气压式挂车制动传动装置.doc

20.11 气压式挂车制动传动装置 汽车拖带挂车时，挂车必须装有可靠的制动装置，以保证行车安全。当主车有压缩空气的气源时，挂车采用气压制动装置。 一、对挂车制动系统的要求 1.挂车制动应与主车同步制动，或略早于主车制动。否则，制动时挂车将冲撞主车，甚至产生汽车列车折叠(轴线偏斜)的危险现象； 2.当挂车因故自行脱挂时，挂车应能自行制动。 由于挂车离主车气源很远，为了减少挂车制动系的滞后时间，挂车上应加装有贮气筒和继动应急阀。继动应急阀由主车上的挂车制动控制阀来控制，而挂车的制动控制阀又由主车的制动控制阀操纵，此谓间接操纵。也可以将主、挂车的制动控制阀制为一体，用踏板机构直接操纵(复合式制动控制阀)。这样，可减少压缩空气的转换次数，缩短挂车制动的滞后时间，甚至可略早于主车，从而减轻制动时挂车对主车的冲撞。 二、类型 对挂车继动应急阀的控制方法，有放气制动(或称降压制动)和充气制动(或称升压制动)两种。 1.放气制动 如图20-80所示。放气制动是主车与挂车之间仅用一根软气管连接，既作充气用，又作放气用。不制动时，通过该管和挂车继动应急阀2向贮气筒3充气；制动时，通过挂车制动控制阀将该管的压缩空气泄入大气。同时，挂车继动应急阀使挂车贮气筒3向其制动气室充气制动。显然其制动气压只能低于主车的充气压力。 图20-80 放气制动的挂车制动管路 可见，“一管两用”的单管制，放气便不能充气，将导致顾此失彼，下长坡时制动频繁，挂车贮气筒内的压缩空气得不到及时地补充，制动强度将逐渐降低。压缩空气在进入挂车制动气室前要经过多次的转换，造成挂车制动滞后于主车，制动中有冲撞现象。因此，放气制动多用于轻型挂车。 2.充气制动 如图20-81所示。充气制动是主车与挂车之间用两根软气管连接，一根软管将主车气源通过挂车继动应急阀的充气腔和挂车贮气筒连通，是对挂车贮气筒不断充气的管路；另一根软管是控制管路，从主车上的挂车制动控制阀引出，与挂车继动应急阀的控制腔连通。如果主车制动控制阀无专设的挂车制动控制阀，挂车的控制管路可与主车制动控制阀的前桥控制管路连接，以协调主、挂车制动时间的早晚。或在前桥管路和后桥管路之间，并联双通单向阀，两管路能共同控制挂车制动控制阀。 图20-81 充气制动的挂车制动管路 可见，“一管一用”的双管制，能使挂车贮气筒始终保持与主车贮气筒相等的气压，挂车制动反应及时，主挂车制动能协调一致，在国外称之谓“无穷尽性”制动系统。因此，充气制动多用于重型挂车。 为了避免将两根软管错误连接，多在软管连接头处涂上不同颜色(黄与红色)。 三、放气制动的挂车制动传动装置 1.组成和构造 图20-82所示，为间接操纵的挂车制动传动装置的组成。 (1)前分离开关(即三通阀)装在主车的尾部软管接头之前，用来接通(拖挂时)或切断(不拖挂时)通往挂车的管路；后分离开关装在挂车上，用来接通管路或使挂车脱挂时自行解除制动。有的后分离开关和挂车继动应急阀合为一体，使挂车管路更为筒单。 (2)软管接头用来连接主车和挂车的管路，它由前后接头两部分组成。前接头位于主车前分离开关的后端，接头的连接采用旋转扣接法。前接头中设有单向阀，扣接后即顶开通气，分离时即关闭，防止主车管路泄气。 (3)挂车制动控制阀1装在主车的尾部。其作用是在不制动时向挂车贮气筒定值的充气；制动时间接地随主车制动控制阀传来的渐进随动气压控制挂车继动应急阀工作。其孔口a接主车贮气筒，孔口b接主车制动控制阀输出管路，孔口c通大气，下气室经主车制动控制阀通大气。芯管4上固装了两个活塞(或两个橡胶膜片)，将阀内腔分隔成d、e、g、f四个气室。平衡弹簧1位于控制活塞2的下室，其上端支承在芯管下端，其下端经弹簧座支承在调整螺杆14上。旋转调整螺钉可调整弹簧的预紧力，以保证平衡活塞3上面气室e和挂车充气管路中的气压为规定值(0.5mpa)。 (4)继动应急阀安装在挂车上。由阀体、活塞8、芯杆9、进气阀11和排气阀13组成。活塞8上的橡胶皮碗与芯杆固接，唇口朝下与阀体内腔活动配合，它将内腔分隔成上下两个气室h和k，h室与充气管路相通，k室通挂车贮气筒，并能通过三通式分离开关与h气室相通。 带橡胶密封圈的管形进气阀11其内孔可沿芯杆9的轴颈滑动，该阀的外圆柱部分与进气阀座的中心孔形成环形气体通道。进气阀利用弹簧10通过弹簧座将阀压向下方的阀座，封闭气室k和l的通道。 排气阀座弹簧12将弹簧座压于橡胶排气阀7上，碟形排气阀13以其中心孔与芯杆固接，阀的上端与进气阀管的下端保持一定间隙，该间隙略大于排气阀的最大开度。排气阀的上腔室l与挂车制动气室相通，而排气阀下腔室通气孔m与大气相通。 a)不制动状态 b)制动状态 图20-82 间接操纵的挂车制动传动装置i-挂车制动控制阀；-分离开关；-软管接头；-挂车继动应急阀；-挂车贮气筒；-挂车制动气室；-充放气共用管路；1-平衡弹簧；2-控制活塞，3-平衡活塞；4-芯管；5-阀门；6-通气塞；7-橡胶排气阀座；8-活塞；9-芯杆；10-进气阀弹簧；11-进气阀；12-排气阀座弹簧；13-排气阀门；14-调整螺杆2.工作情况 1)不制动时(图20-82a) (1)不制动时，向挂车贮气筒充气。在平衡弹簧1的作用下，芯管4连同控制活塞2和平衡活塞3处于最高位置。芯管口端面紧压着阀门5，并将它顶离阀座，进气阀开启。主车贮气筒中的压缩空气便经孔口4、平衡气室e、共用管路充入挂车继动应急阀的上气室。进入h气室的压缩空气将活塞8连同芯杆向下推动，使进气阀11关闭，排气阀13开启。此时，皮碗边缘在气压作用下向中心推压，在皮碗与壳体间造成间隙，压缩空气通过此间隙经气室k充入挂车贮气筒。 (2)随着充气过程的进行，挂车贮气筒、共用管路及气室e中的气压逐渐增高。当向下的总压力超过平衡弹簧1的预紧力时，平衡弹簧被压缩，平衡活塞3、芯管及进气阀即相应下移，进气阀5的开度预p逐渐减小。当充气压力达到规定值时，进气阀关闭，充气过程即告结束。此时，平衡活塞3上的气压作用力正好与平衡弹簧1的张力相平衡，平衡活塞停止下移，处于“双阀关闭”的平衡状态。 2)制动和维持制动时(图20-82b) 踏板踩到一定位置，从制动控制阀来的具有一定值的制动气压，通过b口输入f气室。气压作用力破坏了e室气体压力与弹簧1张力的平衡而推动控制活塞2下行，压缩平衡弹簧1，使芯管4下移，先关闭阀5开启排气阀，气室e和两用管路中的压缩空气便经芯管4和排气口c排气降压。随着e气室气压的降低，活塞3则逐渐上升，直到芯管与阀门5重新接触，即重新出现“双阀关闭”的新的平衡状态(即e室和f室气体压力之和与弹簧1张力的平衡)。若踏板自上述位置继续踩下至某一位置，控制活塞上方f气室的气压将增大至某一较高数值，在引起重复进行排气过程后，平衡活塞3上方e气室的气压将相应降低某一较低数值。两活塞上气压的升降是等比例的，直至输入的控制气压等于充气管路中的气压为止。 在制动时(图20-82b)，两用管路和继动应急阀h气室中的气压已成为控制压力。当此控制压力受挂车制动控制阀的控制而降低时，活塞8皮碗由于下方气压的推压而重新接触阀腔内壁，恢复其密封作用。活塞8连同芯杆9即在两气室k和h的气压差作用下上移。首先使排气阀13压靠在橡胶阀座7上而关闭，然后压缩弹簧12，带动弹簧阀座7内边缘上拱，进而排气阀上端面与进气阀下端面接触，并将进气阀顶离其阀座而开启。此时，挂车贮气筒的压缩空气便经气室k、进气阀和气室f充入挂车制动气室。随着制动气室和l气室的压力逐渐上升，排气阀门13和弹簧阀座7所受的向下的气压作用力与弹簧12的力便推使芯杆9和活塞8逐渐下移，直到进气阀11重新落座为止。此时，继动应急阀即恢复到“双阀关闭”的平衡位置。挂车制动气室和l气室的气压，等于气室k和h的气压差。h气室压力降得愈低，活塞8和排气阀上升的程度愈大，使“双阀关闭”达到平衡位置时所需的l气室的压力愈高。即制动气室和l气室压力的升高与h气室压力的降低是成比例的。因此l气室与f气室是成正比增减的。即挂车制动气室内的制动气压，在正常制动的情况下，是与制动踏板行程和踏板力成正比。 3)放松制动时 挂车制动控制阀f气室的压缩空气经主车制动控制阀排入大气，平衡弹簧1使控制活塞和芯管离开平衡位置上移，顶开进气阀，又恢复充气过程。此时，主车气源即很快使继动应急阀h气室的气压上升到规定值，推动其活塞、芯杆在上一平衡位置下移，排气阀开启，挂车制动气室中的压缩空气从m孔排入大气。继而对挂车贮气筒进行充气，以补偿该气筒在上述制动过程中压缩空气的消耗，直至恢复到规定气压值为止。 4)脱挂时自行制动 挂车因故脱挂，两用管路即被拉断，继动应急阀h气室中的压力急速降低为大气压力，活塞8和芯杆9上移，首先关闭排气阀，继而开启进气阀，挂车制动气室即充入与贮气筒压力相等的压缩空气，使挂车受到紧急制动。要想推动挂车，必须先解除制动，须将挂车上的分离开关顺时针旋转900(从图上看)，使h气室和大气隔绝，并与k气室相通，贮气筒内的压缩空气向h气室充气，活塞上下压力相等。在l气室的气体压力作用下，打开排气阀，放出制动气室的压缩空气，使挂车制动解除。 在挂车和主车重新挂接好后，应将两车上的分离开关都转回到开启位置。 四、充气制动的挂车制动传动装置 对挂车采用充气制动的方案时，需装用充气制动复合式制动控制阀，其中一腔用于挂车。 1.充气制动与放气制动的挂车继动应急阀功能的区别 (1)放气制动的挂车继动应急阀具有：充气行车随动制动快速解除制动脱挂应急制动等四个功能。 (2)充气制动的挂车继动应急阀具有下列五项功能： 对挂车进行安全制动如挂车贮气筒的充气压力低于0.4mpa时，不能起步行车； 对挂车贮气筒不断充气解除了安全制动后，如挂车贮气筒气压仍低于主车贮气筒气压，就继续充气，直至两气筒气压相等； 灵敏地对挂车进行行车随动制动能使挂车制动气压随主车控制气压渐进地变化； 对挂车脱挂时进行应急自行制动对挂车应急制动时，也是放气(降压)制动方案； 放松制动时将挂车制动气室的压缩空气就近、快速地泄入大气。 2.充气制动的挂车继动应急阀的构造 图20-83所示，为充气制动的挂车继动应急阀。该阀由阀体1、上盖2、继动活塞3、应急活塞6、进排气阀门5、4、单向阀7等组成。共有四个管口a、b、c、d，一个排气口e，三个工作气室f、g、h和进气阀门导向座10上面的通气承压气室。图示为主挂车的充气和控制两连接软管接头分开，且挂车贮气筒放空时的阀内各构件相对位置。此时，大面积继动活塞3及固定在其下端的排气阀门4、进气阀门5(兼充排气阀座)均在进气阀门弹簧9作用下处于最高位置。中空的应急活塞6(兼进气阀座)在平衡弹簧11的作用下也处于最高位置。此时，进气阀开启，排气阀和单向阀7关闭。 图20-83充气制动的挂车继动应急阀1-阀体；2-上盖；3-继动活塞；4-排气阀门；5-进气阀门；6-应急活塞；7-单向阀；8-单向阀弹簧；9-进气阀门弹簧，10-进气阀门导向座；11-平衡弹簧；12-下盖；a-通主车贮气筒口，b-通主车控制管路口；c-通挂车贮气筒口；d-通挂车制动气室口；e-排气口；f-行车制动控制气室；g-出气室；h-应急制动控制气室 2.工作情况 1)充气和对挂车进行安全制动 图20-84a，汽车与挂车的充气管路和控制管路分别接通时，压缩空气自充气管路流入孔口4，推开单向阀7，经阀体1和应急活塞6上的通气孔进入应急活塞下方气室。由此，压缩空气一方面经孔口c充入挂车贮气筒；另一方面经开启的进气阀和孔口d充入挂车制动气室，使挂车开始进入暂时制动状态。这称为安全制动。与此同时，自孔口a进入的压缩空气还充入应急活塞6上方的应急制动控制气室h，推动应急活塞6下行，导致进气阀开度逐渐减小。当孔口a压力达到(0.30.35)mpa时，进气阀关闭，挂车制动气室的安全制动压力达到最高值。随着孔口a进气压力继续升高，应急活塞也继续下移，使排气阀开启。于是挂车制动气室开始排气，安全制动压力随之下降。当进气压力达0.4mpa左右时，安全制动完全解除，可使列车起步行车。但挂车贮气筒仍继续接收充气(图20-84b)，直到其压力等于主车贮气筒压力为止。 具有安全制动功能，是充气制动继动应急阀的特点，其作用是保证在挂车贮气筒压力达到最小安全值以前，汽车列车不可能起步行驶。 2)行车制动时 充气制动的挂车制动控制阀(或主车阀)输出的控制气压，自b口进入行车制动控制气室f，继动活塞3受压下移，关闭排气阀门4，并压开进气阀门5。于是挂车贮气筒向挂车制动气室充气(图20-86c)。与此同时，作用在进气门导向座10的压力迫使应急活塞下移，逐步关小进气阀门的开度。当出气室9的压力达到与控制气压相应的值时，进气阀即关闭而保持平衡状态。当控制压力降低(或升高)时，上述平衡状态被破坏，继动活塞和排气阀门上升(或下降)，打开排气阀(或进气阀)。挂车制动气室便排气降压(或充气升压)，直至与控制压力相应为止。这样便实现了对挂车制动的渐进随动控制。 图20-84 充气制动的挂车继动应急阀工作情况图(图注同图20-83) a)充气和安全制动；b)解除安全制动和行车继续充气；c)行车制动；d)脱挂后应急制动 3)挂车摘挂或脱挂时 充气管路和应急制动控制气室h中的气压急降为大气压力，单向阀7即自行关闭，将挂车贮气筒与孔口a的通路切断。应急活塞6在平衡弹簧的作用下，急速升到最高位置，先关闭排气阀，进而打开进气阀，挂车贮气筒即向挂车制动气室充气而实现应急制动(图20-86d)。可见，充气制动的挂车继动应急阀的应急制动控制方式仍然是