104型空氣分配閥緊急閥安定性的改進(jìn)研究

朱迎春，劉文軍

（南車(chē)眉山車(chē)輛有限公司，四川眉山620010）

104型空氣分配閥緊急閥安定性的改進(jìn)研究

朱迎春，劉文軍

（南車(chē)眉山車(chē)輛有限公司，四川眉山620010）

通過(guò)對(duì)104分配閥運(yùn)用中意外緊急的現(xiàn)狀分析，提出了緊急閥安定性的改進(jìn)方案，并介紹了相關(guān)的試驗(yàn)驗(yàn)證。

104分配閥；緊急閥；安定性；改進(jìn)

104型客車(chē)空氣分配閥（簡(jiǎn)稱：104閥）于1975年由原鐵道部組織鑒定，在全國(guó)推廣應(yīng)用。30多年來(lái)，104閥經(jīng)歷了全國(guó)各種運(yùn)行條件下的運(yùn)用和苛刻的考驗(yàn)，在旅客列車(chē)上的裝車(chē)比例已超過(guò)94%，已成為作用可靠、維修保養(yǎng)工作量少的旅客列車(chē)主型空氣分配閥。隨著旅客列車(chē)速度的不斷提高，運(yùn)用部門(mén)反映104閥在運(yùn)用中有偶發(fā)性的意外緊急，為此四川制動(dòng)科技股份有限公司2009年～2010年對(duì)全鐵路24個(gè)客車(chē)段進(jìn)行了104閥運(yùn)用現(xiàn)狀的調(diào)研，各個(gè)客車(chē)段反映在運(yùn)用中每年都發(fā)生有數(shù)次意外緊急現(xiàn)象，且冬季發(fā)生意外緊急的概率較高。

1 104閥使用現(xiàn)狀分析

20世紀(jì)70年代104閥設(shè)計(jì)時(shí)我國(guó)主型客車(chē)為22型客車(chē)，其自重小、速度慢。20世紀(jì)90年代104閥開(kāi)始在25型客車(chē)上裝車(chē)，其自重大、速度快。旅客列車(chē)多次大提速后，干線速度達(dá)到了140～160 km/h，運(yùn)行速度的不斷提高意味著垂向振動(dòng)的加大，目前104閥在運(yùn)用中有偶發(fā)性的意外緊急現(xiàn)象，說(shuō)明在運(yùn)用環(huán)境發(fā)生較大變化后，對(duì)104閥的安定性提出了更高要求，有必要對(duì)104閥的安定性進(jìn)行改進(jìn)研究。

104閥的安定性是指常用制動(dòng)時(shí)不發(fā)生緊急制動(dòng)作用的性能。

當(dāng)施行常用制動(dòng)時(shí)，104閥緊急閥（見(jiàn)圖1）中緊急活塞下腔的列車(chē)管壓力隨著下降，緊急活塞上腔的緊急室壓力空氣經(jīng)緊急活塞桿上部限孔Ⅳ、中部逆流限孔Ⅲ和緊急活塞桿下端面孔口向緊急活塞下腔（即向列車(chē)管）逆流，故緊急活塞兩側(cè)不會(huì)形成足以壓縮安定彈簧9的壓力差，若在常用制動(dòng)時(shí)第1次減壓較大，在緊急活塞兩側(cè)形成了足以使緊急活塞稍稍壓縮安定彈簧9而下移極小距離的壓力差時(shí)，因緊急活塞稍微下移，緊急活塞桿3頂面環(huán)形凹槽中的密封圈2便稍稍脫離緊急閥蓋1，于是，緊急室壓力空氣又經(jīng)密封圈處緊急活塞桿3的軸向中心孔上口、逆流限孔Ⅲ等向列車(chē)管逆流，逆流量比僅通過(guò)上部限孔Ⅳ時(shí)來(lái)得大，故緊急活塞兩側(cè)仍不會(huì)形成足以更多壓縮安定彈簧9的壓力差，加之緊急活塞桿3的下端面與放風(fēng)閥16之間有4 mm的間隙，故放風(fēng)閥16均仍處于關(guān)閉狀態(tài)，緊急閥不發(fā)生作用。

104緊急閥緊急活塞桿3的軸向中心孔內(nèi)，有一個(gè)逆流限孔Ⅲ（φ1.6 mm），用以控制緊急室壓力空氣向列車(chē)管逆流的速度，以保證緊急制動(dòng)時(shí)在緊急活塞兩側(cè)形成足夠的壓力差來(lái)推動(dòng)緊急活塞下移，從而產(chǎn)生緊急放風(fēng)作用；同時(shí)也保證常用制動(dòng)時(shí)由于緊急室壓力空氣向列車(chē)管的逆流，而在緊急活塞兩側(cè)形成不了足以使緊急活塞繼續(xù)下移、壓開(kāi)放風(fēng)閥16的壓力差。因此，制約逆流量的逆流限孔Ⅲ須有足夠大的孔徑，常用制動(dòng)時(shí)，緊急室壓力空氣才可充分地向列車(chē)管逆流，從而實(shí)現(xiàn)安定性要求。逆流限孔Ⅲ的直徑應(yīng)設(shè)計(jì)恰當(dāng)，此限孔過(guò)大會(huì)降低緊急制動(dòng)靈敏度，過(guò)小會(huì)影響常用制動(dòng)安定性。20世紀(jì)70年代104閥設(shè)計(jì)時(shí)，我國(guó)主型客車(chē)為22型客車(chē)，當(dāng)時(shí)我國(guó)旅客列車(chē)的干線最高速度為60～80 km/h。由于速度較慢，原設(shè)計(jì)的逆流限孔Ⅲ（φ1.6 mm）尺寸是滿足安定性要求的。20世紀(jì)90年代104閥在25型客車(chē)上裝車(chē)，經(jīng)過(guò)多次提速后，我國(guó)旅客列車(chē)的干線最高速度達(dá)到了140～160 km/h，由于運(yùn)行速度不斷提高導(dǎo)致客車(chē)垂向加速度增大，原逆流限孔Ⅲ（φ1.6 mm）尺寸已不滿足運(yùn)用環(huán)境變化后的安定性要求，須進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研中，發(fā)現(xiàn)冬季發(fā)生意外緊急的概率較高，這是冬季氣溫寒冷，壓力空氣中的水汽可能在逆流限孔Ⅲ周?chē)屑?xì)微的結(jié)冰顆粒使逆流限孔輕微縮小造成的。此外，安定彈簧9的剛度、自由高等參數(shù)的選定也與安定性有密切關(guān)系。

2 改進(jìn)方案

提高緊急閥安定性方法有2種。（1）緊急活塞桿3中的逆流限孔Ⅲ適當(dāng)增大；（2）緊急閥的安定彈簧9作用力適當(dāng)增大。從制造角度看，逆流限孔的加工比彈簧作用力的控制較容易，且考慮到冬季時(shí)壓力空氣中的水汽可能在逆流限孔周?chē)屑?xì)微的結(jié)冰顆粒使逆流限孔輕微縮小的現(xiàn)象，因此提高緊急閥安定性采用緊急活塞桿3中的逆流限孔Ⅲ適當(dāng)增大的方案。

確定逆流限孔Ⅲ適當(dāng)增大的原則為在不改變104閥性能（TB/T 1789－1986及TB/T 1492－2002），并符合104閥技術(shù)條件（TB/T 1786－1986）的情況下，盡量增大逆流限孔Ⅲ，以提高104閥運(yùn)用的安定性。因此緊急活塞桿3中的逆流限孔Ⅲ改進(jìn)尺寸暫定為φ1.7，φ1.8，φ1.9 mm，然后通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證，最終確定合理的逆流限孔Ⅲ改進(jìn)尺寸。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

試制了25組φ1.7，φ1.8，φ1.9 mm逆流限孔Ⅲ的緊急活塞桿3進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

3.1 單閥試驗(yàn)

在單閥試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)裝φ1.7，φ1.8，φ1.9 mm逆流限孔的緊急閥按TB/T 1789－1986《104和103型客、貨車(chē)空氣分配閥試驗(yàn)規(guī)范》的規(guī)定進(jìn)行性能試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果：（1）裝φ1.7，φ1.8 mm逆流限孔的緊急閥滿足規(guī)定要求；（2）有19套裝φ1.9 mm逆流限孔的緊急閥的緊急靈敏度超過(guò)了100 k Pa。說(shuō)明φ1.9 mm逆流限孔過(guò)大，導(dǎo)致緊急靈敏度超標(biāo)，因此在下階段的單車(chē)試驗(yàn)、列車(chē)試驗(yàn)中，排除φ1.9 mm逆流限孔。

3.2 單車(chē)試驗(yàn)

在單車(chē)試驗(yàn)臺(tái)上對(duì)裝φ1.6，φ1.7，φ1.8 mm逆流限孔的緊急閥按TB/T 1492－2002《鐵道車(chē)輛制動(dòng)機(jī)單車(chē)試驗(yàn)方法》的規(guī)定進(jìn)行了性能對(duì)比試驗(yàn)，各逆流限孔單車(chē)緊急制動(dòng)性能曲線見(jiàn)圖2～圖4。

對(duì)單車(chē)緊急制動(dòng)性能曲線進(jìn)行對(duì)比分析，與裝φ1.6 mm逆流限孔的緊急閥相比，裝φ1.7，φ1.8 mm逆流限孔的緊急閥單車(chē)緊急制動(dòng)性能都正常，緊急靈敏度雖略有下降，但都滿足TB/T 1492－2002《鐵道車(chē)輛制動(dòng)機(jī)單車(chē)試驗(yàn)方法》要求，各逆流限孔緊急靈敏度及臨界點(diǎn)排風(fēng)孔徑（即滿足單車(chē)試驗(yàn)器安定性要求的最大排風(fēng)孔徑）見(jiàn)表1。

試驗(yàn)結(jié)果：緊急閥的逆流限孔由φ1.6 mm改為φ1.8 mm，臨界點(diǎn)排風(fēng)孔徑由φ2.7 mm增大到φ3.0 mm。在同樣滿足104閥性能的情況下，應(yīng)盡量增大逆流限孔，以提高104閥運(yùn)用的安定性，因此緊急閥逆流限孔改進(jìn)尺寸初步選定φ1.8 mm。

3.3 列車(chē)試驗(yàn)

試驗(yàn)編組數(shù)量為25輛，在33輛客車(chē)制動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上采用DK－1型機(jī)車(chē)制動(dòng)機(jī)對(duì)裝φ1.6，φ1.7，φ1.8 mm逆流限孔的緊急閥進(jìn)行了性能對(duì)比試驗(yàn)，各逆流限孔列車(chē)緊急制動(dòng)性能曲線如圖5～圖7。

對(duì)列車(chē)緊急制動(dòng)性能曲線進(jìn)行對(duì)比分析，與裝φ1.6 mm逆流限孔的緊急閥相比，裝φ1.7，φ1.8 mm逆流限孔的緊急閥列車(chē)緊急制動(dòng)性能都正常，僅緊急制動(dòng)波速略有下降，各逆流限孔緊急制動(dòng)波速見(jiàn)表2。

試驗(yàn)結(jié)果：緊急閥的逆流限孔由φ1.6 mm改為φ1.8 mm，對(duì)緊急制動(dòng)波速影響較小。

3.4 低溫試驗(yàn)

在齊齊哈爾低溫試驗(yàn)站，在常溫、低溫（－50℃、48 h）環(huán)境下對(duì)裝逆流限孔φ1.8 mm的緊急閥進(jìn)行了單車(chē)性能對(duì)比試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果：在低溫（－50℃、48h）環(huán)境下，裝逆流限孔φ1.8 mm緊急閥的緊急靈敏度滿足TB/T 1492－2002《鐵道車(chē)輛制動(dòng)機(jī)單車(chē)試驗(yàn)方法》的要求。最終確定逆流限孔改進(jìn)尺寸為φ1.8 mm。

4 結(jié)束語(yǔ)

采用φ1.8 mm逆流限孔，在不改變104閥性能（TB/T 1789－1986及TB/T 1492－2002），并符合104閥技術(shù)條件（TB/T 1786－1986）的情況下，提高了104閥運(yùn)用的安定性。

2012年12月19日原鐵道部運(yùn)輸局組織專(zhuān)家對(duì)緊急閥安定性改進(jìn)方案進(jìn)行了論證分析，認(rèn)為該改進(jìn)方案可行。2013年2月7日，原鐵道部運(yùn)輸局下發(fā)運(yùn)輛客車(chē)函［2013］77號(hào)文對(duì)全鐵路104閥的緊急閥按該改進(jìn)方案進(jìn)行改造。目前，從全鐵路旅客列車(chē)的運(yùn)用來(lái)看，改造后的104閥緊急閥幾乎沒(méi)有發(fā)生意外緊急制動(dòng)的現(xiàn)象，表明104閥緊急閥安定性改進(jìn)方案較為合理，效果顯著。

［1］ 夏寅蓀.104型空氣及電空制動(dòng)機(jī)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2001.

［2］ TB/T 1492－2002.鐵道車(chē)輛制動(dòng)機(jī)單車(chē)試驗(yàn)方法［S］.

［3］ TB/T 1786－1986.104型空氣分配閥技術(shù)條件［S］.

［4］ TB/T 1789－1986.104和103型客、貨車(chē)空氣分配閥試驗(yàn)規(guī)范［S］.

［5］ 鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心低溫試驗(yàn)站.104E型客車(chē)空氣分配閥產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告（2012）DW字第W156號(hào)［R］.北京：鐵道部產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心.

Stability Improvement of 104-type Air Distribution Emergency Valve

ZHU Yingchun，LIU Wenjun
（CSR Meishan Rolling Stock Co.，Ltd.，Meishan 620010 Sichuan，China）

Based on the status analysis of the 104-type distribution valve＇s accidents emergencies during the operation，the paper proposes the stability improvement scheme for the emergency valve，and introduces the related experimental verification.

104-type distribution valve；emergency valve；stability；improvement

U270.351

A

10.3969/j.issn.1008－7842.2014.06.25

1008－7842（2014）06－0098－04

0—）男，教授級(jí)高級(jí)工程師（

2014－05－30）