QB-4型单元制动器不制动故障分析与改进

2020-11-11江涛

铜业工程 2020年5期

江涛

（江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424）

1 引言

内燃机车是冶金企业重要的交通运输工具，贵溪冶炼厂铁路编组站有5台GKD2型内燃机车。单元制动器是机车整个制动系统的主要组成部分，是制动系统的执行机构，是满足机车紧急制动距离要求和确保机车行车安全的重要装置［1］。近年来机车单元制动器故障率居高不下，多次发生单元制动器不制动的故障，严重影响机车行车安全。

2 单元制动器结构及工作原理

QB-4型单元制动器由制动缸装配、箱体、杠杆、闸瓦间隙调整机构、螺杆复位机构、瓦托、闸瓦撑及闸瓦等组成［2］。其结构如图1所示。

图1 QB-4型单元制动器结构图

单元制动器的工作原理就是风能转化为机械能再转化为热能的一个能量转化过程。当制动缸充风时，推动鞲鞴推杆前移，鞲鞴推杆推动杠杆、力推挡圈、调整套、调整螺母、螺杆前移，使闸瓦压向车轮踏面进行制动。螺杆的前移，带动导向螺母、导向螺母套、调隙挡一起前移。如果制动前闸瓦与踏面间的间隙小于或等于调隙挡与压圈间的间隙，则在制动全过程中，导向螺母、导向螺母套、调整螺母、调整套、螺杆前移量相等。当制动缸排风缓解时，在缓解弹簧的弹力作用下，通过杠杆，推动复位挡圈，带动调整套、调整螺母、螺杆、导向螺母、导向套、调隙挡一起后移。从而使螺杆带动闸瓦一起回到制动前的位置，即闸瓦与踏面间保持制动前的间隙值。

3 单元制动器不制动故障原因分析及改进措施

从表可以看出导致QB-4型单元制动器不制动故障的原因有：导向套止钉折断、压盖螺丝松动、调整套锥齿轮磨损、制动缸漏风、内部锈蚀等。

表 QB-4型单元制动器不制动故障现象统计

3.1 导向套止钉折断

导向套和调隙挡采用螺纹连接、止钉防松动的方式。当单元制动器制动时，导向套旋转方向与螺纹丝扣方向一致，会锁紧丝扣；单元制动器缓解或者更换闸瓦时，导向套旋转方向与螺纹丝扣方向相反，止钉会受到一个圆周方向的剪切力，时间一长，止钉会疲劳折断，导向套和调隙挡连接松动，单元制动器无法制动。脱落的止钉卡死调整部，制动后无法正常缓解，产生抱闸，危及行车安全。为防止止钉折断，我们在原止钉孔正对面开了个6mm的孔，采用双侧6mm止钉代替原来的单侧6mm止钉，如图2所示，以增强止钉的强度。

图2 改进前后导向套止钉对比图

3.2 内部锈蚀

QB-4型单元制动器并非防水设计，而厂矿企业线路状况复杂，线路两侧的杂物和积水较多。一旦橡胶防尘罩老化或者被异物划破，水和矿粉等杂质就会进入单元制动器内部，附着在传动机构上。同时，相关人员清洗走行部时，由于不当操作使水进入单元制动内产生零件锈蚀。单元制动器零件的锈蚀，会造成摩擦阻力异常增大，产生不制动等故障［3］。所以，发现防尘罩有破损要及时进行更换，清洗走行部时，严禁用水对冲单元制动器。

3.3 制动缸漏风

制动缸充风时，缸壁和活塞形成一个密封容积，作用于活塞的压缩空气经过一系列的杠杆增大一定倍数后传递给各闸瓦［4］，使闸瓦压向车轮踏面产生制动。当制动缸有泄漏时，会使鞲鞴推杆的推力减少，甚至无法产生推力，最终单元制动器不能正常制动。制动缸漏风一般都是活塞皮碗老化破损或者缸壁机械擦伤造成，其中多为皮碗破损。针对这种情况，我们在检修时，要及时更换磨损、破裂的皮碗，缸壁轻微的擦伤要用细砂纸打磨处理。单元制动器组装好后，应进行充风实验，试验空气压力为450kPa,每分钟泄漏量不得大于50kPa［5］，保障制动缸的气密性。

3.4 压盖螺丝松动

闸瓦间隙值取决于调隙挡与压圈和端盖φ82mm孔底部台阶间的间隙大小［6］。压圈是用4个M6×12的螺栓固定在端盖上，压圈的作用在单元制动器制动时，用来限制调隙挡的前移量。由于单元制动器内部传动部件工作频繁，时间一长，螺栓因震动会松动甚至脱落，这样调隙挡的前移量就无法控制，调隙挡与压圈和端盖φ82mm孔底部台阶间的间隙就会变大，单元制动器失去间隙调整能力，最后不能正常制动。针对这一情况，我们用M6的载丝带并帽代替原来的M6×12螺栓进行紧固，如图3所示，同时对载丝涂胶防止松动。

图3 改进前后压盖螺栓对比图

3.5 调整套锥齿轮磨损

调整螺母、导向螺母与螺杆通过不自锁梯形螺纹相连接。在调整弹簧的作用下，闸瓦间隙正常时，调整螺母和导向螺母上的锥形齿轮分别与调整套和导向螺母套的锥形齿轮相互啮合在一起。锥形齿的作用是防止正常制动时调整螺母和导向螺母围绕螺杆转动。一旦闸瓦间隙大于该单元制动器内定的间隙值时调整螺母和导向螺母在弹簧力的作用下就会分别绕螺杆转动，使螺杆与导向螺母、调整螺母产生相对位移，起到调节闸瓦的间隙的作用。所以，当锥形齿有磨损时，螺母和套就不能正常啮合，闸瓦间隙也就调整不了，严重时形成单元制动器不制动的故障。通过对故障单元制动器解体发现，所有锥齿轮磨损中，调整套锥齿轮磨损概率最高，达到90%以上。这跟单元制动器传动机构中调整套锥齿轮是受力主动件有很大的关系。因此，在单元制动器检修过程中，调整套和调整螺母锥齿轮、导向螺母套和导向螺母的配合齿面状况及啮合要良好，无断齿、缺齿和严重磨耗，各齿高度不得小于设计原形的2/3。