列车制动技术》第三章客货车辆空气制动机

第三章 客货车辆空气制动机 主要内容：我国各型客货车辆制动机的特 点、结构组成及工作原理； 学习重点： 104型、 120型和 F 8型制动机； 第一节 GK型制动机（简介） 一、 概述 ： GK型制动机是 1958年在旧的 K 2型制动机 基础上改造设计、研制而成是为标记载重 50t及其以上的货车设计的 。 Kl型和 K2型制动机统称为 K型制动机、 K型 三通阀。 GK型制动机曾是我国的主型货车制动机， 现已逐步淘汰。 二、特点： 具有两级分流式的空重车调整装置 (原 设计是手动的 )。 GK型三通阀的紧急部增添了几个零件， 使 GK型制动机在紧急制动时具有 “ 制动 缸分三阶段变速充气 ” 的功能。 第一阶段（制动）： 局减：列车管的压力空气 止回阀 紧 急阀口 制动缸； 制动缸压强在 1 2S内升至 220kPa左右。 第二阶段（制动作用不变）： 止回阀关闭，紧急局减停止； 制动缸压力上升变慢，在 6 7S内升至 350kPa。 第三阶段： 副风缸的压力空气 紧急制动孔 S 滑 阀座 t孔 制动缸； 紧急阀口关闭：副风缸的压力空气 滑阀上 E孔 紧急活塞周围与活塞套之 间的间隙 制动缸； 制动缸压力上升又变快，在 1 1.5S内 升至 380 400kPa。 制动缸变速充 气既有利于减 轻制动冲击， 又不至于过分 影响制动距离。 第二节 GL型制动机 GL型制动机曾是我国铁路客车主型制 动机之一，现已淘汰。 在旧的 L型制动机的基础上改造设计而 成的，只有三通阀有所改进。 第三节 104、 103型制动机 学习难点：分清滑阀及滑阀座上的孔的 名称及作用。 知识点： 分配阀的特点及作用原理； 现代制动机在提高制动波速及缓解波速方 面的设计。 一、 研制背景 重载、高速运输的需要，三通阀已不满足要 求。 104、 103型制动机是在 20世纪 60年代开始研 制的、具有分配阀结构， 104供客车用， l03 供货车用，大部分零配件都能通用。 70年代开始在新造车辆上装用。 二、 104型制动机的组成及特点 组成 特点： 它采用了 104型空气分配阀。 紧急部独立设置，它与主阀的主活塞都 是直接由列车管压力控制 。 主阀和紧急阀安装在 “ 中间体 ” 上，三 者组成一个整体 。 保留一个滑阀 。 构造 中间体： 铸铁件 ， 其四个垂直面用作主阀 、 紧急阀 和各连接管的安装座面 。 中间体内有三个空腔： 容积室 （ 3.5升 ） 、 紧急室 （ 1.5升 ） 、 局减室 （ 0.6升 ） 。 主阀：由 作用部 、 充气部 、 均衡阀 、 局减 部 和 增压阀 五部分组成 ， 用以控制 充气 、 缓解 、 制动 、 保压 等作用 。 作用部 : 主活塞 21上方通列车管，下方通工作风缸。 主活塞按上下侧压力差带动滑阀、节制阀上下 移动而产生各作用位置。 节制阀 局减联络沟。 10l 滑阀 l4、 l5 减速充气孔和充气孔 （ 104阀 只用 l5 孔 ） 。 l6、 l7 局减孔和局减室入孔 ， 制动时 可通过局减联络沟 l10连通 。 l8、 l9 局减阀孔和局减阀入孔 ， 在滑 阀内部暗道相通 。 g1 充气限孔 ， 滑阀内部暗道与 l5、 l4相通 。 R1 制动孔 ， 上下贯通 。 d1、 d4 缓解联络沟和减速缓解联络 沟 ， 104阀只用 d1沟 ； 103阀有充气缓解 位和减速充气缓解位 ， 分别用到 d1、 d4 沟 。 滑阀座 l2、 l3 列车管充气用孔和局 减用孔 。 充气部 工作风缸控制列车管向副风缸的充气 ; 由充气阀部和充气止回阀部组成。 均衡部 均衡活塞上方通制动缸、下方通容积 室，通过作用部的控制，使容积室的 压力根据需要发生变化，均衡活塞按 照容积室和制动缸压差而动作，开放 或关闭均衡阀，从而控制制动缸的压 力。 局减阀 位于作用部与均衡部之间，局减活塞 65右侧通大气，左侧通制动缸； 制动时，由于滑阀的上下移动，使列 车管的压力空气经滑阀座 z1孔和局减阀 63而充入制动缸，可产生制动第二阶 段的局部减压作用。 增压阀 紧急制动时，副风缸的压力空气 经 增压阀进入容积室。 紧急阀： 紧急活塞上方通紧急室，下方通列车 管。 紧急制动时可产生剧烈局减。 三、 l04型客车空气分配阀的作用 104型客车空气分配阀有 充气缓解 位 、 常用制动位 、 制动中立位 和 紧急制动 位 四个作用位置。 充气缓解位 (参看书末图 3 16) 列车管充气增压，主活塞连同滑阀、节制 阀下移，形成充气缓解位 ，充气通路如下（前 六条为充气通路，后三条为缓解通路）： 列车管压力空气 滤尘器 74 主阀安装面 l孔 充气孔 l2 充气孔 l5 充气限孔 g1 g孔 工作风缸 ； 滑阀室 g2孔 g3孔 充气膜板下方 ； 列车管压力空气 滤尘器 74 主阀安装面 l孔 局减孔 l3 滑阀局减孔 l6 节制阀 23； 列车管压力空气 滤尘器 74 主阀安装面 l孔 主阀体顶面 l1孔 主活塞上方主阀上盖 l11孔 顶开止回阀 4 止回阀上方 f1空腔 充气阀 f2 空腔 被工作风缸压力顶开的充气阀 8 主阀 顶面 f3孔 安装面 f孔 副风缸； 增压阀套 35径向孔口 f5空腔； 均衡阀 49上方 f4空腔； 增压阀 38在增压阀上方压力空气和增压阀 弹簧的作用下处于关闭状态； 列车管压力空气 紧急阀安装面孔 滤尘网 89 紧急活塞 79下方空腔 紧 急活塞杆 78中心孔 缩孔（ ） 紧急活 塞杆上部径向缩孔（ ） 紧急活塞上侧 空腔 紧急阀安装面 孔 紧急室； l 1l 1j j 列车管压力空气 紧急阀安装面 孔 滤尘网 89 放风阀导向杆 91下方空腔 ； 消除放风阀上方背压，在放风阀弹簧的作 用下，放风阀关闭； 容积室的压力空气 主阀安装面 r孔 增 压阀下部 r3空腔 容积室孔 r2 缓解联络 沟 d1 大气孔 d2 作用部排气孔 d3 大气； l 2l 均衡活塞下方的压力空气 容积室 大气； 容积室与均衡活塞下方的压力空气通大气， 均衡活塞下移： 制动缸压力空气 主阀 安装面 z孔 主阀暗道 均衡活塞杆 54上 部外围空腔 z3 均衡活塞杆中心孔 径向 孔 d5 均衡部排气口 d6 大气； 常用制动位 (参看图 3 17和书末图 3 18) 常用制动时主活塞动作分为两步。 主活塞杆带动节制阀上移 4mm 随着压差增大，滑阀移动 原因：滑阀与阀座的静摩擦阻力大于压缩 稳定弹簧所需的力，活塞杆尾部与滑阀下 肩之间有 4mm间隙， 第一阶段局减：滑阀没有移动，节制阀移 动，先期局减作用。 列车管压力空气 滤尘器 74 主阀安 装面 l孔 滑阀座局减孔 l3 滑阀局减孔 l6 局减联络沟 l10 局减入孔 l7 局减 室孔 ju1 主阀体暗道 局减室 缩孔（ ） 大气； 第二阶段局减：主活塞带动滑阀移动至常 用制动位。同期局减： 列车管压力空气 滤尘器 74 主阀安 装面 l孔 滑阀座局减孔 l3 滑阀局减阀 孔 l8 局减阀入孔 l9 滑阀座局减阀孔 z1 局减阀环槽 z2 局减阀套 8个径向小 孔 局减阀两个 3mm的径向孔 局减阀 轴向中心孔 主阀暗道 主阀安装面 z 孔 制动缸； 制动缸压强升到 50 70kpa时，局减结 束。 制动作用： 工作风缸压力空气 主阀安装面 g孔 g2孔 滑阀室 制动孔 r1 主阀安装 面 r孔 容积室； 容积室压力空气 主阀安装面 r5孔 主 阀体暗道 主阀体底面 r4孔 均衡活塞 下方 ； 均衡活塞在上下压力差的作用下上移， 顶开均衡阀。 副风缸压力空气 主阀安装面 f孔 主 阀暗道 均衡阀上部 f4空腔 打开的均 衡阀 均衡活塞杆上部外围空 腔 z3 主阀体暗道 z孔 制动缸； z4孔 均衡阀杆上方； 缩孔（ ） 均衡活塞上方； 增压阀由于其上方列车管空气压力与 其下方容积室空气压力之差也不足以 克服增压阀弹簧的弹力和该阀自重， 所以增压阀仍处于关闭状态； 紧急阀不发生动作，因为常用制动时 列车管减压速度并不急剧，紧急室的 压力空气还来得及通过缩孔（ ）逆 流至列车管 )，紧急活塞的上下压差不 足以充分压缩安定弹簧，放风阀仍处 于关闭状态； 制动中立位 (参看书末图 3 l 9) 作用部： 列车管停止减压时，工作风缸仍在向 容积室供风而继续减压。 当主活塞上下压力接近平衡时，稳定 弹簧的弹力和主活塞、活塞杆等的自 重会使主活塞带动节制阀稍向下回移 4mm(滑阀没有动 )。 节制阀将 r1孔关闭，工作风缸停止向容 积室供风形成作用部的制动中立位。 均衡部： 均衡活塞下方空气压强不再增大，但 副风缸仍继续向制动缸供风，当制动 缸压强上升到接近容积室压强时，均 衡阀关闭向制动缸供气的大阀口，副 风缸停止向制动缸供风，此为均衡部 的制动中立位。 如果制动缸有漏泄，若副风缸压强比 制动缸高，可自动给制动缸补风。 紧急制动位 (参看书未图 3 20) 列车管急剧减压时，其动作过程与常用 制动时一样可分为两步，也有两阶段局减 (比常用制动时动作快 )。 增压阀： 上方列车管急剧减压，下方容积室迅 速增压，使增压阀移到上端位置，副 风缸的压力空气可由此通往容积室， 起紧急增压作用， 直到工作风缸、副风缸与容积室、制 动缸四者的风压接近平衡为止。 紧急阀 列车管急剧减压，紧急活塞下移，使 活塞杆中心孔下端孔口因接触放风阀 而被堵死，紧急室压力空气只能通过 刚刚露出的 1.2mm的径向缩孔 (v)排大 气，紧急室排风变慢。 紧急活塞及活塞杆继续下移，压开放 风阀，列车管压力空气迅速地排入大 气，产生强烈的局部减压。 紧急室的排风时间规定为 15s左右，紧 急制动后的再充气必须待紧急室的风 基本排净后方能施行。 具有 “ 常用转紧急 ” 的性能。 紧急阀是独立设置 的，常用制动时紧急 室风压和列车管风压两者部下降。 在常用制动后再施行紧急制动时，列车 管风压突然急剧下降，照样能形成足够 的压差，使紧急活塞下移并压开紧急阀。 四、 103型制动机的特点 在主阀的均衡活塞的下面装有二级空重 车 “ 截流 ” 式的调整装置。 用紧急二段阀替代紧急增压阀，在紧急 制动时，能使制动缸实现 “ 先快后慢 ” 的二段变速充气。 主阀的主活塞杆尾部设减速部，用以获 得减速充气缓解作用。 五、 104c型制动机 适应客车编组辆数不断增加的需要。 分配阀采用带先导阀的二级控制的紧急 阀。 加装了由容积室排气压强控制的 “ 加速 缓解阀 ” 和小容量的 “ 加速缓解风缸 ” 。 采用紧急二段阀而不用紧急增压阀。 第四节 120型制动机 学习主要内容： 120型制动机适应重载运输的特点； BZH缓解阀的工作原理； 一、研制情况： 重载货物列车制动的需要 ； 120是眉山工厂新阀产品图纸的顺序号。 1991年 11月在大秦线进行了万吨及六千 吨列车静置试验和运行制动性能试验， 取得了圆满的结果。 1993年 6月部科技 司通过了对 120阀的部级技术鉴定。 二、 120型制动机及控制阀的组成与特点 制动机组成： 特点： 采用直接作用方式， 橡胶膜板加金属滑阀的结 构 。优点：结构简单；缩短充气时间。 紧急阀采用了带先导阀的二级控制机构 ，大大 提高了货物列车的紧急制动波速。 加装加速缓解阀和 11升的加速缓解风缸。起 局 部增压 的作用。 加装了 BZH型半自动缓解阀 。 在滑阀上增设了一个 在制动保压位沟通列车管 和副风缸的 的小孔 f4，以适应压力 保持操纵。 mm2.0 构造： 中间体： 用 HT200铸铁铸成，它有四个垂直面。 其中两个相邻的垂直面作为主阀和紧急 阀的安装座，另两个垂直面作为管子连 接座。 中间体内铸有两个空腔，靠紧急阀安装 座侧的上部为容积 1.5L的紧急室；下部 为容积 0.6L的局减室。 主阀： 是控制阀最主要的部分，控制着充气、 缓解、制动、保压等作用。 由 作用部、减速部、局减阀、加速缓解 阀、紧急二段阀 等五个部分组成。 缓解阀： 缓解阀的功用是手动排出制动缸的压力 空气，使制动机缓解。 紧急阀： 紧急局减作用 作用原理：教材后彩图仅有充气缓解位 的原理图，简介如下： 副风缸充气： 列车管的压力空气 l1孔 l4孔 f1孔 滑 阀室 F1 主阀体内通路 f5 主阀安装面 f孔 中间体通路 副风缸； 紧急室充风：自行分析。 加速缓解风缸充气： 列车管的压力空气 l1孔 l4孔 f1孔 滑 阀室 F1 f2孔 h1孔 主阀体内通路 加 速缓解风缸 ； 局增作用 在再充气一开始时（制动 缓解）， 加速缓解风缸压力比列车管压力高， 且制动缸在排风时打开加速缓解阀。 加速缓解风缸的压力空气 中间体内 通路 主阀安装面 h孔 主阀体内通路 h2 加速缓解阀处被吹开的止回阀 主 阀体内通路 h3 加速缓解阀弹簧室 H3 加速缓解阀夹心阀座右侧空腔 L11 主阀体内通路 l11 紧急二段阀上 腔 L10 列车管； 局增后加速缓解风缸充气： 当充入加速活塞外侧 z3腔的制动缸压力空 气逐渐降低，加速缓解阀弹簧的弹力终 于使夹心阀关闭，加速活塞也回到原来 位置，局增结束； 此后，列车管压力继续增高，当高于加 速缓解风缸压力时，通过作用部向加速 缓解风缸充气； 三、 BZH型半自动缓解阀： 使用特点： 该阀直接排制动缸的风，并具有自锁功 能。 半自动特性。 结构（参见书末彩图 3 26）： 缓解阀左半部为活塞部，右半部为手柄 部。 手柄部上方的两个止回阀被其上方的弹 簧和压力空气紧压在各自的阀座上。 工作原理： 通路： 上游通路：作用部滑阀座 z1孔和局减阀 z4气 路 气路 z1 缓解阀活塞部上阀座上方空腔 z1； 下游通路：缓解阀活塞部上阀座下方空腔 z5 紧急二段阀杆的通路 主阀体内的通路 中间体的通路 制动缸 在缓解阀的上阀口处，沟通了制动缸的上、 下游通路。 过量减压或紧急制动 主活塞一直处于制动位，副风缸和制动 缸一直连通。 拉动缓解阀手柄：止回阀上部 F4空腔及 F6空腔的压力空气 （部分排向大气） 阀体通路 b 活塞部空腔 B 阀套径向孔 c C室； C室充气后，推动活塞上移，使排气阀 离开下阀座而紧贴上阀座，即上阀口 关闭而下阀口开放。 制动缸的压力空气 紧急二段阀杆的 通路 缓解阀活塞部上阀座下方空腔 Z5 空腔 D4 大气； 自锁作用：副风缸的风可经上游通路 通往 C室，把膜板活塞 “ 锁闭 ” 在上端 位 (缓解位 )。 当列车管重新充气、主活塞到缓解位， C室的压力空气能从主阀通路经过滑阀 缓解槽、加速缓解阀缩孔堵排出，缓 解阀即恢复初始位，不会妨碍以后的 制动作用。 制动时列车管减压量低于最大有效值 主活塞处于制动保压位，平衡状态 拉动缓解阀手柄，副风缸压力空气排 出，主活塞移至充气缓解位。 缓解阀不会锁闭 ” 在缓解位。 第五节 F 8型空气分配阀 学习内容： F 8型空气分配阀的工作原理； 学习难点： F 8型空气分配阀转换盖板的作用； 充气阀的作用； 常用制动局部减压原理； 一、概述： 需求：旅客列车扩编，现有的三通阀或 分配阀制动灵敏度和操纵灵活性越来越 差，尤其是纵向动力作用更是严重恶化。 铁道部工业总公司四方车辆研究所和天 津机车车辆机械工厂共同研制了这种供 客车用的 F 8型空气分配阀。 二、 F 8型分配阀的特点： 主阀是直接作用的三压力阀。可与二压 力阀混编连挂 (只要把 转换盖板 转到 “ 沟通位 ” ）。 辅助阀既是单独设置的紧急制动 (二压 力 )控制机构，又具有能使 (三压力 )主 阀彻底 缓解加快 的性能。紧急制动作用 可靠，紧急制动波速很高。 制动缸压强有 “ 限压阀 ” 控制。 完全采用橡胶膜板、柱塞 O型圈和橡胶 夹心阀等结构。 通用性很好，可混编，改装方便。 三、 F 8型制动机及分配阀的组成： 制动机组成： 中间体： 铸铁制成，作为主阀、辅助阀、各管 路的安装座； 内有暗道通路和局减室（ 0.8L）和辅 助室（ 3L）两个空腔； 主阀组成： 其主体是直 接作用的三 压力结构。 制动缸、列 车管和工作 风缸三个压 力决定主活 塞的位置 。 供气阀 缓解阀 制动缸 风压 列车管 风压 工作风 缸风压 主阀杆上部，它可以顶开均衡阀 (供气 阀 )，使均衡阀上方的副风缸压力空气 进到均衡阀下方并经过限压阀，通往 制动缸； 主阀杆上部不能使制动缸压力空气排 往大气。 主阀杆下端可以压开缓解阀，使制动 缸的压力空气排向大气。 辅助阀组成： 二压力结构。辅助阀活塞的下方通 列车管，上方通中间过渡管座内的辅 助室。 辅助阀下部有紧急放风阀，上部有 两个排风用的缩孔堵：常用排风堵和 紧急排风堵。 四、 F 8分配阀的作用： F 8分配阀有 充气缓解位 、 常 用制动位 、 制动保压位 、 缓解保压位 、 紧急制动位 五个作用位置。 充气缓解位： 列车管的压力空气 中间管座的滤尘 副风缸 网 副风缸充气止回阀 均衡阀上方 列车管的压力空气 中间管座的滤尘网 主活塞上方（将主活塞压至充气缓解位） 充气阀杆沟槽 下阀体通路 缓解柱塞 凹槽 主活塞下方 工作风缸； 只有将主活塞压至充气缓解位，缓解 柱塞凹槽才连通，并有缓解柱塞压开 缓解阀。 转换盖板： 一次位： 工作风缸与列车管在转换 盖板处一直连通； 隔断位： 制动时，制动缸的压力空 气到充气阀上侧，压下充气阀活塞， 工作风缸与列车管在充气阀杆沟槽处 不连通，转换盖板处也不连通。 列车管的压力空气 中间管座的滤尘网 辅助阀下方 : 辅助阀活塞上移，辅助阀处 于充气缓解位， 工作风缸 辅助室 ； 工作风缸 阀杆径向孔 阀杆中心孔 阀 杆顶部； 制动缸压力空气 大气； 制动缸压力降至 20kPa以下时，充气阀活 塞上移：局减室 充气阀杆尾部 大气； 常用制动位 辅助阀： 辅助室与工作风缸的通路关闭。 阀杆上端打开了辅助室压力空气排大 气的常用排风堵通路。 辅助阀活塞上下同时减压，不能形成 更大的压差，不会发生紧急局减。 列车管常用减压，主活塞连同缓解柱塞上 移。 工作风缸逆流通路关闭； 缓解阀在其下方弹簧作用下关闭，切断了 制动缸排大气的通路； 局部减压：缓解柱塞和套的径向孔对准， 列车管压力空气压开了局减阀，向右通向 局减室，向左通向充气阀，制动初期，列 车管压力可由充气阀排大气， 制动缸压力 增加后，充气阀活塞被压下，由充气阀排 大气的通路关闭。 制动作用：主阀杆上端顶开了均衡阀 (供 气阀 )，副风缸压力空气 制动缸； 制动保压位 列车管停止减压，副风缸还在给制动缸 充气，小膜板活塞上方的向下的压力仍在 增加，小膜板活塞连同其下方的顶杆、主 活塞和缓解柱塞一起稍稍下移，均衡阀关 闭，但缓解柱塞下端并末接触到缓解阀。 缓解保压位 转换盖板在一次缓解位 (沟通位 )： 工作风缸的压力空气经过缓解柱塞与 套之间的间隙，以及转换盖板的联络， 逆流至列车管。 列车管得到局部增压，缓解得比较快， 而且是一次轻易缓解。 工作风缸 列车管 转换盖板在阶段缓解位 (隔断位 )： 列车管增压，主活塞及缓解柱塞下移， 缓解柱塞与套之间的间隙开通，但转 换盖板处被隔断，故在制动缸压强下 降到充气阀规定值以前 (即充气阀柱塞 的联络凹槽沟通以前 )，工作风缸与列 车管不能连通。 可实现阶段缓解。 F 8阀比一般的三压力阀彻底缓解得快。 制动后充气缓解时，工作风缸因为向辅 助室充气而降低了自己的压强。 缓解末期主活塞上下的沟通。 紧急制动位 列车管急剧减压，辅助阀活塞上下形成 较大的压差， 辅助活塞下移，阀杆压开紧 急放风阀，发生紧急局减。 阀杆上端两个排风缩孔都开放， 辅助室的 压力空气也排向大气。当辅助室的风基本 排净时（ 10s 15s），紧急放风阀关闭。 当制动缸压强超过限压阀弹簧的调整值时， 限压阀 将上移，切断副风缸去制动缸的通 路， 保证制动缸压强不会太高 。 第三章 完