QB2和QB_2S型单元制动器的故障分析及改进.doc

曹兴贵(中国南车集团戚墅堰机车车辆厂设计处 江苏 常州 213011)前言QB - 2 和 QB - 2 S 型 单 元 制 动 器 现 主 要 装 用 在 D F8B 、D F11 、D F11 G 、D F11 Z等型内燃机车上 。到目前为止 ,中国南车集团戚墅堰机车车辆厂 ( 以下简称戚机厂) 生产的 2 种型号单元制动器已近 12 000 只 ,此外 ,还有中国 南车集团资阳机车厂采用同套图纸生产的单元制动器 ,装用在车号以“5”开 头的 D F8B型机车上 。QB - 2 S 型单元制动器结构如图 1 所示 , QB - 2 型单 元制动器除杠杆不伸出箱体顶部外 ,其余与 QB - 2 S 型单元制动器完全相 同 。QB - 2 、QB - 2 S 型单元制动器随第 1 台 D F11 型机车出厂运用至今已10 a多时间 ,其动作准确 ,作用可靠 ,维护量少或基本无维修 ,没有因单元制 动器本身故障而产生不应有的抱闸 、擦伤车轮踏面或造成车轮迟缓等问题 ,总的运用情况较好 ,但据反映 ,有少量出现压圈螺栓松脱 、闸瓦无磨耗 、QB- 2 S 型单元制动器内部生锈 、D F8B型机车在缓解状态下运行时有擦轮现象 等问题 。1 存在问题分析及改进措施1 . 1 压圈螺栓松脱这 2 种型号单元制动器的闸瓦间隙值取决于调隙挡与压圈和端盖 82 mm 孔底部台阶间的间隙大小 ,这一间隙确定了 ,闸瓦间隙也就确定了 。压圈的作用就是确定调隙挡与压圈和端盖 82 mm 孔底部台阶间的间隙 ,也就是限制调隙挡在制动时的前移量 。戚机厂在设计时 ,压圈是用 4 个 M6 mm 12 mm 螺栓固定在端盖上的 。当压圈螺栓松动或脱落后 ,就不能保 证调隙挡在制动时的恒定前移量 ,调隙挡与压圈和端盖 82 mm 孔底部台阶间的间隙就会越来越大 ,使单元制动器失去闸瓦间隙调整作用 ,并随着轮瓦磨耗到一定的量后 ,制动时就无制动力 ,甚至调隙挡脱出端盖卡死整个调 整部 ,使制动缓解不了 ,产生抱闸 ,危及行车安全 。固定压圈用的 4 个螺栓 ,组装好后的旋合长度为 7 mm ,大于有关规范1 - 螺母 M20 ;2 - 闸瓦托 ;3 - 闸瓦撑 ;4 - 调整套 ;5 - 导向套 ;6 - 调整弹簧 ;7 - 调整螺母 ; 8 - 力推挡圈 ;9 - 导向螺母 ;10 - 导向螺母套 ;11 - 挡圈 ;12 - 箱体 ;13 - 轴承 ;14 - 压板 ; 15 - 螺栓 M616 ;16 - 螺杆销 ;17 - 防尘套 ;18 - 套 ;19 - 杠杆 ( 2) ;20 - 垫圈 ;21 - 螺母 M12 ; 22 - 压圈 ; 23 -调隙挡 ;24 - 端盖 ;25 - 挡套 ;26 - 螺杆 ;27 - 压圈螺栓 M6 12 ;28 - 销轴 ; 29 - 螺帽 ; 30 - 拉环 ;31 - 缓解弹簧 ;32 - 皮碗 ;33 - 鞲鞴推杆 ;31 - 制动缸 。图 1 QB - 2 S 型单元制动器产的 D F11 、D F8B等型机车进厂进行中修和大修的机车数量已很多 ,拆解这 么多单元制动器基本上未发现该螺栓有松动的情况 ,但在大修一些车号以 “5”开头的 D F8B型机车时 ,确实发现有松动和弹簧垫压不死的现象 。弹簧 垫压不死是因采用 16 mm 长的螺栓 ,端盖上螺纹孔浅 ,螺栓头部被顶死而 到不了位所致 。防止措施和建议 :无论是新造还是检修 ,组装单元制动器时 ,应严格检查端盖上的螺纹 孔深度 ,以保证不出现弹簧垫还未被压死 ,螺栓头部已被顶死而不能再旋进 去的现象 。应检查内 、外螺纹的牙形是否符合要求 ,如有烂牙等不合格的件则不 得使用 。螺栓的拧紧力必须达到要求 。不使用 M6 mm 16 mm 的螺栓而用 M6 mm 12 mm 的螺栓 ,以避免出现螺栓旋不到位的问题 。在压圈螺栓上涂抹螺纹锁固胶 。1 . 2闸瓦无磨耗 产生闸瓦无磨耗的原因有 3 种可能 :(1) 更换闸瓦后 ,锁紧机构的销轴未锁住挡套 。在制动缸充风过程中 , 通过杠杆传递给力推挡圈的推力推动调整螺母套等带动螺杆前移到闸瓦与 车轮踏面接触时 ,由于闸瓦间隙调整机构为不自锁螺纹松驰结构 ,如果锁紧 机构的销轴未锁住挡套 ,在作用于力推挡圈上的轴向推力作用下 ,力推挡 圈 、调整螺母套 、调整螺母 、导向螺母 、调隙挡和挡套等绕螺杆旋转前移 ,而螺杆不前移 ,所以无制动力产生 ,闸瓦也就无磨耗 。(2) 闸瓦撑上 、下销处油润不良 ,转动不灵活 ,产生卡滞 ,制动缸充风后 的推力抵消不了卡滞力 ,螺杆不能前移造成闸瓦无磨耗 。(3) 制动缸皮碗破损或制动缸内壁拉伤漏风 ,无推力产生 。 防止措施 :更换闸瓦后 ,必须使锁紧机构的销轴锁住挡套 。确认锁紧机构的销 轴已锁住挡套的方法有 2 个 : 一是闸瓦更换好后 ,一边用手旋转销轴 ,一边 用扳手转动挡套 ,听到“卟”一声响 ,说明销轴头部已插入挡套上的锁紧槽 内 ,销轴已锁住了挡套 ;二是用扳手转动挡套 ,若转不动 ,也说明销轴已锁住 了挡套 。闸瓦撑上 、下销处应经常点油 ,确保油润良好 ,动作灵活 。经常检查制动缸在充风状态下是否漏风 ,若有漏风现象 ,应立即更换 不良件 。1 . 3 内部生锈时有机务段反映 ,QB - 2 S 型单元制动器内部锈蚀较为严重 ,并因锈蚀 而失去闸瓦自动调整作用 。从戚机厂中修和大修机车的所有 QB - 2 、QB -2 S 型单元制动器的情况来看 ,QB - 2 S 型单元制动器内部锈蚀确实严重 ,但QB - 2 型状态比较好 ,基本无锈蚀 。QB - 2 S 型单元制动器为与手制动相 联的单元制动器 ,2 根杠杆必须伸出箱体外 ,造成锈蚀的原因为原防水结构 设计不理想 ,造成雨水或洗车时的水沿着伸出箱体的杠杆漏入箱体内 。解决措施 :现在戚机厂新造机车装用的 QB - 2 S 型单元制动器的防水 、防尘部分已改成如图 1 所示的结构 。原设计结构见图 2 所示 。原设计结构防尘套是 用帆布做的 ,上部通过铁丝捆扎在杠杆上 ,这种结构在雨天和冲洗机车时 , 就不可避免地会使水沿着杠杆从杠杆与防尘套间的缝隙处漏入箱体内 。现 设计结构防尘套为橡胶件 ,伸出箱体外的杠杆全部被防尘套包了起来 ,而且防尘套与螺杆销间为紧配合 。对新结构已进行了反复漏水试验 ,检查箱体 内均无水 。戚 机 厂 从 2003 年 底 开 始 , 对 新造机车装用的 QB - 2 S 型 单 元 制动器已按图 1 所示结构生产 ,对所有进厂大修的机车 ,也将其老结 构强迫过渡到新结构上来 。对 于 在 段 机 车 , 建 议 利 用 中图 2 原 QB - 2 S 型单元制动器防水 、防尘结构修 、大修或其他机会也按图 1 所示结构强迫过渡过来 。按图 1 所示改造很简单 ,只要将原压板 、套 、螺杆销和防尘套分别换成按图纸 Q SJ 10 - 55 - 03 - 001 - 1 、Q SJ 10 - 55 - 03 - 002 -1 、Q SJ 10 - 55 - 03 - 003 - 1 和 Q SJ 10 - 55 - 03 - 004 - 1 制作的压板 ( 件14) 、套 (件 18) 、螺杆销 (件 16) 和防尘套 ( 件 17) ,螺栓 ( 件 15) 换成 M6 mm16 mm 即可 。1 . 4少量轮瓦间隙小 ,机车缓解状态下运行时产生自然抱闸现象 存在少量轮瓦间隙小 ,机车缓解状态下运行时有自然抱闸现象这种情况 ,只有 D F8B型机车会出现 ,其余车型没有 ,而且 D F8B 型机车以前没有 ,只 是在近一二年才出了这种现象 。对于这个问题 ,我们与南翔机务段一起进行了认真的分析和反复的试验 ,初步确认了产生轮瓦间隙小的原因不是单 元制动器本身的间隙变小 ,而是机车牵引吨位大了以后 ,轴箱拉杆橡胶件的 弹性变形量大 ,加上制动座有小的弹性变形所造成 。D F8B型机车为单侧制动 ,闸瓦间隙范围为 58 mm 。当单元制动器处于车轮的机车前进方向侧制动时 ,单元制动器螺杆的 伸出量为 : L = 轮瓦间隙 + 牵引力和制动力两者叠加产生的轴箱拉杆橡胶 件的弹性变形量 + 制动座的弹性变形量 。其值大于单元制动器设定的闸瓦 间隙值 , 大于单元制动器设定值的部分相当于轮瓦磨耗量 , 缓解时 , 这部分量被单元制动器自动补偿了 , 缓解后的实际轮瓦间隙值为 : T 1 = 单元制动器设定的闸瓦间隙值 - 制动力产生的轴箱拉杆橡胶件的弹性变形量 - 制动 座的弹性变形量 。换端操纵后 , 单元制动器处在了车轮的机车前进方向后侧 , 此时的实际 轮瓦间隙值为 : T = T 1 - 2 牵引力产生的轴箱拉杆橡胶件的弹性变形量 。如果 T 值大于零 , 缓解状态下不会产生自然抱闸现象 , 如果 T 值为负 , 缓 解状态下肯定要产生自然抱闸现象 。对于某些单元制动器而言 , 如果本身的闸瓦间隙值偏于设定值的下限 , 牵引力和制动力两者叠加产生的轴箱拉杆橡胶件的弹性变形量加制动座的 弹性变形量很大 , 就会出现 T 值为负的情况 , 从而产生缓解状态下的自然抱闸现象 。 解决措施 :建议适当提高轴箱拉杆橡胶件的纵向刚度 ,减小在牵引力和制动力 叠加作用力下产生的橡胶件的弹性变形量 。现 D F8B 型机车轴箱拉杆橡胶 件硬度为 48 (邵尔 A) 。为了解决轮瓦间隙小 ,在缓解状态下有自然抱闸现象的问题 ,南翔机务 段进行了将轴箱拉杆橡胶件硬度提高到 60 ( 邵尔 A) 的装车试验 ,1 a 多的 试验结果表明 ,既消除了缓解状态下的自然抱闸现象 ,也未产生其他不良现 象 ,所以提高轴箱拉杆橡胶件硬度是可行的 。将单元制动器设定的闸瓦间隙值下限提高 ,保证 T 值绝对不为负 。2003 年 8 月和 10 月 ,戚机厂分别对南翔机务段 2 台自然抱闸较严重 的 D F8B0038 号和 0042 号机车的所有单元制动器进行了提高单元制动器设 定闸瓦间隙下限值的改造 ,运用至今 ,情况良好 。因此对于存在缓解状态下有自然抱闸的在段 D F8B 型机车 ,建议段方在 中修或其他适当机会 ,可以用提高单元制动器设定的闸瓦间隙下限值的行之有效的改造办法来解决自然抱闸问题 。 提高单元制动器设定闸瓦间隙下限值的改造方法很简单 :(a) 检测单元制动器原闸瓦间隙值 ,并根据测得的数值 ,考虑确定该单 元制动器应增加多少间隙量 。( b) 拆解单元制动器 ,检查压圈上是否有长 1 mm 、外径 81 mm 的凸 台 ,若有 ,将该压圈转 180安装 。(c) 压圈若没有凸台 ,即为平压圈 ,或压圈虽有凸台 ,转 180安装后 ,增加的间隙量还不够 ,可采取用车床将如图 3 所示的调隙挡的 A 面车掉所需 要增加的闸瓦间隙量的方法 。( d) 重新组装好单元制动器 ,检测闸瓦间隙值 是否满足要求 ,若满足 ,即可装车使用 ,若闸瓦间隙值还小 ,重复上述步骤 。现在戚机厂已规定 ,新造 D F8B 型机车的每只 单元制动器 ,试验台试验闸瓦间隙数据值都必须 在 78 mm 范围内 , 不符合要求 , 一律不允许装 车使用 。2运用检修中的注意事项图 3 调隙挡(1) 换好新闸瓦后 ,轮瓦间的间隙必须保证不小于规定的闸瓦间隙值范围 。由于轮瓦间的间隙小了以后 ,可能会出现机车缓解状态下运行时的自 然抱闸现象 ,所以更换新闸瓦时 ,必须保证使轮瓦间的间隙不小于规定的闸 瓦间隙值范围 ,甚至保持把闸瓦放到瓦托上时存在的那么大间隙 ,然后使用自动制动阀或单独制动阀进行来回的制动 、缓解 ,让单元制动器自动将闸瓦 间隙调整到规定的间隙范围内 。因为在这一点上个别机务段没有认真对待 ,已造成 2 起车轮驰缓事故 。(2) 无论是更换闸瓦 ,还是经过检修的单元制动器 ,必须使锁紧机构的 销轴锁住挡套 。(3) 关于 3 个螺母的组装要求 。在进厂大修的 D F8B和 D F11等型机车中 发现 ,闸瓦撑两端旋在螺杆销上的 2 个 M20 螺母 (件 1) 和图 1 中件 21 螺母 M12 ,机务段在检修时 ,用扳手扳得很紧 ,这不仅造成闸瓦