第三节 司机控制器.doc

第三节 司机控制器司机控制器是司机用来操纵机车的一种手动电器。目前在我国干线有级调速的内燃机车上，使用的是KZ3型司机控制器，结构如图67所示。在新出厂的东风4型无级调速的内燃机车上，装有带操纵杆的TKS型司机控制器，其结构如图68所示。虽然这两种司机控制器在结构和布局上有些差异，但它们的作用是一致的。它们都是一种凸轮结构的多位置远程控制电器，每个司机控制器都装有一个换向手柄和一个主手柄（在KZ3型上为手轮），通过改变它们的位置来达到操纵有关电路动作的目的。换向手柄设有前制、前进、中立、后退、后制五个位置（系指具有电阻制动装置的机车）。KZ3型司机控制器的主手柄有零位及116位共17个工作位置，在牵引工况下，变换主手柄（或手轮）的位置，可以控制柴油机的转速和功率，从而改变机车的牵引力和速度。TKS型司机控制器，主手柄有零位、1位、降位、保位和升位五个工作位置。在零位和1位，柴油机在430rmin下工作，若将手柄移至升位或降位时，柴油机转速可在4301000rmin范围内连续上升或下降。若将手柄松开，则主手柄自动回到保持位，柴油机则在所要求的转速下稳定工作。在电阻制动工况下，改变主手柄的位置，可控制柴油机的转速，从而控制电阻制动的功率。不论哪一种司机控制器，它们的换向手柄与主手柄之间都设有机械联锁装置，这种联锁装置保证了换向手柄只能在主手柄处于零位时才能变换工况位置；而主手柄只能在换向手柄离开中立位时，才能离开零位搬到其它各工作位。前者保证机车只能在无电状态下换向，防止了带电变换运行方向的危害，并防止机车在运行中，由于误动换向手柄造成逆电操纵的危险；后者保证确定了运行方向后才能使柴油机带负载。另外这两种司机控制器在结构上都保证了换向手柄只能在中立位时取下来，这就是说，取下换向手柄后，主手柄只能保持在零位，而不能再进行其它位置的移动，以免司机不在时，他人乱动机车造成危险。图67（a）所示为东风4型内燃机輦上所使用的KZ3型司机控制器的外形。它主要由主手轮1、主凸轮轴2、换向手柄3、换向凸轮轴4、凸轮5、机械联锁装置6、定位装置7等部件组成。主手轮共有17个工作位，通过12个开有不同缺口的凸轮操纵12个触头，使其按照预定的规律断开或闭合，从而控制有关的电路断开或接通。其中四个触头控制联合调节器的四个电磁阀电路，使柴油机在各个位置时有不同的供油量，以得到柴油机各种不同转速和功率的工况。最高位（16位）相应于柴油机1100rmin的额定转速，零位和1位时相应于柴油机500rmin的最低稳定转速的工况。换向手柄有5个工作位置，通过开有不同缺口的四个凸轮操纵四个触头，使其按预定规律闭合和断开，从而控制“前进一后退”转换开关的两个电空阀和“牵引一制动”转换开关的两个电空阀，以得到前进、后退、前制、后制与中立五个工况位。每个凸轮操纵的触头元件如图67（b）所示。当转动主手轮时，轴8旋转，固定在该轴上的凸轮1也旋转。当凸轮的突起部分转到推动滚子2压缩弹簧3时，就迫使动触头支架4绕轴5逆时针方向旋转，使动触头6与静触头7断开。轴5和静触头7都通过支架固定在绝缘方轴上。而当凸轮1的下凹部分转到对应滚子2的位置时，在弹簧3的作用下，迫使动触头支架4绕轴5顺时针方向旋转，使得动触头6与静触头7闭合。为了使凸轮轴能准确地停留在每个工作位置上，在凸轮轴上装有棘轮定位装置。图67（c）所示为换向轴的棘轮定位装置。它由定位凸轮1、摇臂4、滚子5、弹簧6等组成。弹簧6作用在摇臂4上，故摇臂4绕轴3逆时针方向旋转，使滚子5压住定位凸轮的下凹处，达到准确定位的目的。如图67(d）所示，手轮轴1与主轴套3之间通过橡胶件2相连接，当主手轮刚被转动时，橡胶件产生扭转变形，这时主凸轮轴还没被转动，若继续转动主凸轮轴至一定的转角，橡胶件就会突然带动主凸轮轴转过一个相应的位置，然后起阻尼作用使轴很快稳定下来。由于橡胶件的变形和阻尼，能使主凸轮轴突然旋转，使动、静触头的闭合或断开更为迅速，从而避免或减轻触头在开断时被电弧烧损的程度。图67(e）为司机控制器机械联锁装置示意图。联锁装置凸轮1装在主手轮的轴上，锁套5则装在换向轴上。当主手轮处于零位时，联锁凸轮1的凹部正好对准联锁杆2，在弹簧4的作用下，将联锁杆嵌入到联锁凸轮1的凹口中，这时换向手柄可以自由转动，从而满足了只有当主手轮在零位时才能搬动换向手柄的联锁要求，实现了转换开关在无电状态下进行转换电路的目的。当换向手柄处于工作位后，锁套5上的孔正好对准联锁杆2，这时可以转动主手轮。当主手轮离开零位后，联锁凸轮迫使联锁杆2的右端进入锁套5的孔内，使换向手柄再不能转动，从而满足了只有当换向手柄在工作位时，才能移动主手轮的要求，一旦主手轮离开零位后，换向手柄再不能搬动。 40min东风4型内燃机车装设了无级调速控制电路，由步进电动机驱动电源来控制功率联合调节器上部的步进电机，以实现对柴油机转速和功率的无级调速控制。图68是东风4无级调速内燃机车上使用的TKS型司机控制器，与KZ3型司机控制器比较，该司机控制器的主手柄系操纵杆形式，主凸轮轴由原来的垂向布置变为水平布置，该司机控制器亦属于凸轮结构的多位置远程控制器。其主要组成部分有：主手柄1、操纵杆2、主凸轮轴5、换向手柄12、换向凸轮轴11、主轴凸轮3、主轴定位装置组件6、换向定位装置组件10及机械联锁装置等。主手柄1装在操纵杆2的上方，操纵杆的下端与操纵杆接头通过螺丝相连并由螺帽紧固。当搬动主手柄1时，通过操纵杆2使主轴5连同固装于主轴上的控制凸轮组3及主轴定位轮14和联锁轮13一起转动。控制凸轮组3共有七个凸轮，其中两个凸轮作为备用。主手柄共有五个工作位置，通过主轴5上的五个开有不同形状和缺口的凸轮分别控制五对触头组件的动、静触头的闭合和开断，其中一对触头的闭合为机车走车控制电路提供电源。主手柄在升位或降位时，则升位或降位触头动作，它代替了东风。有级调速内燃机车上使用的KZ3型司机控制器的8、9、10、11号触头，用来控制无级调速电子装置电路。当主手柄提至升位时，则升位触头闭合，柴油机转速可在4301000rmin范围内连续上升，当主手柄扳至降位时，通过降位凸轮的凸面压迫触头装置的滚子，克服触头弹簧的弹力，使动、静触头处于开断状态，通过电子电路的作用，柴油机的转速可在4301000rmin范围内连续下降。当司机在升位或降位松开主手柄1时，则操纵杆2在主轴定位装置弹簧拉力的作用下，自动恢复到保位，柴油机将在所要求的转速下稳定工作。换向手柄12与换向凸轮轴11相连接，在换向凸轮轴的下端装有机械联锁装置的定位板15，定位板随同换向轴一起转动，在定位板上以换向轴为圆心，沿同一个半径的弧面上，均匀分布着四个定位孔7。换向手柄也有五个工作位，分别为中立位、前进位、后退位、前制位和后制位。当搬动换向手柄于不同的工作位时测通过装在换向轴上的四个换向凸轮，使换向触头组件21断开或闭合，使“前进一后退”转换开关和“牵引一制动”转换开关的电空间电路接通或断开。为了实现在操纵时主手柄与换向手柄之间的联锁关系，在TKS型司机控制器上也装有机械联锁装置。该装置由联锁轮13，联锁杆22、滚柱9、弹簧16及定位板15所组成。当搬动换向手柄使换向轴离开中立位而处于任何一个工作位时，定位板上的销孔7则正对着联锁杆22的销头，若这时搬动主手柄1使其离开零位至其它工作位测主轴将带着联锁轮13一起转动，联锁轮13的凸面将迫使滚柱9下移，克服弹簧16的弹簧力，使联锁杆22下移，联锁杆的销头则落入定位孔7内，将换向轴锁住，使换向轴不能再移动，从而保证了换向手柄与主手柄之间的联锁作用。主手柄与换向手柄的工作位置，如图68的俯视图所示。主凸轮轴的定位装置组件由定位轮14，弹簧26，