浅析YZ_1型空气制动系统的两个缺陷与改进_方健康

1、浅析YZ-1型空气制动系统的两个缺陷与改进方健康昆明中铁大型养路机械集团有限公司摘 要:本文介绍了大型养路机械采用的YZ-1型空气制动系统使用的YZ-1型自动空气制动机,并分析了其总风压力调整困难与制动压力安全阀调整不可靠两个缺陷,提出了相应的改进措施。关键词:YZ-1、空气制动、调压阀、安全阀一.前言我公司的大型养路机械采用了YZ-1型空气制动系统。该系统都是通过柴油机带的空气压缩机经过压力调节器和安全阀使总风缸贮有一定压力范围的压缩空气,然后供给气动及制动系统的用风。为进一步使大型养路机械的空气制动系统得到完善,根据调试及用户的意见反馈有必要对该系统进行分析和讨论。二.YZ-1型自动空气制

2、动机简介YZ-1型自动空气制动机是经过铁道部科研部门与我厂的共同努力,专为大型养路机械开发的空气制动机。YZ-1型空气制动机是参照DK-1型电空制动机设计的。它利用了DK-1型电空制动机中的空气制动阀既能控制单机运行(当单独制动阀使用、又能控制全列车制动(当自动制动阀使用的特性,并局部保留电控操纵的特点,取消了对大型养路机械不必要的冗余功能如过充缓解、重联补机等功能,将制动机结构加以简化。YZ-1型空气制动机的作用原理框图如图1所示。空气制动阀(用作自动制动阀 均衡风缸 中继阀 列车管压力 YZ-1型空气制动机在控制全列车运行时,用作自动制动阀的空气制动阀实施均衡风缸的压力控制;中继阀根据均衡

3、风缸的压力变化,使列车管的压力产生相应的变化;分配阀响应列车管的压力变化,产生制动和缓解的控制。控制单机运行 YZ-1型空气制动机在控制单机运行时,用作单独制动阀的空气制动阀实施作用管的压力控制;再通过分配阀均衡部去控制制动缸压力的变化,从而实现制动与缓解作用。三.YZ-1型空气制动系统的两个缺陷与改进(一总风压力调节器(90201调整困难。1.原因分析 原因一:压力调节器(90201标定范围为650800kPa,与总风要求的600 kPa20kPa700 kPa20kPa 范围下限不符;原因二:调试方法不正确。下面我们根据其工作原理来分析正确的调试方法。大型养路机械目前普遍采用的总风压力调节

4、器是Plasser 公司提供的90201阀。其标定范围为650800kPa,原理结构如图2所示。我们先来分析它的工作原理:从进气口进入的压力空气具有干燥器出口的压力。当系统压力达到系统上限值P 上=720Kpa 时,此时有P 上.A1=G+K.x。其中A1为阀芯与下阀口的包容面积,G为阀芯的重量,K为弹簧曲度系数,x 为弹簧压缩量。顶开阀芯的下阀口,并使其上阀口迅速向上运动与外圈的下底面接触。这时,进口压力空气到达出气口控制风控排风阀及干燥器排风排水。当系统压力逐渐下降达到下限值P 下=640Kpa 时,此时有 P 下.A2=G+K(x+a。其中图2 90201调压阀A2为阀芯下底面面积,G为

5、阀芯的重量,K为弹簧曲度系数,(x+a为弹簧压缩量。阀芯在弹簧力的作用下,上阀口与外圈阀口分离,这时,出口与进口的压力空气通过内圈的中心孔从顶部排向大气,阀芯的下阀口阀口迅速向下运动关闭进口。这时,风控排风阀及干燥器停止排风排水。根据以上分析,我认为正确的调压动作应该是:先松开并紧螺母,然后将外圈退出几圈,再用内圈调定压力上限:内圈外调,上限压力降低;内圈往内调,上限压力提高。上限值调好后,用一字螺丝刀并住内圈,再用专用扳手调整外圈调定压力下限:外圈往内调,下限压力降低;外圈外调,下限压力提高。在调整时,还要注意掌握一个要点:高低压要交替逐步调整,不能首先将上限或下限值调定。调定时必须用随机的

6、专用扳手进行,调整完毕后,一定将锁紧螺母并紧。2.改进方法由于压力调节器(90201标定范围为650800kPa,与总风要求的600 kPa20kPa700 kPa20kPa范围下限不符。因此,解决此问题的最好办法就是将调压阀重新选型。经过与各气动供应商联系,我们无法找到此类带压力范围的调压阀,为此,经过分析研究,我们将总风压力的调整原理进行了改动。其原图及改动图如图3所示。 1-空气压缩机;2-冷凝管;3-安全阀;4-排水集尘杯;5-气控排风阀;6-干燥器;7-单向阀;8-调压阀(90201;9-截断塞门;10-压力开关(KP36;11-电磁阀(VP342-5DZB图3我们将压力的调整范围转

7、换成了控制电磁阀的电信号,因为压力开关只感应压力,不怕压力风里存在的灰尘、颗粒,使得压力范围的信号处理变得比原先的90201阀所采用的直接处理方式可靠而且准确。压力开关可选用Danfoss公司生产的KP36或SMC公司生产的ISG130-030,电磁阀可选用SMC公司的VP342-5DZB两位三通电磁阀。目前,该方案已经在我公司第二批生产的三台QQS550清筛机上装车试验,试验结果非常好。另一方面,改用此方案后,成本比原来使用90201调压阀节约近2000元人民币。我们将在试验期考核完成后,若无问题就将以报告形式报请公司推广到我公司其他车型。(二制动压力调整不可靠。1.问题的提出及分析YZ-1

8、型空气制动系统采用了在外接容积室上安装一个安全阀来实现最高制动压力的控制。即单机运行时,将其控制压力调定为紧急制动压力45010kPa;作为辅机被连挂运行时,将其控制压力调定为连挂制动压力180220kPa 。但由于其本身的结构原因,导致使用时,经常出现泄漏或调压不稳定的现象,使大闸出现制动后无法保压(其结构图见图4。另外在实际使用时,将上述两个压力 转换的操作也较困难。根据该安全阀的设计,其压力应该在试验台上调定,并用铅封封口,并不是随便可调的。即使允许调整,操作者必须在车上实施制动后通过拧动调整螺母,分几次调试,在非附挂状态时又要同样步骤恢复,有时两种运行状态需要频繁转换,更增加了调试工作

9、量。而且在调整安全阀时会大量用风,必须本机供风才能进行。另外,对安全阀的调整需要有一定的专业知识,调整时对压力的调试不易把握。这些都造成了在实际应用中,较多的用户在主辅车转换时,基本上对安全阀不作调整,使得连挂途中由于制动力过大,造成轮对踏面擦伤等现象并有可能危及行车安全。并且,当压力调整为180kPa 低压时,此时弹簧力较小,盖形螺母不能较好的锁闭调整螺母。例如:QQS550清筛机3号车在发运途中出现附挂回送制动压力由于安全阀锁紧不可靠,导致压力不在调定范围之内,影响了行车安全及车辆寿命。2.解决的方案方案一:采用双级安全阀系统。在目前的外接容积室与安全阀之间增加一个三通,在增加的这一路上加

10、一个截断塞1-阀;2-阀杆;3-调整弹簧;4-盖形螺母;图4 安全阀门和一个调定180220kPa压力的安全阀。这样做将使主辅车转换的工作变得轻松而可靠。我们只要将两个安全阀的压力分别调定后,将锁紧螺母拧紧,必要时加铅封。这样作为单机运行时,我们将旁通一路的截断塞门关闭;作为辅机被连挂运行时,我们将旁通一路的截断塞门打开即可。此方案可使用于我公司已生产车型的简单改造。但未能彻底解决安全阀易泄漏的故障特点。方案二:对109分配阀进行改型设计此方案将完全取消安全阀,但是前提是必须与眉山厂进行技术合作,改进出适应我公司大型养路机械空气制动系统的分配阀。我们与眉山车辆厂技术中心在2002年8月对此进行

11、了交流与实验。简述如下:一. 109A型空气分配阀静态试验。(1109A型空气分配阀与以前的109型空气分配阀相比,主要有以下两个方面的变化:a. 取消极易泄漏和开闭压差达不到TB2057-89要求的安全阀,增设压力控制部,将紧急制动时机车制动缸压力准确控制在45010kPa。使DK-1A型制动机的紧急制动安全性能大大提高。b. 增设单缓阀部。紧急制动后,当司机下压空气制动阀手把单缓机车时,单缓阀自动切断总风与增压阀的通路,使增压阀及时复位。不但使作用管的压力顺利排出,确保制动缸压力缓解到零,而其可以取消增压节流缩堵,以缩短紧急增压时间。确保了DK-1A型制动机的单缓性能。(2装车静态试验分析

12、。由于增设了压力控制部,这使得109A型空气分配阀体积有所变化。虽然安装方式不变,但安装的高度空间比原来多了100mm左右。因此,装车静态试验是在SPZ-200配碴车上进行的。通过试验,我们得出以下几条结论:a. 取消容易泄漏的安全阀,增设压力控制部后,紧急制动时机车制动缸压力能够准确控制在45010kPa,并且同原来相比,因安全阀排气引起的气压波动消失了。b. 由于控制方式的不同,当装有109A型空气分配阀的车作为被动车之后,主车作常用制动时,被动车的制动压力不能被调整为180kPa220kPa。c. 增设单缓阀部对缩短单缓时间的功能在试验中不明显。其余制动性能与原来的109型空气分配阀基本

13、相同。(3针对我厂车型提出的方案分析。a. 方案一：为解决主车作常用制动时，被动车的制动压力不能被调整为 180kPa220kPa 的问题，采用类似空重车转换阀的形式通过改变容积配比变化实现 主动车与被动车的制动压力变化，此方案不在需要容积室上的安全阀。但要求所有 车型的总容积室容量变化范围必须很小。此要求，我们的车型基本是能够满足的。 b. 方案二：将现有紧急制动安全阀换为可靠性较好的橡胶密封式安全阀，在其与容 积室之间加装一件折角塞门并将其压力调定为 180kPa220kPa。 当此车作为被动车 时打开折角塞门，使安全阀起作用。主车状态运行时，关闭折角塞门。此方案我 们认为可行性比较高。 对于上述两种方案， 我们将与眉山车辆厂技术中心继续进行技术交流并根据我们的 具体要求进一步给出详细的改进分析报告并再次进行装车试验。另外，我们也正在考虑 将压力控制部设置于外部管路并将空重车转换改进为气动控制的方案。 这样可使 109 型 空气分配阀的改进实