制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)壓閥性能檢測(cè)及選型

艾 青

(西安鐵路局安監(jiān)辦駐段驗(yàn)收室，陜西安康725005)

0 引言

調(diào)壓閥是氣動(dòng)元件的基本三大件之一，被廣泛用于各種電力機(jī)車制動(dòng)系統(tǒng)中。制動(dòng)系統(tǒng)中各功能模塊對(duì)空氣壓力和空氣流量的大小有相應(yīng)的要求，制動(dòng)系統(tǒng)中的調(diào)壓閥就是為滿足不同整定壓力要求并保證穩(wěn)定流量供給而設(shè)置的，因此調(diào)壓閥的性能對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)具有重要意義。

1 調(diào)壓閥在制動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1.1 調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)與原理

調(diào)壓閥主要由調(diào)壓彈簧、膜板、調(diào)整桿、進(jìn)風(fēng)閥、閥座和溢流閥等部件組成，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1 調(diào)壓閥結(jié)構(gòu)示意圖

調(diào)壓閥的作用就是將輸入的高壓力值減小到特定的壓力大小，該壓力值稱為調(diào)壓閥的整定值。調(diào)壓閥實(shí)現(xiàn)壓力調(diào)節(jié)的過程如下:當(dāng)調(diào)壓閥左側(cè)通入壓縮空氣時(shí)，由于調(diào)整彈簧的作用，膜板下凹，通過閥桿頂開進(jìn)風(fēng)閥，使空氣經(jīng)進(jìn)風(fēng)閥口通向右側(cè)輸出，同時(shí)經(jīng)下閥體上的平衡小孔進(jìn)入膜板下方中央氣室;當(dāng)輸出壓力逐漸增高時(shí)，則膜板上下方壓力差逐漸減小，膜板將漸趨平衡，進(jìn)風(fēng)閥逐漸上移;在輸出壓力與整定壓力相等時(shí)，進(jìn)風(fēng)閥口關(guān)閉，輸出壓力不再升高，調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)能使輸出端的漏泄得到補(bǔ)充。同時(shí)當(dāng)輸出端壓力高于整定值時(shí)，膜板上凸，溢流閥打開，使多余的壓縮空氣排出，直至壓力平衡時(shí)停止溢流，進(jìn)一步得到特定的整定值壓力并保持穩(wěn)定。

通過對(duì)調(diào)壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理的分析可知，調(diào)壓閥的整定值可以通過旋轉(zhuǎn)尾部的調(diào)桿來調(diào)節(jié)，當(dāng)整定值漂移時(shí)可以通過調(diào)桿進(jìn)行校正。

1.2 調(diào)壓閥在制動(dòng)系統(tǒng)中的作用

制動(dòng)系統(tǒng)中一般包含以下5 種調(diào)壓閥，分別是:閘缸控制模塊調(diào)壓閥、緊急增壓調(diào)壓閥、均衡控制模塊調(diào)壓閥、停放制動(dòng)模塊調(diào)壓閥以及撒砂模塊調(diào)壓閥。各調(diào)壓閥的功能描述及整定值如表1 所示。

表1 調(diào)壓閥的功能及整定值

在均衡控制模塊和閘缸控制模塊中，都需要對(duì)壓力值進(jìn)行精確控制。該功能模塊是通過EP 閉環(huán)模擬控制模式，采用高速電空閥、壓力傳感器以及PWM 脈寬調(diào)制方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力的精確控制，因此，對(duì)壓力值的變化相當(dāng)敏感。對(duì)于調(diào)壓閥的選擇，既需保證對(duì)壓力大小的要求，也應(yīng)保證風(fēng)壓供給的穩(wěn)定度。

停放制動(dòng)模塊中，調(diào)壓閥的整定值根據(jù)停放制動(dòng)缸的所需緩解壓力來設(shè)定，保證緩解功能正常進(jìn)行。

閘缸控制模塊中，通過調(diào)壓閥對(duì)緊急制動(dòng)時(shí)制動(dòng)缸最高壓力的限制，防止因制動(dòng)力過大而產(chǎn)生的不良影響。

由此可見，在制動(dòng)系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵模塊中，調(diào)壓閥均起到了重要作用，其整定壓力值的大小及穩(wěn)定性會(huì)對(duì)制動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生重要影響。

2 調(diào)壓閥性能檢測(cè)試驗(yàn)

為檢測(cè)調(diào)壓閥的性能，需對(duì)調(diào)壓閥進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，試驗(yàn)內(nèi)容主要包括整定值調(diào)整試驗(yàn)和溢流性能試驗(yàn)。

2.1 整定值調(diào)整試驗(yàn)

隨機(jī)挑選多個(gè)不同型號(hào)的調(diào)壓閥進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)過程中關(guān)閉排氣塞門，打開進(jìn)氣塞門，觀察出氣口處的壓力值，若壓力不在整定值±5 kPa 范圍內(nèi)，則調(diào)節(jié)閥尾部的調(diào)桿，使出口壓力值盡量接近整定值，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見表2。

表2 整定值調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果

由表2 可以看出，實(shí)際輸出壓力與整定值之間存在偏移，且大多數(shù)都超過了5 kPa 的范圍，因此對(duì)整定值的校正是一項(xiàng)很有必要的工作。

在調(diào)節(jié)好整定值后，為了檢驗(yàn)其穩(wěn)定性，對(duì)其進(jìn)行反復(fù)充氣和排氣動(dòng)作，記錄出氣口壓力值的變化，以均衡控制模塊調(diào)壓閥為例進(jìn)行試驗(yàn)，其整定值為650 kPa。試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 整定值穩(wěn)定度試驗(yàn)

由表3 中數(shù)據(jù)可以看出，該調(diào)壓閥的整定值出現(xiàn)了漂移，但維持在650 ±5 kPa 范圍內(nèi)。

2.2 溢流性能試驗(yàn)

考慮到閥內(nèi)部的機(jī)械構(gòu)造和零部件性能對(duì)調(diào)壓閥溢流性能可能存在的影響，本文研究了溢流初始值和停止值之間的關(guān)系。分別對(duì)整定值為650 kPa 的小流量閥和整定值為450 kPa的大流量閥進(jìn)行了試驗(yàn)。

1)從整定值開始逐步調(diào)高出氣口的壓力值，直到溢流孔剛剛開始排氣時(shí)，記錄此時(shí)出氣口的壓力值，即為初始溢流值。

2)從溢流狀態(tài)開始，由高到低逐步減小出氣口的壓力值，直到溢流孔剛好停止溢流時(shí)記錄出氣口的壓力值，即為停止溢流值。

比較這兩個(gè)數(shù)值，發(fā)現(xiàn)溢流初始值和停止溢流值存在一定的差異。出氣口壓力值與是否溢流的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2 所示。

圖2 出氣口壓力值與溢流的關(guān)系

理論上初始溢流值和停止溢流值應(yīng)該相同，由圖2 可以看出小流量閥初始溢流值是662 kPa，停止溢流值是659 kPa，溢流時(shí)出氣口壓力比整定值高10 kPa 左右。大流量閥的初始溢流值是479 kPa，停止溢流值是474 kPa，溢流時(shí)出氣口壓力比整定值高25 kPa 左右。

3 結(jié)語

本文對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)中的調(diào)壓閥進(jìn)行了說明和性能檢測(cè)試驗(yàn)，試驗(yàn)表明調(diào)壓閥整定值穩(wěn)定性和溢流性，能直觀地反映調(diào)壓閥性能的好壞。在制動(dòng)系統(tǒng)調(diào)壓閥選型時(shí)，應(yīng)盡量選取整定值漂移小、靈敏度高、初始溢流值與停止溢流值差距小以及溢流值與整定值差距小的調(diào)壓閥。