置中引入北京机车车辆机械j 限 压原理( 限压阀替代比例阀) ；另一是在引进美囤s c 1 型空重车自动调整装置及借鉴 e l x 系列空重车自动调整装置基础上，研制成的空重车二级自动调整装置。 1 、k z w 系列空重车无级自动调整装置 ( 1 ) 4 0 0 b 型空重车自动调整装置 4 0 0 b 型窄重车自动调整装置于1 9 8 5 年底通过铁道部技术鉴定，1 9 8 9 年在大秦线专 用敞车c 6 3 上装车8 2 5 辆，进行运用考核。 4 0 0 b 型空蓬车自动调整装置是由传感阀、比例阀及降压风缸等组成，其中，比例 阀借用s c 1 型宅重车自动调整装置的p 1 比例阀。传感阀安装在转向架侧架外侧，传1 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，通过问隙的变化，测出车 辆载重量的大小。比例阀安装在车体侧架上。 运用考核结果表明，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 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t - 车状态下，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。 ( 2 ) k z w 4 型空重车自动调整装置 针对4 0 0 b 型空重车自动调整装置存在的问题，研制了k z w - 4 型空重车自动调整装 置。1 9 9 3 年3 月通过铁道部技术审查后，先后装车1 2 0 0 0 余辆。运行与其它装用手动空 重车转换机构的车辆混编，最多列车编组5 0 0 0 t1 0 0 0 0 t 。最长走行公罩以超过1 5 0 万 k m ，最长运用时间以超过7 年，有的已经过两次段修，段修时不进行分解，只做单车试 验，临修率低，运用至今很少发现有擦伤车轮事故发生。k z w - 4 型空重车自动调整装 置较4 0 0 b 型对作用性能做了某些改进，并改变了装车方式。 k z w 4 型空重车自动调整装置山横跨梁、抑制盘、传感阀、支架、降压风缸、比 例阀、阀管廊和连接法兰管路等组成。 横跨梁安装在转向架侧架内侧制动梁卜方靠近摇枕并与其平行的位置上，支架安装 在横跨粱上方车体中梁上，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 3 大连交通大学t 稃硕十学位论文 准。传感阀安装在支架上，车辆制动时，用柬测量车辆的载重并通过进入降压风缸的压 力空气去驱动比例阀，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孔和传感阀( 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、办重车位或重车位。 k z w - 4 空重车自动调整装置中的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；传感f l 习触杆增加中, c , , f f l ，缓解时触杆缩回，从中心孔排净降 压风缸压力空气；增加了空重车制动状态显示。 ( 3 ) k z w 4 g 型空重车自动调整装置 近年来，1 2 0 阀在货车上已广泛推广使用，k z w - 4 型空重车自动调整装置在与1 2 0 阀配套使用时，存在一些问题，主要表现为：在全车位时常用全制动最大有效减压量约 为1 2 0 k p a ，缩小了常用制动减压量的范围，改变了制动机常用全制动的平衡压力 3 6 0 k p a 。根据运用现场的反映和专家们的意见，由铁科院机辆所、齐齐哈尔车辆厂、北 京机车车辆机械厂等单位对k z w - 4 型空重车自动调整装置进行技术改造。改造技术原 则：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。改进后的装置称为k z w - 4 g 型，它保留了k z w 4 型空重车自动调整装 置的所有优点，该装置由c 4 g 传感阀、x 4 g 限压阀、测重机构等组成。 c 4 g 传感阀在结构参数上做了一些调整，测量调整范围根据车辆情况分别为 1 9 m m 、2 2 m m 、2 8 m m ；用北京机车车辆机械厂的限压阀结构替代k z w - 4 型空重车自动 调整装置中的比例阀结构，它能使5 0 0 k p a 、6 0 0 k p a 列车管工作定压时的列车管最大有 效减压量从1 2 0 k p a 1 5 0 k p a 扩大到1 4 0 k p a 1 7 0 k p a ，此时的空车制动缸压力为 1 6 0 k p a 1 8 0 k p a ，重车位时仍为3 6 0 l o a 4 3 0 l o a ，从而基本适应目前司机的操纵习惯； 传感阀测重系统中加设了减振机构，以便减小车辆振动对测重系统的影响。 该装置在1 9 9 9 年8 月通过铁道部技术审查，根据评审意见，又进行了如下工作： 一是委托铁道部产品质量监督检验中心低温试验了常温及一5 0 0 ( 2 4 h 和4 8 h ) 低温 试验，试验结构均符合空重车自动调整装置技术要求。 二是2 0 0 0 年5 月，在铁科院环行试验基地试验室对k z w - 4 g 型空重车自动调整装 置进行了动态振动工况对装置性能参数的影响。试验结果： 振动对制动系统上游参数和装置的最大有效减压量无影响： 在振动条件下，装置的制动缸压力与载重问的基本特性未交。即制动缸压力仍足 随载重的增加而增大，只是相应载重下的制动缸压力稃度不同的有所降低： 振动的振幅是影响装置性能参数的主要冈素，目随振幅增加，影响程度增大；而 频率的影响可忽略不计； 在制动过程中，车体铅垂位移突变对制动参数影响可忽略不计； 4 第一章绪论 振动使装置的尤级调整范围向大载重方向扩展，由此，可认为振动扩大了装置的 无级调整范围； 从防止擦伤车轮的制动安全性考虑，振动使装用本装置的车辆更趋于安全； 为保证车辆必要的制动率，应按该型车辆在运用中可能出现的最大铅垂振幅确定 本装置的动态性能参数，以此来校核该型车辆的制动率； 试验的模拟振动工况较车辆实际运行的振动条件蔓苛刻，凼为车辆在实际制动过 程中，其振动参数是一个衰减到零的过程。 ( 4 ) k z w 一6 型空重车自动调整装置 针对x l k 型快运集装箱平车，北京二七车辆厂等单位在k z w - 4 型空重车自动调整 装置的基础上进行了技术改造，研制出k z w - 6 攫空重车自动调整装置。该装置由调整 阀、传感阀、抑制盘、阀座支架、触板传达机构、降月i 风缸和连接管路等组成。 由管座支架、抑制盘、传感阀、和触板传动机构等组成的称重控制系统，其作用原 理与k z w - 4 型空重车自动调整装置一样，传感阀为相同的作用原理，而调整阀即为比 例阀，其结构尺寸、性能参数一摸一样。所不同的是多增加了一个补偿阀，单独组成一 个降压风缸压力控制单元，在非重车工况下，用进入降压风缸的压力空气量去补偿制动 缸压力降低少吸纳的压力空气量。 2 、空重车二级自动调整装置 眉山车辆厂等单位研制的空重车二级自动调整装置，是在充分吸收e l x 系列空重 车自动调整装置的优点的基础上进行研制的，主要适合1 2 0 型货车空气制动机。该装置 1 9 9 6 年开始立项研究，1 9 9 7 年4 月确定完成技术方案。该装置由传感阀、转换阀、降 压气室等组成。 传感阀安装于转向架与车体间，降压气室设于1 2 0 阀与转换阀之间，空车位制动时， 降压气室从1 2 0 阀输出压力空气中分流，转换阀使空车制动缸压力与1 2 0 阀输出空气压 力在空车跃升压力后始终成比例，比例值设定为l ：2 ，转换阀还没有空重车外观显示器。 3 、性能分析 k z w 一4 g 型与k z w - 6 型空重车自动调整装胃均是在k z w 4 型空重车自动调整装置 基础上的改进产品。 k z w - 4 g 型空重车自动调整装置用无级限压的结构替代k z w 4 型空重车自动调整 装胃中的二级比例阀结构，用无级传感阀配无级限压阀使用，能始终保持窄重车位最大 甲衡压力鏊本一致，在列车管定压5 0 0 k p a 和6 0 0 k i a 下，隧凋整行程交化能连续调整 制动缸压力，存常压全制动和紧急制动时，最大有效减乐量分别为( 1 4 0 _ - 2 - 1 0 ) k p a 和 ( 1 7 0 z - _ 1 0 ) k p a ，伞空车位时最大减压帚制动缸压力分别为1 6 0 k p a 和1 8 0 k p a 左右，重 车位时仍为3 6 0 k p a 和4 3 0 k p a 左右1 4 5 ，这基本与目前国内手动空重车调整装置的调 整压力致，也符合列车牵引计算规程规定，适用于目前司机的操纵习惯。 5 大连交通人学t 稃硕十学位论文 k z w - 6 型空重车自动调整装置在k z w - 4 型空重车自动调整装置上增加了一个补偿 阀，单独组成一个降压风缸压力控制单元，称重及制动缸控制系统其作用原理仍与 k z w - 4 型空重车自动调整装置一样，随调整行程变化能连续调整制动缸压力。在列车 管定压5 0 0 k p a 和6 0 0 k p a 下，空车时，制动缸压力在减压量1 0 0 k p a 达到稳定，分别为 1 3 5 k p a 和1 5 6 k p a ，继续减压制动缸，r l 力不再变化，因此，空车最大有效减压量为 1 0 0 k p a 。半重车时，制动缸压力在减压量1 2 0 k p a ( 5 0 0 k p a 定压) 、1 4 0 k p a ( 6 0 0 k p a 定压) 达到稳定，分别为2 3 0 k p a 和2 6 1k p a ，继续减压，制动缸压力不再变化，因此， 半重车最大有效减压量为1 2 0 k p a ( 5 0 0 k p a 定压) 、1 4 0 k p a ( 6 0 0 k p a 定压) 。重车时， 制动缸压力在减压量1 4 0 k p a ( 5 0 0 k p a 定压) 、1 6 0 k p a ( 6 0 0 k p a 定压) 达到稳定，分别 为3 5 9 k p a 和4 3 0 k p a ，继续减压，制动缸压力不再变化，因此，半重车最大有效减压量 为1 4 0 k p a ( 5 0 0 k p a 定压) 、1 6 0 k p a ( 6 0 0 k p a 定压) 。从空车至全重车任何载重量下列 车管最大有效减压量为1 0 0 k p a - - - 1 4 0 k p a ( 5 0 0 l ( p a 定压) 和1 0 0 k p a 1 6 0 l p a ( 6 0 0 k p a 定压) 。由此看出，k z w - 6 型空重车自动调整装置与1 2 0 阀仍存在一定的匹配问题。 我国现行规定，在货车制动设计中，货车制动距离：在列车管定压5 0 0 k p a 下，运 行速度1 2 0 k m h 为1 4 0 0 m ( 1 8 t 轴重) ；运行速度1 0 0 k m h 为1 1 0 0 m ( 2 1 t 轴重) ；运行速 度9 0 k m h 为8 0 0 m ( 2 1 t 轴重) 。因此，在车辆设计中，车辆满载状态下，应保证达到所 要求的制动距离，即重车制动率要达到一定值，使停车距离不超过规定的制动距离。在 非重车状态下，若制动率低于重车制动率，就有可能造成制动能力不足，若制动率过高 超过粘着，就有可能造成车轮的擦伤。通过计算运行速度为1 2 0 k m h 时允许制动率为 3 3 。 通过理论分析计算知，k z w - 4 g 型空重车自动调整装置无级调整的性能，重车位制 动缸空气压力为3 6 0 k p a ，空车位制动缸空气压力为1 6 0 k p a ，在车辆质量2 4 7 t - - - 5 5 6 t 之间，从空车位到重车位做无级调整，车辆制动缸空气压力由1 6 0 k p a 到3 6 0 k p a 连续 增加，在全空车1 9 5 t 时，车辆制动率为2 5 ，在全重车7 2 t 时，车辆制动率为2 0 ， 车辆制动率变化的范围为2 5 2 0 。 空重车二级自动调整装置二级调整的性能，重车位制动缸空气压力为3 6 0 k p a ，空 车位为1 8 0 k p a ，在车辆质量3 6 t 时空重车位自动转换，即当车辆质量达到3 6 t 时，车辆 制动缸空气压力由1 8 0 k p a 转变为3 6 0 k p a ，车辆制动率由全空车1 9 5 t 时的3 0 下降到 1 6 ，此时跃升到4 0 ，然后，随车辆质鼍的增加，车辆制动率逐步降低，到全重车7 2 t 时，车辆制动率为2 0 ，车辆制动率变化范围为4 0 1 6 。 比较空苇车级自动调整装胃与k z w - 4 g 型窄苇车自动调擎装置件能，装用窄晕车 二级自动调整装置车辆制动率变化范围比装用k z w 4 g 型空重车自动调整装置车辆大 许多，车辆制动率在某一车辆质量时，大幅度跃升，即在空车位转换点车重3 6 t 左右， 转为空车位时，车辆制动率要低丁重车制动率，这样车辆制动能力不足，有可能在规定 6 第一章绪论 的制动距离内不能停车；转为重车位时，车辆制动率超过车辆粘着的允许制动率，易造 成车轮擦伤。而装用k z w - 4 g 型空重车自动调整装置的车辆制动率，是随着车辆质量增 加而平稳变化，且变化幅度很小，列车单位制动力分布更均匀，减缓了列车在制动时的 纵向动力作用。 随着铁路发展需要，货车提速势在必行，一方面对现有通用货车转8 a 型转向架进 行技术改造，以适应提速9 0 k m h - - 一1 0 0 k m h 的需要，另一方面加快研制生产新型货车转 向架，以使货车运行速度达到1 2 0 k m h 。就制动来说，一个最重要的改进，就是必须用 空重车自动调整装置替代原二级手动空重车调整装置，这样才能保证正常行车安全运行 的需要。 在今后相当长一段时间内，我国货车发展是以最高运行速度1 2 0 k m h ，主要以 8 0 k m h - - 9 0 k m h 速度运行，通过对空重车自动调整装置使用性能分析，当货车运行速 度在9 0 k m h 以上时，应采用随载重量变化而在较宽范围内连续调整制动缸压力的自动 调整装置，这样使车辆在不同载重量状况下制动率趋于一致，在任何载重状况下车辆的 混编列车，单位制动力分布均匀，减缓列车在制动时的纵向动力作用，既能保证制动距 离，又不擦伤车轮，能有效地保证车辆安全运行。 对1 2 0 k m h 速度以上货车的研究，目前所应用的主要以重载考虑研制的制动部件已 不相适应，需进行改进，增加一些新技术。空重车自动调整装置亦有待于进一步研究哺 3 1 、3 2 1 3 本文研究的主要内容及技术路线 1 、确定一个在我国现行所有车型安装的各类空重车自动调整装置中性能相对稳定 的装置，作为c p k z 6 a 型空重车自动调整装置改进设计的载体。通过对我国现行空重 车自动调整装置的装用、运行考核，以及性能对比分析，k z w - 4 g 型空重车自动调整装 置是目前性能较稳定的装置，因此，c p k z 一6 a 型空重车自动调整装最是在k z w 4 g 型 基础上进行改进设计。 k z w - 4 g 型空重车自动调整装置最大的问题：在设计、制造样机及性能试验的过程 中，通过不断改进和提高，通过技术审查和各种试验，均能达到原设计要求。但真正装 到车上运用，是否还能实现原来的性能，到目前为l e ，没有人能给出一个结论( 也不可 能给出，列下运行巾的振动足个不定值) 。c p k z 6 a 型空重乍自动调整装置就足要解决 这个问题用静态测蓖代替动态测蕈。 2 、考虑k z w - 4 g 犁宅重车自动调整装詈在新造车、改造车上已实现装车2 0 余万辆， 技术相对稳定，且通过了铁道部技术审查，新设计的c p k z 6 a 型空重车自动调整装置 中的配件组成，尽可能的利用原有空重车自动调整装置配件，以利于互换。 7 大连交通大学t 程硕十学位论文 3 、为了该系统升级改造，需新加没一个转换阀，由转换阀向抑制盘锁提供压力空 气源，该气路尽量与限压阀、传感阀气路不干涉，用车辆制动机列车管和加速缓解风缸 的宅气压力来工作。 4 、列车在充气过程中，列车管空e 压力达到4 0 0 k p a 时，以车辆制动机分配阀之列 车管接口的压力空气为信号，驱动转换阀自动实现气路转换，使测重机构完成气动触头 伸出称重，锁紧抑制盘，气动触头缩巴l 等一套程序动作，待列车管放空或低于一定压力 时，进入自动解锁程序。 5 、产品经设计、试制、单车试验台试验、修改、完善后，达到预期设计目的。 本章小结 本章阐述了课题研究意义、研究现状、发展趋势，并在此基础上介绍了论文的主要 研究内容及技术路线。 8 第二章c p k z 一6 a 犁货车空重车自动调整装置设计 2 1 概述 第二章c p k z 6 a 型货车空重车自动调整装置设计 我国铁路客车经几次提速，已取得了良好的社会效益，并创造了可观的经济效益， 但货车的运行速度严重的制约了铁路运力的发挥：为了减少客货列车的运速差异，提高 线路的利用率，满足客户对货物快运的需求，货车运输快捷化势在必行。 就货车车辆本身而言，转8 a 转向架改造的成功实施，为货车提速奠定了良好的基 础。而制动系统的相对滞后，已成为限制货车提速的一个重要环节。对此，各上级主管 部门，已广泛征询及探讨改进现行货车制动系统的良策，并将其逐步付之实践。 根据铁路主要技术政策，当前我国铁路货运列车可分为两类，一是普通货物列 车，基本目标速度为9 0 k m h ；二是快速货物列车，最高运行速度为1 2 0 k m h 。当然更 高速度货运列车也在研发之中。普通货物列车是我国铁路货运的绝对主力，而如何用较 小的付出、最快的速度，使目前的四、五十万辆在用车，成为适合我国货物列车提速的 需要，是需要慎重、深入探讨的问题。 在铁道部组织召开的快速货车、提速货车制动系统方案论证会上，提报了多种提速 货车制动系统改造方案，与会专家及各单位对各方案进行了充分论证，达成了两点共识： 一是提速车要装用无级空重车自动调整装置，以替代现普遍使用的手动空重车调整装 置；二是用高摩合成闸瓦替代现使用的高磷铸铁闸瓦。 2 2 设计 2 2 1 设计思想及预期达到的目标 行车震动一直是研究空重车自动调整装胥的一个难题，任何一款空重年自动渊整装 置，在设计、制造样机及性能试验的过程中，通过不断改进和提高，均可达到原设计的 期望，通过技术审查和各种试验，均能达到满意的效果。但真i f 装剑车上运用，是否还 能实现原来的1 峰能，一直是困扰卒苇车自动调整装置发展的障碍。 当前，止确的测得车辆的实际重量，在行车中不受外界环境的影响，结构简单、费 用低廉，安装、维修方便已是目前空重车自动调整装置研究中的指导思想。 1 、该装置应适合我围现有车辆制动机的装用。 我国现有货车制动机是经过几十年运行考验的较好配置，通过不断改进，其技术状 9 大连交通大学丁程硕十学位论文 态及环境适用性不断提高，技术方案有其独特的连续性，这就是我们拥有几十万辆货车 的国情，因此，我们在研制货车空重车自动调整装置时，也应使其适应这一国情。 c p k z 6 a 型货车空重车自动调整装置，是在有较成熟技术并具有运用经验的 k z w - 4 、k z w - 4 g 型货车空重车自动调整装置基础上发展起来的；它适合于各种配置 g k 、1 2 0 分配阀的制动系统车辆使用；它只是对分配阀出口的压力空气按需要分配给制 动缸和降雎风缸，而不会改变制动机的原有性能，特别是压力平衡关系及制动、缓解时 l 日j 等一系列重要技术指标。 2 、该装置应能做到车辆制动系统压力5 0 0 k p a 和6 0 0 k p a 兼容。 c p k z 6 a 型货车空重车自动调整装置，保留了k z w - 4 g 的结构原理，是目前工作状 态最为稳定的一种自调装置，它把车辆制动机分配阀出口、制动缸、降压气室三种压力 有机的组合在一起，特别是制动缸压力，既被控制又参与控制，使三种压力互相制约以 达到稳定工作的目的；这就使得无论是在空车位还是在任意非重车位，均能完善的体现 出在同等条件下，列车管定压的差异形成制动力的差异。 而当处于重车位时，该自动调整装置是一个不参与控制的通路，以充分发挥原车制 动机重车位的技术性能。 3 、该装置应能在动态环境下良好的工作。 行车震动一直是研究货车空重车自动调整装置的一个难题，任何一款货车空重车自 动调整装置在设计、制造样机及性能试验的过程中，通过不断改进和提高，均可以达到 原设计的期望，通过技术审查和各种试验，均能达到满意的效果。但真正装到车上运用， 是否还能实现原来的性能，车辆在行车的动态环境下是否能正常发挥原有的技术性能， 一直是困扰货车空重车自动调整装置发展的障碍。 c p k z 6 a 型货车空重车自动调整装置，是首次在货车空重车自动调整装置上使用 静态测重技术，该装置能有效的避开行车中的侧滚、动态减载及其它环境干扰，为各种 车型装用提供了更多的方案选择。 4 、该装置应能充分发挥原有车辆制动机性能。 能与f 1 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，而不应影响控制( 三通) 阀的其它性能。 所有货车空重车自动调整装置均以能控制车辆制动缸压力为主要目的，并兼顾保证 车辆制动机的性能，所谓无级调整是指在一定范围内的连续调整，根据车重位移变化， 线肚的控制制动缸的压力，其土要是为了消除自动两极调整和丁动调整的制动率突变， 罕于付移变化和车辆实苹是否是精确的线性关系，应放存次要付霄考虑。 5 、该装置应符合现行列车牵引规程中有关技术条款： 满足目前铁路通用货车、主型转向架对制动装置的基本要求；既能适应2 5 4 m m 直 径制动缸，又能适应3 5 6 m m 直径制动缸：从全空车到全重车的任何状态下施行的时， 1 0 第二章c p k z 6 a 型货车窀重乍自动调整装置殴计 列车管最大有效减压量约为1 4 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 ) ；具有空车制动缸压力初跃升h 3 ；即使出现最不利的情况也不擦伤车轮；能够 在环境温度- , - 5 0 条件下工作，并能适应解冻库1 1 0 、3 h 要求； 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) 的货车，重车位在最大有效减压量时， 制动缸压力为控制( ：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 ： 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、最人有效减l 丘量时，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 。 6 、抑制盘锁加锁j e 力：列车管压力大于4 0 0 k p a ；抑制盘锁解锁压力：列车管压力小 于4 0 0 k p a 。 7 、抑制盘锁锁紧力不低于6 5 k g 。 8 、该装置应结构简单紧凑，性能稳定可靠，具有外观显示该装置当d 订处于空车或 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 m m 直径制动缸分别采用通用闸瓦或高摩 闸瓦的需要。 9 、该装置的结构和安装应尽量采用成熟技术，以利于升级换代，并保持技术发展 的连续性。 2 2 2 制动系统配置 c p k z 一6 a 型空重车自动调整装置适用于转8 a 型、转8 a g 型、转8 g 型、转k 2 型 等转向架的车辆，自动调整行程范围2 1 m m 。适用于目前货车通用制动配置，即1 2 0 阀、 3 5 6 m m 直径制动缸、5 9 l 副风缸、通用铸铁闸瓦( 或1 2 0 阀、2 5 4 m m 直径制动缸、4 0 l 副风缸、高摩合成闸瓦) 。 2 2 3c p k z 6 a 型货车空重车自动调整装置抑制盘锁锁紧力计算 结构窄问允许爪紧气缸直径( 内径) 4 0 - - 5 0 r a m 。最终取值：4 0 r a m 。 压紧气缸工作压力：p 1 = 6 k g c m2 ( 车辆的系统压力) 。 压紧气缸作用压紧力p 2 ：h r 2 宰p 1 = 7 5 3 9 8 k g 。( 静摩擦冈数是和接触面发生相对 运动趋势的物体受到的最大静摩擦力与支持力的比值) 。 材料( 需锁住的摩擦副) 摩擦因数“：o 1 - - - 0 1 2 ( 有润滑) ，最终取值：0 1 大连交通大学 徉硕+ 学位论文 加锁状态：静。 则：p = 7 5 3 9 8 k g 奎o 1 = 7 5 k g 锁紧物重：圆盘重( 1 7 7 0 5 k g ) + 1 v