铁路货车制动技术.ppt

1、2015 年 6 月,铁路货车制动技术及制造工艺,制动：人为地使列车减速或使在规定的距离内停车即称为“制动”，反之，对已经施行的列车解除或减弱其制动作用，均称之为“缓解”。 制动装置：为使列车能施行制动和缓解而安装于列车上的由一整套零部件组成的装置，称为“列车制动装置”。产生制动原动力并进行操纵和控制的部分叫作“制动机”。传送制动原动力并产生制动力的部分称为“基础制动装置”。,有关制动的概念,一、列车制动基础知识,例如一列牵引重量4000吨，以时速72公里运行的货物列车如果没有制动机，仅靠空气的阻力和车辆运行的阻力（在时速72公里时，每吨的阻力约为3公斤）来停车，则由计算公式得知，需要经过11

2、.3分，运行6803米，才能停车。,计算公式 S=T/w t=VQ/gw,S-列车惰性运动的停车距离（米） t-列车惰性运动的停车时间（秒） w-列车所受阻力（公斤） Q-列车重量（公斤） V-列车运行速度（米/秒） g-重力加速度，其值为9.8米/秒2 T-列车动能（公斤*米），其值为T=QV2/2g,制动装置的几个主要指标,列车制动装置的分类,电空制动机是未来重载列车的发展方向，虽然仍以压力空气为动力，但由于采用电气操控，在长大货物列车上，可缩短制动空走时间和制动距离，极大提高制动、缓解波速，减少冲撞。目前较为常见的是有线ECP系统，在国外应用已较为成熟普遍推广，我国的KM98等大轴重车上

3、也采用电空制动。,电空制动,空气制动机的分类,直接作用式：120、120-1. 间接作用式：103、104、120AK,基础制动装置的分类,1915年1956年,1956年1978年,1978年1993年,1993年,1865年1915年,二、我国铁路货车制动装置的发展,制动时，压力空气从机车的总风缸通过列车管直接进入制动缸。,直通式制动,缺点： 制动波速、缓解波速极低，列车冲动大 列车分离后制动失效,1865年,1915年,引进日本的KC、KD型三通阀， 即我公司前身30年代生产的K1、K2阀,K1、K2三通阀,副风缸,操纵阀,车辆编组2030辆，总重量5001000吨,K1阀+6”/8”制

4、动缸单车载重30t以下 K2阀+10”/12”制动缸单车载重50t以下,特点： 司机一人操纵（制动、缓解、保压） 二压力直接作用式，有6个作用位置 具有局部减压作用 具有紧急制动作用,1915年,1949年,缺点： 没有空重车调整，重车制动率仅20% 制动力较小，不满足50t以上货车的需要 保压位没有制动补风功能,在K1、K2阀基础上改进为GK型三通阀,GK阀+14”制动缸单车载重50t,副风缸,操纵阀,引进失败,车辆编组50辆以上，总重量2500吨,GK三通阀,1956年,1957年,特点： 基本功能和作用位置与K2阀相同 配用14”制动缸，制动力增大 附带两级手动空重车调整装置，重车制动率

5、提高 非常制动时制动缸压力分三段上升，适应较长编组列车,三压力作用阀，与我国当时的两压阀不能混编,引进前苏联MT135阀,副风缸,降压气室,截断塞门,远心集尘器,GK阀,缓解阀,空车 安全阀,空重车 转换塞门,14”制动缸,以GK阀为核心的空气制动系统,GK阀配套基础制动系统,特点： 无闸调器，人工调节拉杆孔 棘轮链条式手制动机,棘轮链条 手制动机,闸瓦间隙调节孔,结构 特点,GK阀系统的结构和生产工艺,金属密封：GK阀涨圈鞲鞴、滑阀，安全阀阀口、折角截断塞门的锥芯等 灰铸铁阀体阀盖：制动缸缸体、端盖，GK阀体、塞门体等 灰铸铁阀体压装铜套：GK阀滑阀套，安全阀阀套,工艺难点,金属密封件研磨

6、铸铁阀体阀盖的气密性 铜套压装部位的气密性 性能试验装备 生产效率,手工研磨,浸石蜡,手动试验台（701）,GK阀加工线（自行设计制造）,体套车磨一体加工,103型分配阀,1962年,1965年,提出设计任务,专项试验 运用考验 罐车 机械保温车,1971年,转至眉山厂生产，开始进行局部改进,1978年,正式定型,103阀的结构形式来源于美国ABD阀，特点有： 二压力间接作用式 采用橡胶膜板代替涨圈结构 自带手动空重车调整功能 具有单独的紧急阀 两段局减，制动波速快,副风缸,组合式 集尘器,103阀,缓解阀,14”制动缸,以103阀为核心的空气制动系统,工作风缸,折角塞门,103阀配套基础制动

7、系统,棘轮链条 手制动机,ST1-600闸瓦间隙调整器,引进2300-DJ闸调器,自行设计 ST1-600闸瓦间隙调整器,副风缸为100L，初充气时间过长 小减压量时制动缸压力超出GK阀一倍，混编时冲动大 无加速缓解阀，缓解波速较低 不适易于压力保持操纵，影响坡道上操纵的可控性 工作风缸泄漏产生自然缓解，在下坡道上容易失控,可适用于各种不同尺寸的制动缸 制动缸压力与制动缸活塞行程无关 制动缸有漏泄可进行自动补风 自带空重车调整装置 采用橡胶膜板结构，减少了研磨件,优点,缺点,由于上述原因，103阀成为一个过渡产品。,大秦运煤专线10000t级长大重载列车C61,120型控制阀,1985年,引进

8、美国ABDW阀100套，在我厂装车试用,1988年,眉山厂、铁科院开始研制120阀,1993年,通过部级鉴定,1995年,转让 生产,设计任务书,列车管定压500KPa、600KPa 采用直接作用式，配10”或14”制动缸 设半自动缓解阀 适应环境-5050C，110C解冻库 与现有列车（GK阀）无条件8年混编 在无风源净化条件下8年一检修,120型控制阀,不同时代制动机性能比较,120阀逐步替代GK阀和103阀，成为我国铁路货车的主型制动机。在此基础上，开始逐步改进和完善空重车装置、制动缸、管系、脱轨阀等配件，形成了新一代空气制动系统。,目前货车制动装置的主型配置,空气制动配件的结构特点,结

9、构特点： 此类配件特点是结构紧凑，体积小，重量轻，人工即可搬运。结构上分为阀体、阀盖、内部作用部件等。阀体阀盖多为铸铁、不锈钢、铝合金等材质；内部作用件多为铜、橡胶、粉末冶金、不锈钢等材质。零部件加工精度高，怕磕怕碰，表面需经过防腐处理。组装前需逐件进行清洗和打压，组装需在恒温、恒湿、洁净的组装间内进行。,空气制动配件制造工艺流程,基础制动配件特点及制造工艺流程,结构特点： 基础制动配件零部件以铸锻件和冲压件为主，加工件材质多为黑色金属，且精度要求不高，对组装环境和零件清洁度没有特殊的规定和要求。性能试验较为简单，除闸调器外都采用手动试验台进行最终性能试验。,空气制动配件制造工艺特点,技术 难

10、度,工艺 装备,人员 素质,结构复杂 精度最高 原理性强 材质多样,微机控制试验设备 机械手清洗 数控加工设备 精密加工,理论水平 操作水平 细致手巧 认真负责,工艺 方法,铸、锻、离心铸造、压铸、液态模压、粉末冶金 车、铣、刨、磨、镗、拉、钻、研磨抛光、 锡焊、超声波清洗、高压清洗、磷化、阳极氧化、达克罗,现场 环境,清洁生产 现场照度 工业废水 油类,120阀由中间体、主阀、半自动缓解阀和紧急阀等四部分组成。如下图所示。120阀通过中间体上部四个突耳上的22孔，用螺栓和螺母直接吊装在车辆底架上。,典型空气制动配件简介120阀,中间体 中间体用QT450-10铸成，有四个垂直面，其中两个相邻

11、的垂直面作为主阀和紧急阀安装座；另外两个作为管子连接座。中间体内还铸有两个空腔，分别为1.5L的紧急室和0.6升的局减室。,主阀、缓解阀 主阀（包括缓解阀）控制着充气、缓解、制动、保压等作用，是控制阀中最主要的部分,由作用部、减速部、局减阀、加速缓解阀和紧急二段阀等五个部分组成。,作用部 120阀的作用部主要由主活塞（包括主活塞杆、上下活塞及S型橡胶膜板等），滑阀及其弹簧，节制阀及其弹簧，稳定杆及稳定弹簧等组成。作用部的作用是利用列车管与副风缸的空气压力差来产生充气、局减、制动、保压、缓解等作用。,局减阀 局减阀主要由局减阀套、局减阀杆、局减膜板、局减阀活塞，局减阀弹簧等组成。局减阀的作用是控

12、制列车制动时列车管第二阶段局部减压量。,加速缓解阀 加速缓解阀主要由加速缓解阀套、加速缓解活塞、加速缓解阀弹簧、加速缓解阀膜板、顶杆及夹心回阀等组成。 加速缓解阀的作用是为了减小长大货物列车在运行中制动以后缓解时的纵向冲动，在列车再充气时，将加速缓解风缸的压力空气引入列车管，对列车管起到局部增压的作用，从而提高缓解波速。,紧急二段阀 紧急二段阀主要由紧急二段阀套、紧急二段阀杆、缩堵，紧急二段阀簧等组成。 紧急二段阀的作用是为了减轻长大货物列车在紧急制动时的纵向冲动，在列车紧急制动时，使制动缸压力空气上升的速度先快后慢，形成两个阶段。,半自动缓解阀 缓解阀的作用是能半自动排出制动缸的压力空气，使

13、车辆缓解。 之所以称为半自动缓解阀,是指拉动位于车体两侧的任一侧缓解阀拉手后,只要制动缸压力空气一开始排出,就可松开拉手,制动缸压力空气会自动地排完。一直拉着缓解阀拉手,使整个制动系统(包括制动缸、副风缸、加速缓解风缸、列车管等)的压力空气全部排出。,紧急阀 紧急阀主要由活塞部，放风阀部和先导阀部等组成。 紧急阀的作用是在紧急制动时加快列车管的排气，使紧急制动的作用可靠，提高紧急制动灵敏度，从而提高紧急制动波速。,120阀的主要特点 二压力机构阀 其主控机构均由两个压力控制，即由副风缸的压力空气和列车管的压力空气的压差来控制动作。 直接作用方式 增压时，主控机构直接连通制动管与副风缸以及制动缸

14、与大气的通路；同样，减压时，主控机构直接连通副风缸与制动缸的通路。 主控机构采用橡胶膜板和金属滑阀结构。 采用常用制动与紧急制动分部作用 两阶段局减作用 紧急制动时二段跃升 加速缓解作用,120阀的作用原理,120阀生产工艺流程,120阀的工艺核心,气密性,铸造阀体本身,体套配合部位,阀口部位,研磨部,清洁度,铸造,加工,组装,运输,腐蚀,加工精度,尺寸公差,位置度,粗糙度,性能试验,120阀中间体组成,制造工艺： 加工后逐个腔室进行打压。 打压压力高于使用压力。 提高铸造密实度。,120阀主阀体组成,加工后的阀体和阀套质量：,主阀体锥孔车磨工艺,120阀紧急阀体组成,成型刀具加工：此类阀口一

15、般采用成型刀具加工。 工序间防护：加工后阀口部位要重点防护，防止磕伤。 逐个气密性试验：组装前逐件进行打压，确保密封可靠。,滑阀套剥离,清洁度,铸造,加工,组装,运输,腐蚀,清洁度,铸造,加工,组装,运输,腐蚀,改进铸造工艺，内腔逐个进行手工淸砂。,加工后逐个进行毛刺清理，内腔采用高压射流清洗。,封闭组装间，保持室内、装备清洁，控制落尘量。,用专用器具运输，避免磕碰。,磷化+煮蜡，但效果一般。 改进方向：铝合金化、气相渗锌。,加工精度,尺寸公差,形位公差,粗糙度,工件较小，尺寸公差基本在IT78级。 小孔加工较多，最小孔为0.2mm。,各作用孔位置度直接影响作用。 圆柱度、平面度要求0.4m。

16、,活塞杆、阀套粗糙度一般为Ra1.6。 滑阀底面等研磨面粗糙度Ra0.4。,数控加工,高速钻、电火花,加工中心,研磨机研磨,铅板抛光,机械滚压,性能试验,120阀专用试验台 适用于120阀和1201阀，主阀缓解阀一起试验，紧急阀单独试验。 微机控制自动检测（也可手动）。 压力传感器、流量计、压差计 打印结果，可联HMIS。,旋压密封式制动缸按缸体内径大小可分为14、12、10、8有4种规格,活塞杆全行程均为254mm。其中， 12C、D型旋压密封式制动缸采用加装推杆复原装置的技术，在车辆缓解时，驱使闸瓦脱离车轮踏面，降低车轮与闸瓦之间的磨耗。,其他制动配件旋压密封式制动缸,1、缸座组成 2、缸

17、体组成 3、前盖组成 4、前盖滤尘套组成 5、滤尘器组成 11 、螺堵 12、Y型密封圈 13、缓解弹簧 14、活塞杆 15、前衬垫 16、弹簧座 17、活塞 18、润滑套 19、T型螺栓,305X254A型旋压密封式制动缸,采用冲压活塞与活塞杆座焊接。缸体内径305mm。采用305活塞膜片。,305X254B型旋压密封式制动缸,（12 ）采用铸铁活塞带推赶复原装置。缸体内径305mm。带推杆复原装置的制动缸作用是在车辆缓解时，能使闸瓦脱离车轮踏面。,305X254C型旋压密封式制动缸,305X254D型旋压密封式制动缸,采用冲压活塞与活塞杆座焊接，采用305活塞膜片，带推杆复原装置，缸体内径

18、305mm。目前尚未装车使用。带推杆复原装置的制动缸作用是在车辆缓解时，能使闸瓦脱离车轮踏面。,其他制动配件KZW-A空重车自动调整装置,其他制动配件KZW-A空重车自动调整装置,其他制动配件脱轨自动制动装置,脱轨自动制动阀三维爆炸图,其他制动配件脱轨自动制动装置,扭簧,内五角螺栓,其他制动配件A型不锈钢折角塞门,2008年，为了节约成本、提高零件的防盗性能，球芯折角（直端）塞门手把、套口采用B级钢材质，手把采用防盗结构。,原折角塞门手把,防盗手把,其他制动配件A型不锈钢折角塞门,其他制动配件不锈钢直端塞门,其他制动配件不锈钢组合式集尘器,ST2-250型双向闸瓦间隙调整器是齐齐哈尔车辆工厂自

19、行开发的一项闸瓦间隙调整器新产品，是ST1-600型的系列产品，与ST1-600型闸瓦间隙调整器一样，闸瓦间隙调整器的长度在制动过程中能随着闸瓦的磨耗或更换而自动的缩短或伸长，以保持恒定的闸瓦间隙和制动缸活塞行程。,其他制动配件闸调器,双向闸瓦间隙调整器内部结构,最大调整范围 250mm 最大允许拉力 78.4kN 最大安装长度 1420mm 缩至最短长度 1170mm 一次最大缩短量 约60mm 一次最大伸长量 30mm 闸调器本体质量 28kg,其他制动配件NSW手制动机,四、新型制动配件,Wabtec公司叠加式ECP系统,Wabtec公司生产的 TMX型单元制动装置,我国集成制动装置 集成制动装置由前制动杠杆（带手制动）、制动缸、推杆组成、制动