新型空氣—真空兩用制動機

賈 璐

(南車資陽機車有限公司 技術中心,四川資陽641301)

新型真空-空氣兩用制動機(型號:JZ-7zk)是為滿足馬來西亞用戶需求所研制、開發的一種新型制動機。裝備此制動機的機車可以牽引真空制動車輛、也可以牽引空氣制動車輛,并且在牽引空氣制動車輛時有階段緩解的功能。在結構上以國內成熟可靠的空氣(JZ-7)制動機與真空(JZ-6)制動機為基礎,操作方式與JZ-7制動機基本相似。產品經過上車試驗,試驗數據完全達到了預期目標。

1 制動機研制過程

1.1 任務確定及開發決策

2009年初馬來西亞用戶與南車資陽機車有限公司簽訂購車合同。合同中要求機車可分別牽引真空車輛與空氣車輛;并在牽引空氣車輛時有階段緩解功能,在牽引真空貨車時可以轉換成一次緩解的方式;還要求制動系統有高可靠性,保證配件的檢修與購買方便。

鑒于出口機車制動系統通用化、標準化、模塊化的發展。同時保證該制動機特有的價格、配件、維修、使用等方面的優勢,南車資陽機車有限公司決定在JZ-7和JZ-6成熟制動機的基礎上研制新型可階段緩解的真空—空氣兩用制動機,定為JZ-7zk型號。

1.2 JZ-7zk制動機設計目標

①可以牽引真空車輛;②可以牽引空氣車輛;③可以真空或空氣雙機重聯;④在牽引空氣車輛時,可以實現階段緩解作用;⑤在牽引真空車輛時,可以簡易的實現階段緩解與一次緩解的切換;⑥機車組裝完成后按照683000000004302801《JZ-7zk制動機試驗驗收技術條件》進行試驗,滿足試驗要求。⑦在確保可靠性的前提下盡可能采用與JZ-7、JZ-6制動機相同的部件,配件。

2 制動機結構及性能簡述

2.1 制動機的設計思路

(1)制動機總體性能分析

要實現牽引空氣或者真空車輛,JZ-6制動機就可以實現,但JZ-6制動機不能實現階段緩解作用。JZ-7制動機可以實現階段緩解作用但是不能牽引真空車輛。對比JZ-7與JZ-6制動機作用原理可以看出在空氣制動方面JZ-7制動機包括全部JZ-6制動機空氣部分功能,并且JZ-7制動機的空氣制動性能更好。真空方面,根據原理來看JZ-6制動機的真空與空氣部分可以完全分開使用。因此,可以看出為了實現本次設計要求,可以在JZ-7制動機的基礎上加裝JZ-6制動機的真空部分來實現。

(2)兩種制動機的自動制動閥分析

JZ-6制動機有1#均衡風缸管、2#列車管、3#總風管、4#中均管、6#撒沙管、7#緩解限制管、8#總風遮斷管、9#真空單緩、10#空氣單緩、11#單獨作用共10根管路。JZ-7制動機則是1#均衡風缸管、2#列車管、3#總風管、4#中均管、6#撒沙管、7#過充管、8#總風遮斷管、10#單緩、11#單獨作用共9根管路。兩種制動機不同處在于JZ-6多出了一根9#真空單緩管,7#管的作用不同。進一步看JZ-6制動機原理,9#管與10#管不會同時使用,分別對應真空或者空氣狀態。而在JZ-7系統中增加一個三通塞門可以實現這兩個管合一的效果。對于7#管來說,JZ-6制動系統是緩解限制管,JZ-7系統是過充管。再進一步看兩管的壓力會發現其壓力一樣。根據本次馬來西亞方實際情況,牽引真空車輛時間比較多,所以就可以用JZ-7制動閥的7#管接到緩解限制閥上。同時兩種制動機自動制動閥和單獨制動閥的作用位完全相同,JZ-6制動機的空氣-真空轉換閥結構與JZ-7制動機客貨車轉換閥結構也完全相同。兩種制動機在運轉、常用制動、過量減壓、手柄取出、緊急制動位時其1#、2#、4#、6#、8#管的壓力也完全相同。可見用JZ-7制動機的制動閥經過小的改動可以完全替代JZ-6制動機的制動閥。

牽引真空車輛時需要用到 JZ-6制動機的真空部分,此部分包括真空控制閥、真空中繼閥、緩解限制閥、真空比例閥、真空重聯閥。從原理圖上可以看出,真空部分與空氣部分可以完全的分開使用。

因此在JZ-7制動機基礎上加裝以上真空部分,實現真空制動作用。

(3)制動機其他閥類結構的分析

根據制動機原理可以得知,為了滿足在牽引空氣車輛時要有階段緩解功能就需要制動機的分配閥有3壓力機構功能。JZ-7制動機分配閥就是3壓力結構,可以在3壓力與2壓力之間隨意轉換。而JZ-6制動機的分配閥只是一個2壓力構造。因此,不能采用JZ-6制動機的分配閥。只能采用JZ-7制動機的F-7分配閥。

從JZ-7與JZ-6制動機的空氣部分對比來看,作用閥、分配閥與中繼閥結構不同。中繼閥的結構差異在于JZ-7中繼閥多了一個過充管,JZ-6沒有此功能。過充管作用是機車加速初充風或制動后緩解。結合馬來西亞方實際需求,過充功能作用不大,因此不連接中繼閥7#管。以后可以根據實際使用狀況隨時增加過充功能。

從作用閥結構比較可以看出,JZ-6制動機用的作用閥是在JZ-7作用閥的基礎上增加一個轉換閥構成的。它的作用是實現大小閘控制轉換(自動轉換);實現空氣分配閥與真空比例閥控制轉換(手動轉換)。因此,其功能可以采用在JZ-7制動機作用閥前加裝一個變向閥(用來實現大小閘轉換作用),一個三通塞門(用來實現空氣分配閥與真空比例閥控制轉換作用)。

總之考慮到JZ-7制動機廣泛的應用范圍,配件、備品的價格因素,最終新型制動機采用JZ-7G制動閥、JZ-7中繼閥、F-7分配閥、JZ-7作用閥、重聯閥、真空控制閥、真空中繼閥、緩解限制閥、真空比例閥、真空重聯閥。

2.2 制動機的作用通路

真空時機車制動過程為:空氣列車管壓力變化→真空控制閥→真空中繼閥→真空重聯閥→真空列車管壓力變化→真空比例閥→作用閥→制動缸。

空氣部分作用過程是:列車管壓力變化→機車分配閥→作用閥→制動缸。

機車的兩種牽引狀態轉換是由裝在單獨緩解10#管與分配閥14#管上的2個3通塞門完成的。階段緩解與一次緩解轉換是由制動閥上的客貨轉換塞門與分配閥上的轉換蓋板完成的。

3 制動機試驗情況及試驗數據

機車落車后,對機車的制動系統的情況進行了多次試驗。表1是空氣制動狀態下的試驗數據,表2是真空制動狀態下的試驗數據。

表1 空氣制動狀態 kPa

表2 真空制動狀態 kPa

可以看出,本制動機的性能完全滿足預期的683000000004302801《JZ-7zk制動機試驗驗收技術條件》。試驗數據是多次試驗的平均取值。

4 結束語

從以上數據可以看出,新型制動機滿足設計要求。在設計完成后,制動機設計方案通過了天津機車車輛配件廠制動機專家的審核。并且還通過了鐵道部專家組對此制動機的聯合評審。本次設計的JZ-7zk制動機對于我廠出口機車制動系統的模塊化、標準化、通用化是一個很好的推動。

[1] 姜靖國.JZ-7型空氣和電空制動機[M].北京:中國鐵道出版社,2001.

[2] 天津機車車輛機械工廠.空氣—真空兩用動裝置使用維護說明書[Z].2004.