YZ－1(G/GT)型制动机在辅机位易于缓解的方案探讨

2011-02-02王家明

铁道建筑 2011年3期

关键词：分配阀风缸养路

王家明

(上海铁路局上海客运专线基础设施维修基地，上海宝山 200439)

YZ－1(G/GT)型制动机在辅机位易于缓解的方案探讨

王家明

(上海铁路局上海客运专线基础设施维修基地，上海宝山 200439)

详细阐述大型养路机械YZ-1(G/GT)型制动机的技术原理，比较现有缓解工况方案性能的差异，指出其中不足之处，提出了适合大型养路机械YZ-1(G/GT)型制动机在辅机位时易于缓解的实施方案。

大型养路机械制动机辅机位缓解

近几年来，多条客运专线和高速铁路相继开通运营，装备更新速度加快，大型养路机械发挥着越来越重要的作用。

在最初引进大型养路机械技术，实施国产化制造过程中设计了一套YZ-1型制动机，而在最新引进技术生产的大型养路机械DWL-48型连续走行捣固稳定车上又设计了一套YZ-1G(T)型集成板式制动机单元，从大型养路机械长途附挂回送或远距离转移施工地点的辅机位使用情况来看，两套制动机的制动工况都能满足使用要求，能够减轻这些特种车辆在列车制动中所承担的制动负荷，能够通过一定的方式实现将大型养路机械的常用制动压力340～360 kPa降低至200 kPa或220 kPa;但是其缓解工况都存在比较突出的问题，前部的机车或其它动力车辆实施缓解时，处在辅机位的大型养路机械制动压力往往出现缓解慢或者缓解不到零，司机在不知情的情况下依然操纵运行容易造成大型养路机械轮对踏面擦伤。应探索出一套适合现场使用的，实现大型养路机械 YZ-1(G/GT)型制动机在辅机位易于缓解的解决方案。

1 技术原理

YZ-1(G/GT)型制动机的核心控制部件是109(E)型分配阀，大型养路机械缓解、制动、保压等工况都是通过这个关键阀件实现的。当机车充分缓解后实施减压制动时，全列车的列车管压力下降，联结分配阀上的工作风缸内压力空气通过分配阀主阀部直接充入容积室，容积室压力空气再通过分配阀均衡部控制总风向相应的制动缸充风。根据分配阀作用原理：制动缸压力受容积室压力的控制，并且二者近似相等;而容积室压力空气来源于工作风缸，受工作风缸的压力所控制。当制动保压时，根据波义耳－马略特定律，可列出工作风缸与容积室在制动前和制动后的压力变化关系式

式中 Pg——制动前工作风缸的绝对压力(kPa)，绝对压力等于其表压力读数加上一个大气压的压力，下同;

P′g——制动后工作风缸的绝对压力(kPa);

Pr——制动前容积室的绝对压力(kPa);

P′r——制动后容积室的绝对压力(kPa);

Vg——制动前工作风缸的容积(L);

V′g——制动后工作风缸的容积(L);

Vr——制动前容积室的容积(L);

V′r——制动后容积室的容积(L);

制动前，制动机完全充风缓解状态下，工作风缸的绝对压力等于列车管的绝对压力，即等于6个大气压的压力，容积室的绝对压力等于一个大气压的压力。制动中，随着工作风缸向容积室充风，工作风缸的绝对压力逐渐下降，容积室的绝对压力逐渐上升，直至工作风缸的绝对压力与容积室的绝对压力相等(平衡)，即P′r=P′g时，这就是常用的全制动下容积室的最高绝对压力，也即是工作风缸的最低绝对压力。又由于制动前后工作风缸、容积室的容积没有发生变化，由式(1)可以得到如下关系表达式(P代表一个大气压的压力)

当全制动状态下缓解，在大型养路机械的分配阀处列车管绝对压力数值超过其工作风缸 P′g时，109/109E型分配阀主阀部主鞲鞴即向下移动，列车管压力空气再次充入工作风缸，引起容积室和制动缸的压力空气排向大气，实现缓解作用。显而易见，P′g数值越小，列车管绝对压力越容易达到并且超过，所对应的分配阀越容易缓解，由式(2)和(3)可知，可以通过以下方案实现：方案1是降低 Pr′数值，即在工作风缸向容积室充气的同时就排出容积室多余的压力空气，将压力控制在要求的数值上。方案2是降低V′g数值，即减小工作风缸容积。方案3是升高V′r数值，即增大容积室容积。

2 既有方案设计

2.1 YZ-1型制动机方案

YZ-1型制动机方案是通过调整容积室上的安全阀实现的。大型养路机械辅机位时，日常用于紧急制动安全阀的压力从420～450 kPa调低至200 kPa或220 kPa，当容积室的压力升至200 kPa或220 kPa时就不会再上升，这样的设计正好符合上述提到的方案1情况，即通过降低 P′r数值。但是，由于实际使用中机械式安全阀现场调整方式繁琐且需要频繁调整，后来有些大型养路机械使用单位在只有一个安全阀的容积室内再并联一个安全阀(见图1虚线左半部分阀2)，使用前将阀2与阀1之间的截断塞门打开即可。

图1 容积室及安全阀改装示意

2.2 YZ-1G/GT型制动机方案

该方案没有考虑易于缓解工况，虽然设计中采取了在原109型分配阀均衡部下侧安装空重车调整部(与103型分配阀的相同)的方案。103型分配阀现用的是手动截流式空重车调整装置，结构简单紧凑，其作用原理如图2所示。手柄放在重车位时，偏心杆通过弹簧座及跳跃弹簧将空车活塞紧压在下体上，消除空车活塞对均衡活塞的约束;手柄放在空车位时，偏心杆也通过弹簧座及跳跃弹簧将空车活塞压在下体上，但是当容积室来的压力空气作用在空车活塞上的力大于跳跃弹簧装配负荷并消除了空车拉杆与螺母纵向游间之后，空车活塞将会参与到均衡活塞的平衡，对均衡活塞产生约束，控制制动缸的压力。通过上述原理得知，采用空重车转换装置达到了降低制动缸压力的目的，但是空车位即辅机位时容积室的压力没有降低，因此就达不到易于缓解的目的。

图2 空重车调整作用原理

3 方案选择

在YZ-1型制动机中，通过调低容积室的压力，既能实现大型养路机械辅机位制动负荷小的要求，又能达到易于缓解的目的，是一种比较理想的设计方案，需要一种能够实现双压力控制的阀件，目前的机械式安全阀很难实现这样的要求，虽然可以像图1那样安装两个安全阀实现双压力控制，但是现场发现其数值容易漂移需要经常维护。而在YZ-1G(T)型制动机中，没有实现易于缓解的功能设计。另外，从制动机技术原理得知，方案2和方案3都是通过改变部件容积达到降低压力的目的，由于常用制动下工作风缸与容积室的容积已经有了一个比例关系，显然通过减小工作风缸容积的方案2实现起来比较困难，而增加容积室容积的方案3是一个最佳的方案选择，可以在原容积室的旁边串联一个风缸2(见图1虚线右半部分)实现功能，辅机位时打开截断塞门联通。

综合以上分析，方案3是目前可行的方案。