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湖南高速铁路职业技术学院毕业设计（论文）25T型客车制动系统的分析改进毕业论文摘 要 以主型旅客列车25T型铁路旅客列车为主要对象,研究了客车电空制动系统的总体情况,详细地描述了电空制动系统各机械结构组成和特点,它主要从风源系统、制动机,基础制动装置三个方面说明了系统工作原理,纯净、干燥、定压的空气、具有良好制动性能的F8型电空制动机以及轴盘式盘形制动基础制动装置共同组建了当代先进、成熟的制动装置。在制动系统部分,为提高制动系统的可靠性采用了制动气路控制阀、制动管排的模块化组装集成技术,采用了制动系统的安全监控装置,本设计说明书调查了我国旅客客车基础制动装置在各型客车上的分布情况,根据发展趋势,对盘形基础制动装置的特点进行了深入分析。通过分析提速旅客列车运行技术特点,明确了电空制动系统和盘形基础制动装置在安全、舒适性、技术经济方式更具优势的结论。关键词:电空制动；基础制动装置；提速；铁路客；25T；目 录第1章 概述3 1.1 25T型客车车辆的发展及地位3第2章25T型客车的组成和内部结构72.1 25T型客车的组成72.1.1 转向架72.1.2 制动系统82.1.3 车体结构92.1.4 电气系统102.1.5 给水卫生系统102.1.6 车内设备112.2 25T型客车的结构特点12第3章25T型客车制动系统的组成143.1 基础制动装置143.1.1 基础制动的作用143.1.2 基础制动装置的种类143.1.3 25T型客车基础制动装置183.1.4 盘形制动装置的技术经济优势193.2 25T客车车辆制动机193.2.1 我国车辆制动机的安装情况193.2.2 货车车辆制动机203.2.3 25T型客车车辆制动机203.3 风源系统233.4 其它技术制动装置243.4.1 QD-K型气路控制箱243.4.2 KAX-1客车行车安全监测诊断系统253.4.3 TFX1、TFX1G、TFX1k型电子防滑器26第4章 25T型客车车辆制动系统的工作原理294.1 F8型空气制动机的工作原理294.2 25T型客车电空制动系统的分析304.3 F8型电空制动机的工作原理304.3.1 F8电空制动的特点304.3.2 F8阀构造作用304.4 F8型电空部分构造作用33第5章 心得与体会35 参考文献第1章 概述1.1 25T型客车车辆的发展及地位 25T型客车为中国铁路第五次大提速开始开行直达特快列车而设计的客车。“T”是“提速型”的汉语拼音首字母。25T型客车是25K型客车的后继型号。25T型客车吸收了多年来25型客车设计制造过程中,准高速客车、提速客车的技术及运用经验,同时采用研究的新技术。是为中国铁路进行第五次大提速,以满足可持续长达20小时的不停站运行,运行速度达160km/h,一次检修满足5000公里无须检修的要求。25T型客车根据2003年12月铁道部2004年第一次新型160km/h速度级客车议标标书定型量产。25T型客车在功能性、安全性、质量可靠性、环保性、舒适性等方面集成了的当时中国铁路装备的最新技术,代表了当时中国主干线铁路客车装备的最高水平。 25T型客车主要车型包括:YW25T型硬卧车、RW25T型软卧车、RZ25T软座车、YZ25T硬座车、CA25T型餐车及RW19T型高级包厢车,以及行李车、邮政车、快运行包专用车等。 25T型客车分为普通型及青藏高原型。青藏高原型25T型客车主要为青藏铁路运行而设计,用于来往西藏拉萨的列车。车辆采用航空气密技术及供氧装置,设有集便式厕所等。BSP制造的青藏25T型客车均使用AM96型转向架。而国产化青藏25T型客车使用SW-220K型转向架。特别设计的高原用发电车带有大功率发电机组,以满足高原地区全列车供电负荷达到1400千瓦的需求。与普通25T型的蓝白两色车身标准涂装不同,青藏高原型25T为墨绿色车身配两道黄线的涂装,其涂装类似25B型客车。 1.2 制动的意义与作用 人为地有控制的对运行着的列车施加的阻力,以使列车减速或者停车,叫“制动”,通常也称为“刹车”。上述阻力称为“制动力”。为了实施制动,在机车车辆上都装设一套制动装置。制动装置分为很多种类,在提速和快速客车上装用盘型制动摩擦式制动装置,它们都由制动机和基础制动装置两部分组成。制动装置中直接受到司机控制,并产生制动原力的部分,称为制动机。传递制动原力,将该力扩大并均匀分配给各个闸瓦的装置,或将制动原力通过杠杆传给各个闸片,再对制动盘施加压力的装置,均称为基础制动装置。 我们知道,运行的列车具有动能,动能的大小等于列车的质量与列车的运行速度平方的乘积的一半,列车的运行速度越大,质量越大,则列车的动能就越大。而制动过程实质上就是能量转换的过程。例如,闸瓦式制动装置在实施制动时,闸瓦压紧在滚动着的车轮踏面上,使车轮与闸瓦之间发生摩擦,产生阻力将列车动能转变成热能,并转移入车轮与闸瓦,最终放散入大气。阻力对列车做负功,消耗列车的动能。列车动能什么时候全部消耗完,就什么时候停车。 在交通运输中,制动对确保行车安全的重要作用是众所周知的。在城市交通规则中规定,即使像自行车这种车速不高、重量也不大的交通工具,如果没有闸或闸损坏也是严禁骑行的。就牵引重量好几千吨,速度每小时几十公里、一百多公里,甚至像高速旅客列车时速达到二、三百公里来说,制动装置的重要性就可想而知了。 如果机车车辆上不装设制动装置,或虽有制动装置但不去使用它,当列车需要减速或停车时,只能靠周围介质(空气)和线路作用于列车的自然阻力(运行阻力)来消耗列车动能,由于动能相当大,惰行距离将达到很大的数值,尤其是当列车在长大下坡道上运行时,由于列车重力沿坡道上的分力(加速力)大于列车所受到的自然阻力,列车将越跑越快,其后果将不堪设想。因此,在每一辆机车、车辆上都必须装设制动装置并使它保持良好的状态。否则,司机就不能按规定的要求对列车有控制地减速,也就无法在预定的时间内及指定地点停车,特别是列车前方的线路发生故障、突然出现停车信号或遇到其他危机情况时,更无法立即停车,所以制动机的首要作用是确保行车安全。1.3 电空制动的优势 电空制动是在采用空气制动机的基础上,再通过电信号来控制其运行。相对其它制动来讲,空气制动机有以下特点: 1.当制动管排风减压时,制动缸充气,发生制动作用;当制动管充气增压时,制动缸排风,发生缓解作用。 2.当列车发生分离事故时,因车辆间的制动管的连接软管拉断,制动管风压将急剧下降,因三通阀作用,则迅速动作到制动位,各车发生制动作用,所以全列车能迅速制动停车,保证了行车安全。 3.据此,可以在机车以外的车辆上设置紧急制动阀(车长阀),必要时车辆乘务员也可以拉动紧急制动阀,排出制动管的压力空气,使列车迅速停车。 4.列车制动缓解的动作较为一致,适用于较长列车的编组。 由于自动空气制动机具有上述的独特的优点,因此,在世界各国的铁路上得到了最广泛,最持久的应用。 电空制动机是电控空气制动机的简称。它是在空气制动机的基础上加装电磁阀等电气控制部件而形成。它的特点是制动作用的操纵控制用电,但制动作用的原动力还是压力空气,在制动机制电控因故失灵时,它仍可以实行空气压强控制,临时变成空气制动机。 目前,我国机车车辆上装设的电空制动机有韶山型电力机车装用的DK-1型电空制动机、东风11型内燃机车在JZ-7型空气制动机的基础上加装了空-电转换系统的JZ-7型电空制动机,车辆上装设的有104型电空制动机或F8型电空制动机。机车电空制动机通过控制车辆电空制动机便可实现全列车的电空制动、缓解和保压。 与空气制动机比较,电空制动机的主要优点体现在全列车制动、缓解迅速,列车制动、缓解时一致性较好,纵向冲动小,缩短了制动距离。因此,列车越长,电空制动机的优点就越突出。世界各国许多高速列车都采用了电空制动机。第2章25T型客车的组成和内部结构2.1 25T型客车的组成 25T型客车主要由转向架,制动系统,车体结构,电气系统,给水卫生系统,车内设备几个部分组成。2.1.1 转向架 25T型客车采用CW-200k转向架如图2-1所示和SW-220K型转向架(如图2-2所示)。图2-1 SW-200K型转向架 CW-200k转向架是在CW-200型转向架的基础上专门为适用160km/h速度等级发展起来的,“CW”代表长春客车厂,“200代表转向架速度系列。CW-200k型转向架为无摇枕结构,取消了传统结构的悬吊件,由大变位空气弹簧直接支撑车体。其中制动盘为两盘,动力学参数按160km/h要求重新进行了优化。 该转向架采用无摇枕、无摇动台,无旁承三无结构,车体与转向架通过牵引拉杆传递拉、压力,并装有抗蛇行减振器,中央悬挂采用空气弹簧,轴箱悬挂采用转臂式定位,并安装垂向减振器。基础制动采用每轴两个制动盘和防滑器。转向架主要由构架组成、轴箱定位装置、中央悬挂装置、基础制动装置及轴温报警装置组成。 SW-220K型转向架是在SW-220型转向架的基础上,根据160km/h速度客车的要求,经局部改造而成的。“SW”代表四方工厂,“220”代表转向架速度系列。它采用无摇动台,无摇枕,单转臂无磨耗弹性轴箱定位、空气弹簧、盘形制动等技术。 SW-220K型转向架是由构架组成、轮对轴箱定位装置、中央空气弹簧悬挂系统、盘形制动装置及轴温报警装置等部件组成。 图2-2 SW-220K型转向架2.1.2 制动系统 25T型铁路客车制动系统主要由集成化电空制动机、电子防滑系统、制动/缓解显示器、气路控制箱、空气管路及各种风缸组成。它主要由采用104型集成式电空制动机和F8型集成制动机,此外,它还采用QD-K型气路控制箱,使其结构紧凑,安装方便,维护简单,KAX-1客车行车安全监测诊断系统,它能够监测诊断车辆运行中基础制动系统作用是否良好,防滑器工作状态是否正常,有无擦伤超限的车轮等这些涉及列车安全的问题。TFX1、TFX1K、TFX1D型电子防滑器主要功能有:1.制动时能有效地防止轮对因滑行而造成的踏面擦伤。2.制动时能根据轮轨间黏着的变化调节制动缸压力,从而实现调节制动力,充分利用轮轨间的黏着,得到较短的制动距离。2.1.3 车体结构 1、车体钢结构,它为整体承载无中梁筒形结构,由端墙钢结构、侧墙钢结构,底架钢结构,车顶钢结构和裙板钢结构五大部分组成。 2、车体内部结构,本客车车体内部结构采用少木结构,并做了防腐、防火处理,提高了客车的防火安全性能。 3、车端阻尼装置,它安装在25T型客车车端密封折棚风挡的上方,依靠两装置摩擦板间的摩擦力和弹簧的纵向力增加车辆之间阻尼力,减轻车辆在运行中的横向摆动和车钩撞击现象,提高车辆运行品质和旅客乘车的舒适度。 4、车钩缓冲装置,由四方车辆研究所研制的密接式钩缓装置是专为25T型车设计的。密接式钩缓装置主要由连挂系统,缓冲系统和安装吊挂系统三大部分组成。 5、密封式折棚风挡,风挡能够使乘客安全地穿行于车厢之间,保护不受外力损害。同时可适应车体在任何转动及穿越路口时车厢之间产生的移动。风挡由相同的可以连接在一起的两半组成,包括两个渡板。每一部分包括一个折棚和一个连接框。折硼及连接框上装有一套十分牢靠的锁闭装置。 6、裙板装置,25T型客车增加了裙板装置,安装在车辆下部。裙板装置由固定裙板,活裙板和半永久裙板组成。其中固定裙板与车体钢结构焊在一起,并通过斜支撑与横梁连接;活裙板是通过折页,锁2把和连杆机构与车体钢结构连接在一起,活门能够开启到90度,并能够通过连杆机构将其支住;半永久活门通过折页、锁(1把)、连杆机构、可拆卸斜支撑与钢支撑与钢结构连接。活裙板永久裙板、固定裙板之间设安全挂吊。2.1.4 电气系统 1、车底电气装置。它包括电源干线、逆变器箱配线、充电器箱配线、行车安全监测诊断系统配线、制动、防滑、轴报系统配线。 2、车端电气装置。车辆两端设有KC20D型DC600V电力连接器、SL21型DC110V电气连接器、通信连接器、电空制动连接器。它们与邻车的连接器连接,以沟通列车的供电回路、通信回路和电空制动回路。另外,为防止追尾,在车的一、四位各设有一个侧灯插座(餐车在三四位角设有两侧灯插座)。 3、车内电气装置。它主要是车内配线、车内照明、车内广播系统、旅客信息显示屏。 4、车内电气控制系统。车内电气控制系统主要包括电气综合控制柜和监控或中央监控柜(随车工程师)、播音控制柜(播音车)、影视控制柜(播音车)。2.1.5 给水卫生系统 1、给水系统。25T型硬卧车、软卧车的供水系统是在二位端走廊平顶板上方设置一个半椭圆不锈钢,餐车在二位端通过台及走廊平顶板上方设一相半椭圆水箱和两个小圆水箱,19T高级软卧在二位端设一个半椭圆水箱,在卫生间上方设三个水箱,各车水箱容量均容量均为1500L。 2、饮水机。饮水机采用沸腾翻水式结构原理,客车水箱供水管水经过供水阀门进入过滤器、电磁阀、进水管路、冷水管路、冷水箱、冷水管、煮水箱,当水沸腾后(98以上)通过喷水管向上喷入开水箱内供饮用。沸腾翻水式饮水机是利用水受膨胀,相对密度减少的原理,经过计算、试验确定进水水位,以保证喷入开水箱的水温度达到100。 3、采暖装置。25T型车采用电热采暖,分四路控制。电热器工作电额定压为DC600V。 4、卫生间。25T型硬卧车分为普通车和带残疾人厕所的车两种。普通车一位端设1个带蹲便器的厕所,二位端设1个敞开式三人洗面室和1个带蹲便器的厕所。带残疾人厕所的车一位端设1个带蹲便器的厕所,二位端设1个敞开式二人洗面室和1个带座便器的残疾人厕所。25T型软卧车在一位端设1个带拉门的三人洗面室。一位端设1个带座便器的厕所,二位端设1个带蹲便器的厕所。 5、集便器。集便系统由污物收集系统显示器、便器、冲水按钮、冲水控制系统等组成。 6、空调系统。列车空调系统是为了满足旅客在旅行中的舒适性要求而设置的各种空调设备的总称。空调系统主要包括:空调机组(空气处理单元)、通风机(废排单元包括废排风道)、送风道和回风道(空气输送单元)。空调系统通过各个设备的协调工作完成整个系统功能,使列车封闭空间内的舒适性要求达到比较理想的程度。2.1.6 车内设备 1、客室布置。硬卧车客室布置主要包括卧铺、茶桌、窗帘、裤挂、上铺拉手及衣帽钩等。每个包间6个定员,每辆车为66个定员。软卧车客室布置主要包括卧铺、茶桌、窗帘、裤挂、上铺脚蹬及衣帽钩等。每个包间4个定员,每辆车为36个定员。 2、走廊布置。走廊布置中主要设置翻转椅、窗饰带、窗帘、垃圾箱、灭火器、清扫用具柜等。 3、乘务员室布置。乘务员室主要包括座椅、办公桌、备品柜、图表框、窗帘、吊柜、衣帽钩、安全锤。 4、车窗车门。车窗采用的车窗为25K统型铝合金组合车窗。本车采用的车门包括电控气动塞拉门、电动内端拉门、外端手动对开拉门、走廊双摆隔门、小间门、包间拉门等。2.2 25T型客车的结构特点 1.车体采用全钢整体承载筒形结构,车下设裙板,可以防石击及减少车体运行阻力。裙板设检查门以方便车下系统的检修。 2.各车端部设有密接式车钩,密接车钩的采用可以大大减小列车的纵向冲动。列车的两端装有15号小间隙车钩,方便与机车连挂,在特殊情况下车钩还可以采用过渡钩与15号车钩连挂,部分客车可实现密接车钩与15号车钩的互换。 3.风挡为封闭式折棚风挡,特点是密封好,噪音小。 4.转向架分别采用CW-200K型及SW-220K型转向架,其特点是技术先进,结构简单、合理,检修方便,运行品质良好,性能可靠。 5.制动系统为全列采用双管供风,104或F8电空制动装置,盘形制动,电子防滑,缓解显示装置,并设有气路单元控制箱,列车的制动管路采用整体管排吊装方式。 6.客车供电分别采用DC600V供电及AC380V兼容DC600V供电方式,均采用两路供电,车上设有PLC四合一综合控制柜。 7.空调系统采用车顶单元式空调机组,机组及通风满足160km/h速度运行的要求,在外温+45时保证启动。采暖为铝型材带状电热器,设有不可恢复超温保护装置。电加热采暖分四路控制,可实现温度变化的自动控制。 8.供水系统为车上水箱供水,容积大于1500升,并设有电热温水系统,可满足连续20小时的需要。采用整体式玻璃钢卫生间,内设真空集便器,对卫生环境、车体密封、环保等方面均有非常大的改善。 9.各车脚蹬门为电控气动塞拉门,密封性能好,端门采用电动自动拉门,方便旅客通过,各小间折页门采用防夹手转轴结构,走廊隔门采用大玻璃铝型材结构。各车设信息显示,列车广播,软卧车设呼唤系统,软卧、餐车、高级软卧车设影视系统,全列车设火灾报警装置。餐车设不锈钢电气化厨房设备。 10.列车设有行车安全监控装置,可对列车的转向架状态、车体状态、制动系统状态实现监控。第3章25T型客车制动系统的组成 25型客车制动系统可分为基础制动装置、制动机、空气管路三大部分,此外,25T型铁路客车制动系统还采用了QD-K型气路控制箱、KAX-1客车行车安全监测诊断系统和TFX1X型电子防滑器等新技术装置。本章将对各个部分进行逐个讲述。3.1 基础制动装置3.1.1 基础制动的作用 基础制动装置是指制动装置中产生制动作用的部分,它受空气制动机部分的控制而产生作用。归结起来它的作用: 1.传递制动缸活塞杆的推力(也叫原制动原力)至各闸瓦; 2.将此力增大适当的倍数; 3.保证各闸瓦有较一致的制动力。3.1.2 基础制动装置的种类 按作用方式分,基础制动装置又可以分为“闸瓦制动”、“盘型制动”等形式。 1.闸瓦制动 按闸瓦的配置,闸瓦制动又可以分为单侧制动和双侧制动两种。 (1)单侧制动 单侧制动的基础制动装置只在车轮一侧配置闸瓦,简称单侧制动。目前我国绝大多数货车都采用这种形式。 如图3-1所示。 图3-1 单侧闸瓦制动示意图 单侧闸瓦基础制动装置的构造简单、自重较轻、成本较低、制造方便、便于检查和修理等优点。蒸汽机车、速度较低的内燃机车和普通货车大多用这种形式。这种制动装置在制动时,车轮只受一侧的闸瓦压力作用,使轴箱单元侧受力,易造成轴瓦偏磨,引起热量过大而出现热轴现象。此外,由于制动力受到闸瓦面积和闸瓦承受压力的限制,制动力的提高也受到限制。使闸瓦单位面积承受的压力过大,闸瓦摩擦系数下降,影响制动效果,容易造成闸瓦熔化,这不仅会加剧闸瓦的磨耗,而且还会磨耗闸瓦托,使制动力衰减,影响行车安全,因此闸瓦熔化及磨耗的情况比较严重,这是单闸瓦式基础制动装置的主要缺点。目前在车辆不断向大型和高速方向发展,而闸瓦单位面积的压力不能再增加的情况下,应采用高摩擦系数的合成闸瓦,不改变原有的制动装置就可满足高速运行的要求。1.双侧制动 双侧制动即在车轮两侧均装有闸瓦的制动方式,简称双闸瓦式,也称为双侧制动。 如图3-2所示。 图3-2 双侧闸瓦式制动示意图 双侧制动装置,由于在车轮的两侧都安装有闸瓦,所以闸瓦的摩擦面积比单侧闸瓦式增加一倍,闸瓦单位面积承受的压力较小,这不但能提高闸瓦的磨耗系数,面积大、可降低闸瓦与车轮踏面的温度,延长车轮的使用寿命,减少闸瓦的磨耗量,并可得到较大的制动力。同时由于每轴的车轮两侧都有闸瓦,制动时两侧的闸瓦同时压紧车轮,可以克服单闸瓦式车轮一侧受力而引起的各种弊病。所以,目前一般客车、部分内燃机车、电力机车、特种货车等也都采用双侧制动。但是,双侧制动需要较多的杆件,结构比较复杂,一般侧架式货车转向架不易实现。双侧制动的自重较大、成本较高、检修和制造也比较麻烦。 还有多闸瓦式基础制动装置,即是在双侧制动装置的基础上安装的,只需加长闸瓦托的长度,在一个闸瓦托上安装两块闸瓦就可以了,不需要增加其他部件,就可使闸瓦的摩擦面积比双侧闸瓦式增加很多。虽然由于增加了闸瓦块数使闸瓦压力中心偏离车轮中心水平线的角度较大,使每块闸瓦发生的摩擦阻力会稍有减少,但总的摩擦力还是增大了,故适用于高速运行的列车。2.盘形制动 盘形制动是指在车轴上或在车轮辐板侧面装上制动盘,制动时用闸片压紧制动盘而产生制动作用的制动方式。盘形制动的基础制动装置有两种类型:制动盘安装在车轴上的叫轴盘式,制动盘安装在车轮上的叫轮盘式。轴盘式盘形制动基础制动器的基本结构如图3-3所示。 图3-3 盘形制动(轴盘式)基础制动器示意图 盘形制动基础制动装置的结构比较简单,可以缩小副风缸和制动缸的容积,节省压缩空气,各种拉杆杠杆可以小型化,直接安装在转向架上,能减轻车辆自重,不用闸瓦直接磨耗车轮踏面,可延长车轮使用寿命,制动性能比较稳定,可减少车辆纵向冲动;同时制动缸安装转向架上,制动时动作迅速,可提高制动效率;采用高摩擦系数的合成闸片,可以增大制动力,缩短制动距离,并可延长闸片的使用寿命。目前我国的快速客车大都采用这种制动装置。但由于不用闸瓦直接摩擦车轮踏面,踏面上的油污不能及时清扫,可能降低轮轨间的黏着系数。同时当车轮踏面有轻微擦伤时,不能像闸瓦式制动装置那样利用闸瓦的摩擦来消除这种擦伤,再就是车轮踏面经长期运用而发生材质疲劳,也存在着车轮踏面容易发生剥离的问题。为克服这些缺点,增设了踏面清扫装置。3.1.3 25T型客车基础制动装置 25T型客车采用的是轴盘式盘形基础制动装置,轴盘式盘形基础制动装置的制动盘安装在车轴上,如图3-4所示是25型客车盘形基础制动装置示意图。 基础制动装置采用盘形制动单元,其装置由制动缸内、外侧杠杆、杠杆吊座、闸片托、闸片、闸片吊销等部件组成。 在每根车轴上装有两个制动盘,每个制动盘有一个盘形制动单元,以三点悬挂式悬挂在构架横梁上的制动缸吊座上,中间悬挂点基本上是整个制动单元的重心处,承受全部重量,两个闸片吊承受两块闸片切向力并将此力传递到转向架上,中间悬挂点有带梯形的螺杆,安装时转动螺杆移动制动单元,可使两边的间隙比较均匀。每个转向架有四个盘形制动缸和四个踏面清扫制动缸,并有管系和制动管连接。图3-4 25T型客车盘型基础制动示意图 盘形基础制动装置的的作用示意如图3-3所示。(箭头表示制动时各拉杆的移动方向。）制动时,制动缸活塞受到压缩空气的作用推出活塞杆3,以制动杠杆4中部连接圆销为支点,拉动拉杆11向内侧移动,带动钳形杠杆5,使闸片8压紧制动盘。同时,带动好钳形杠杆拉杆6也向内侧移动,牵动制动盘外侧的钳形杠杆,使外侧压紧制动盘。在制动缸活塞杆推出时,同时带动连接拉杆2,也按箭头指示的方向移动。通过制动缸后杠杆的作用,使钳形杠杆下端向制动盘方向移动,使闸片压紧制动盘;又由于带动钳形杠杆拉杆也向内侧(靠近制动缸)移动,于是带动制动盘外侧的钳形杠杆,使外侧闸片也压紧制动盘。这样就使整个制动装置全部达到制动的目的。 缓解时,由于缓解弹簧的作用,各杠杆和拉杆恢复原位,闸片离开制动盘。3.1.4 盘形制动装置的技术经济优势 盘形基础制动装置的结构比较简单,可以缩小副风缸和制动缸的容积,节省压力空气,各种拉杆可以小型化,直接安装在转向架上,能减轻车辆的自重,不用闸瓦直磨耗好车轮踏面,可以延长车轮的使用寿命,制动性能比较稳定,可以减少车辆纵向冲动,同时制动缸安装在转向架上,制动时动作迅速,可提高制动效率,采用高摩擦系数的闸片,可以增大制动力,缩短制动距离,并可以延长闸片的使用寿命。目前我国的快速客车大都采用这种制动装置。但由于不用闸瓦直接摩擦车轮的踏面,踏面上的油迹不能及时清扫,可能降低轮轴间的黏着系数。同时当车轮踏面有轻微擦伤时,不能像闸瓦式制动装置那样利用闸瓦的摩擦来消除这种擦伤,为克服这些缺点,尚需增设踏面清扫装置。3.2 25T客车车辆制动机3.2.1 我国车辆制动机的安装情况 车辆制动机的主要部件是三通阀或分配阀、控制阀。车辆制动机的名称通常是根据三通阀、分配阀、控制阀的名称来命名的。目前货车使用的车辆制动机的有KC型、KD型、GK型、103型及120型制动机;客车使用的车辆制动机有PM型、LN型、GL型、F8型及104型制动机。其中前三种客、货车三通阀已逐渐淘汰。103型及120型货车制动机,F8型及104型客车制动机成为我国铁道车辆上的主型制动机。3.2.2 货车车辆制动机 103型空气制动机,其总体组成和104型空气制动机基本相同,所不同的是不设制动缸排风塞门,而装有重车调整装置。该装置设在分配阀内,通过传动杆与设在车体两侧的空重车调整手把相配合。通过手把可实现空重车两级不同的制动缸压力的调整。 120型空气制动机于1989年开始研制,在设计制造过程中,吸取了103型分配阀结构和性能方面的优点,同时吸取了国外货车空气控制阀结构和性能的优点,1993年6月通过铁道部技术鉴定,开始批量投入使用,使其比GK和103阀更适合高速重载的要求,是目前主要的货车用空气制动机。120型货车制动机主要由120型空气制动控制阀,空重车调整装置,加速缓解缸、副风缸和降压风缸等组成。3.2.3 25T型客车车辆制动机 客车车辆上使用的制动机有F8型,104型空气制动机,而准高速列车的车辆也采用F8+电控、104+电控制动机。25T型客车车辆采用的制动机主要有F8型车辆制动机或104型车辆制动机两种形式。F8型空气制动机是为了满足旅客列车扩编的需要,提高制动性能,减少旅客列车纵向动力作用,我国80年代研制出了新一代F8型空气制动机。F8型阀采用二、三压力结构阀,其主阀(为二压力结构)具有加快主阀缓解的作用,又是单独设置的紧急制动控制机构,并有阶段缓解和一次缓解的转换功能,能与二压力结构的阀混编。紧急制动作用可靠,且紧急制动波速很高,达到国际先进水平。F8型制动机主要由主阀、中间体、辅助阀、副风缸、附加风缸和工作风缸组成。以下主要介绍F8型制动机主要部件?分配阀的构造与以及F8型制动机的组成。1.F8型空气制动机的组成 F8型空气制动机主要由制动管、集尘器、截断塞门、副风缸、压力风缸、F8型分配阀、缓解塞门、制动缸和组成。如下图3-5所示：图3-5所示 1-制动管;2-集尘器;3-截断塞门;4-副风缸;5-压力风缸;6- F8型分配阀;7-缓解塞门;8-制动缸;9-截断塞门；10-电空阀厢2、 F8型空气分配阀的构造 F8型分配阀由主阀、紧急阀(管座)和中间体三部分组成。 主阀部有主阀,限压阀,副风缸充气止回阀,局减阀,转换盖板等组成。 主阀有平衡阀,主阀杆,小活塞,主活塞,大模板,局减阀套,缓解柱塞,制动弹簧,缓解阀等组成。 主阀的作用是根据制动管压力变化,通过制动管,工作风缸,制动缸三者压力的平衡作用,产生制动机的制动,缓解,保压等基本作用。 限压阀的作用是限制常用制动和紧急制动时的制动缸最高压力。副风缸充气止回阀的作用是沟通制动管向副风缸的充气通路并防止副风缸压力空气向制动管逆流。 局减阀的作用是制动时,使制动管的压力向局减室充气,并防止它向制动缸逆流。 转换盖板的作用是进行一次缓解和阶段缓解的转换。中间体为连接主阀部,辅助阀及管路的连接体,体内有局减室和辅助室两个空腔。 辅助阀属于二压力机构,其膜板下方为制动管的压力,膜板上方可与辅助室相通。其作用是,制动后充气缓解时,起加速主阀的缓解作用.在紧急制动时,使制动管紧急排风的作用3、F8型电空制动机的组成与构造 F8型电空制动机除F8型空气制动系统外,还增设了电空阀箱和截断塞门。电空箱用四个M16的安装螺栓吊装在车下,箱背面有一个穿电线口,以便连接车下的电空制动电路。电线穿入后须包扎好,以防止受潮。电空阀箱内有RS电空阀、紧急电空阀、过渡板及连接电路。电线引入线必须牢固地固定在接线排上。 F8型电空制动机的电空制动采用五线制,即常用制动线、缓解线、保压线备用、紧急制动线和零线。 （1) RS电空阀部分 RS电空阀部分包括RS电空阀体、常用制动限制堵、常用制动电磁阀、缓解电磁阀等,如图3-6所示。 常用制动电磁阀的作用是:电空常用制动时,提高制动管的压缩空气减压速度,加速电空制动作用。缓解电磁阀的作用是:初充气时,沟通压力风缸与制动管的空气通路,提高压力风缸初充气的速度;再充气时,加速压力风缸压缩空气向制动管的逆流速度,达到迅速缓解的目的。(2)放大阀的作用是:在电空紧急制动时,放大副风缸至制动缸的压缩空气通路截面,提高电空紧急制动时副风缸压缩空气向制动缸的充气速度,改善电空紧急制动性能,同时,使制动管与大气相通,产生电空紧急制动附加排风。限压阀的作用是在电空紧急制动时,限制制动缸的过高压力值。电空阀的作用是在电空紧急制动时,控制放大阀的作用。3.3 风源系统 机车风源系统是全列车管路系统的基础,其作用是生产、储备和调节控制压力空气,并向全列车各空气管路系统提供所需的洁净、干燥和稳定的压力空气。这一节主要来介绍制动系统的风源系统。1.机车风源系统的基本构成 无论是电力机车还是内燃机车,其风源系统均由空气压缩机组,空气压力控制器(或调压器)、总风缸、止回阀、高压安全阀、无负荷启动电空阀、空气干燥器(或油水分离器)、塞门及连接管路等部分构成。 1.空气压缩机组(亦称主压缩机组,包括空气压缩机及其驱动电动机)用于生产具有一定压力的压缩空气。为满足牵引长大列车时制动的需要,确保行车安全,一般每台机车上安装两组压缩机组。两组压缩机组既可以同时工作,也可以单独工作。 2.总风缸(又称主风缸)用于储存压力空气。为保证压力空气充分、稳定地供应,机车上必配备容量足够大的总风缸。工作中,总风缸内的空气经总风缸管送至制动机气路系统、控制气路系统和辅助气路系统供其使用。 3.空气压力控制器(或调压器)是利用总风缸压力的变化,自动控制空气压缩机的工作,使总风缸压力空气的压力保持在规定的范围内。当总风缸空气压力达到最大规定值时,自动切断空气压缩机的控制电路,使空气压缩机停止工作,当总风缸空气压力低于最小规定值时,自动闭合空气压缩机的控制电路,使空气压缩机恢复工作。 4.空气干燥器(或水分离器)用于去除空气压缩机生产的压力空气中的油、水、尘埃及机械杂质,并将处理后的洁净、干燥的压力空气送入总风缸储存。 5.无负荷启动电空阀用于减少空气压缩机组在启动过程中的启动负载,以保证空气压缩机组的顺利启动。 6.止回阀用于限制压力空气的流动方向,以防止压力空气向空气压缩机气缸内逆流。3.4 其它技术制动装置3.4.1 QD-K型气路控制箱 1.QD-K型气路控制箱是将车下管路上的各种阀类集成安装在一个气路板上,其结构紧凑,安装方便,维护简单。 2.原理图、正面、背面及安装图3-7图3-7 QD-K型气路控制箱 3.使用和安装方法1)使用方法 总风管供风时,阀1、阀2打开,阀3、阀4、阀5、阀6关闭。 总风管无风时,阀3、阀4打开,阀1、阀2、阀5、阀6关闭。 总风管无风且关车门时,阀5、阀6打开,阀1、阀2、阀3、阀4关闭。2)更换阀类及橡胶垫，更换球心截断塞门 先将气路控制阀箱的外罩取下,用6mm的外六角板手把球心截断塞门的四个6mm的内六角螺钉松开,取下球心截断塞门和橡胶垫。把气路板上球心截断塞门的安装面擦试干净,垫上新的橡胶垫,注意橡胶垫与气孔的位置相对,然后装上球心截断塞门,注意球心截断塞门的定位栓与气路板上的定位孔的位置相对。最后拧紧四个紧固螺钉。 更换止回阀、更换滤尘器、更换管座。 在气路板的正面,首先松开管座上的风管,然后松开管座上的4个6mm紧固螺钉,取下橡胶垫,把气路板上管座的安装面擦拭干净,垫上新的橡胶垫,注意橡胶垫与气孔的位置相对,然后根据气路板上所标注的接口尺寸装上相应大小的管座,最后拧紧四个紧固螺钉,装上风管。装上后罩,恢复原样。 4. 质量技术要求 安装板和所有阀体的材质均为铝合金。试验压力为风压600kPa,保压3分钟,不得泄漏。进入安装板的总风源应设置过滤器。止回阀的压力差应不大于30kPa,且不得逆流。控制箱门安装牢固并便于拆卸,设置安全链以防运行中脱落。【原理说明】 总风管供风时,阀1、阀2打开,其余阀关闭。 总风管无风但车辆不是关闭时,阀3、阀4打开,其余阀关闭。 总风管无风且车辆是关门车时,阀5、阀6打开,其余阀关闭。图3-7 QD-K型气路控制箱3.4.2 KAX-1客车行车安全监测诊断系统 KAX-1客车行车安全监测诊断系统,能够监测诊断车辆运行中基础制动系统作用是否良好,防滑器工作状态是否正常,有无擦伤超限的车轮等这些涉及列车运行中安全的问题。对上述危及旅客列车运行安全主要因素进行实时监测诊断、记录和存储,集中显示和报警,故障定位指导维修; 运行中车载监测诊断系统通过无线通信装置与地面数据管理与专家系统双向通信并和局域网联网,实现客车运用状态的信息化监控和运用状态的动态检修与管理。 KAX-1客车行车安全监测诊断系统在制动方面分为车辆制动监测诊断子系统和防滑器工作状态监测子系统两大部分。 车辆制动监测诊断子系统:检测列车支管和制动管路的风压,诊断制动机的制动/缓解工况;检测各轴制动管风压的制动/缓解动作情况,诊断本车厢制动与缓解过程是否正常。报告有无制动/缓解作用不良、自然制动、自然缓解故障;为列车级综合诊断是否有折角塞门关闭、关门车事件的发生提供诊断数据;报告电空装置指令是否正常;在列车管理器全程记录、存贮诊断事件报告、列车管和制动管路风压的过程数据;在车厢级为防滑器、车辆转向架状态监测诊断子系统提供制动、缓解状态报告。 防滑器工作状态监测子系统:防滑器联网,报告防滑器有无故障,若有故障,则指出故障部位,指导维修;报本车厢防滑器执行防滑保护动作情况;停车状态下,在列车网络管理器上能对任一车厢防滑器执行停车系统诊断试验命令;向车厢总线发送车辆速度(参考速度)和每一百米里程信号。3.4.3 TFX1、TFX1G、TFX1k型电子防滑器1. 概述 制动防滑器是高速制动系统中的重要组成部分,微处理器控制的防滑器则是当今国际上最先进的防滑器。它主要用于装有盘形制动或其它单元制动机的四轴客车制动系统中,也可用于机车作为防空转和防滑装置。防滑器的主要功能: 制动时能有效地防止轮对因滑行而造成的踏面擦伤。 制动时能根据轮轨间粘着的变化调节制动缸压力,从而实现调节制动力,充分利用轮轨间的粘着,得到较短制动距离。1)TFX1型防滑器的组成 TFX1型防滑器系统配置如图3-8所示。图3-8 TFX1型防滑器的组成 速度传感部分 它是一个速度脉冲信号发生器,由速度传感器及感应齿轮所组成,该装置的结构原理如图3-9所示。感应齿轮安装于车轴端部,传感器安装于轴箱盖上。这是一种非接解式的传感器,当车轮转动时,它能产生频率正比于运行速度的电脉冲信号。 TFX1型防滑器中采用了永磁式磁电传感器,感应齿轮与轴承压盖做成一体,齿轮共有90个齿,即车轮每转一圈产生90个脉冲信号。传感器径向安装在特制的轴箱盖上,其端部与齿轮顶部保持1mm左右的间隙。当齿轮旋转时,齿顶齿谷交替通过传感器,切割磁力线,即在传感器输出线圈上感应出相应的脉冲信号。 TFX1型防滑器主机 主机是防滑器的控制中心,它接收四路速度传感器的速度脉冲信号,通过对该信号的调理、计算、比较,做出各种决策,控制各防滑排风阀发生相应的动作,使相应的制动缸排风或充风。图3-9速度传感器安装示意图 防滑器系统组成原理示意图如图3-10所示。图3-10 防滑器系统组成原理示意图 主机CPU采用十六位单片机,ROM为32KB,RAM为8KB,EEPROM为2KB,Watch Dog用于主程序的运行监督。 主机的工作过程是,速度传感器FS1-FS4产生的速度脉冲信号经速度部件调理后变成一定宽度和电平的系列脉冲,通过速度输入接口送入CPU。CPU发出的指令通过电磁阀控制接口实现对各轴防滑排风阀的相应控制,使相应的制动缸排风或再充风。 本机采用软硬件结合故障诊断及切换技术。速度部件诊断单元用于对四路速度传感器的诊断,防滑排风阀诊断单元用于对四个防滑排风阀的诊断与切除功能。 本机参照STD总线标准采用我们自行设计的总线结构。 防滑器主机电源由直流48V提供,设有极性保护,瞬态干扰滤波网络及自动通断环节。在车电42伏至64伏电压变化范围内,本系统能稳定可靠的工作。 主机面板设有三个功能按钮,即“诊断”、“显示”和“清除”。主机面板上设1个电源灯和1个两位LED显示器。 防滑排风阀是防滑器的执行机构,本防滑排风采用双电磁铁间接作用的结构原理,安装于空气分配阀与制动缸之间的连接管路上,根据主机的指令,控制相应的制动缸的排风和再充风。 防滑排风阀的作用原理如图3-11所示,在该集成阀中有2个电磁铁和2个膜板阀,工作过程中2个电磁进行不同组合的激磁,使2个膜板阀发生不同的作用,以实现不同的控制。该阀的空气通路直径不小于12mm,完全适应于防滑器的快速控制要求。图3-11防滑排风机工作原理图 压力继电器 压力继电器是实现电源自动通断功能的主要元件,安装于车辆列车管上。它由1个膜板活塞、活塞顶杆、压力调整弹簧及1个微动开关组成。通过高速弹簧的压力,可使列车管压力达到 要求数值时,膜板活塞上移,通过活塞顶杆推动微动开关,使其常开触点闭合,常闭触点断开,通过主机内部线路使主机电源接通;当列车管压力低于弹簧调整值时,微动开关恢复原状,常开触点断开,常闭触点闭合,触发主机内部的定时线路,经过一定时间后切断电源。第4章 25T型客车车辆制动系统的工作原理 制动系统,其目的是要达到机车和车辆的制动, 那么如何控制机车车辆制动呢?使车辆制动的流程是:司机通过大闸使电空阀来控制均衡风缸,中继阀再通过均衡风缸内的气压来决定制动管的充排气,当制动管充气时,车辆分配阀来控制车辆制动缸排气,从而达到车辆缓解,当制动管排气时,车辆分配阀来控制车辆制动缸充气,从而达到车辆制动。4.1 F8型空气制动机的工作原理 减压制动：当列车分离或拉动车前阀时，由于制动主管的压缩空气向大气排出，压力突然降低，就可以自动地产生紧急制动作用，使列车立即停住，以防事故的发生或扩大。 第二，这种装置在制动过程中不是直接用总风缸的压缩空气送入制动缸，而是与先贮存在副风缸内的空气送入制动缸起制动作用，因此称为“间接制动”。 间接制动：能使列车前后车辆的制动作用不至于差别过大，使整个列车能平稳的停下来。 空重车调整装置：当空重车转换手把放在空车位置时，一部分压缩空气进入降压风缸，使制动缸中产生较小的制动力；当转换手把放在重车位置时，降压风缸不起作用，压缩空气全部进入制动缸中产生较大的制动力。 缓解阀：为使制动着的车列缓解，可以拉动副风缸上的缓解阀，使副风缸的压缩空气经缓解阀排出，副风缸内的空气压力低于列车主管的空气压力，三通阀的主活塞就动作，滑阀随其移动，使制动缸内的空气排出大气，闸瓦离开车轮而缓解。 缓解原理，当司机将制动阀放在缓解位置时，总风缸的压缩空气进入制动主管，经制动支管进入三通阀，推动主动活塞连同滑阀向右移动，打开充气钩，使压缩空气经充气钩进入副风缸，直到副风缸内的空气压力和制动主管内的压力相等为止。在三通阀主活塞移动的同时，和他连在一起的滑阀也跟着向右移动，使得制动缸内的压缩空气经过滑阀下的排气口排出，于是制动缸活塞被弹簧的弹力推回原位，使闸瓦离开车轮而缓解。 新型空气制动机为了适应车辆向大吨位、高速度方向发展，我国铁路已大量生产、装用新型空气制动机，新型空气制动机除增设一个工作风缸，用空气制动阀代三通阀外，其余部分和上述空气制动机基本相同。新型空气制动机具有制动作用迅速、灵敏度高、制动力强，无论在常用制动还是紧急制动时都能缩短制动距离，有利于提高列车运行速度；列车前后车辆制动力比较一致；制动平稳，操纵方便，确保行车安全；便于检修等优点。装有新型制动机的车辆能与装有普通制动机的车辆混合编组使用。4.2 25T型客车电空制动系统的分析