鐵路加速制動閥相關問題研究

王璐

摘要：介紹了鐵路貨車常用加速制動閥的設計原則、樣機結構及工作原理。

關鍵詞：加速制動閥；設計；結構；原理

中圖分類號：U26 文獻標識碼：A 文章編號：1671-864X（2016）03-0165-01

一、研制背景

鐵路貨車正向提速、重載方向發展，對貨車車輛的制動系統提出了更高的要求。目前，我國貨車車輛主型制動機是120型空氣制動機，其核心部件是120型空氣控制閥（以下簡稱120閥）。在120閥設計之初，由于當時列車編組為5000～6000噸，車速較低，因此120閥并未設計常用加速制動功能。隨著我國鐵路的飛速發展，120閥的常用制動波速已不能滿足長大重載列車的需要。為此，研制常用加速制動閥，在120閥常用制動時對列車管進行局部減壓，使列車常用制動時間縮短，從而實現縮短制動距離、快速停車的目的。

二、設計原則

加速制動閥設計所要達到的性能是：在120閥常用制動時，能夠實現對列車管的局減，并在減壓結束后及時關閉；不影響120閥的作用過程。

為驗證加速制動閥性能，我們設計了試驗樣機。樣機的主要目的是調試并確定設計參數，如縮孔大小、腔室容積等，并能在樣機上實現所要達到對列車管局減及局減后及時關閉的目的。為此，設計時遵循縮孔大小可調，腔室容積可調，腔室壓力可測的原則，設計出加速制動閥樣機圖樣。

三、樣機結構

加速制動閥樣機由上蓋、加速制動閥套組成、加速制動閥簧、膜板活塞組成、中間體組成、夾心膜板（下膜板）、復位彈簧、下蓋、調容活塞等組成。為便于介紹，按壓力空氣的流向，將加速制動閥體內分成6個腔室。

（一）閥體分為上蓋、中間體、下蓋三部分，由三條螺釘固定聯接。

（二）上蓋體有兩個接口和一個排氣口，Rc1/2接口接列車管，Rc1/8接口可接傳感器測量列車管壓力空氣壓強，排氣口將局減的壓力空氣排向大氣，排氣口通上膜板下腔通路中設有縮堵Ⅲ。上蓋體內裝有加速制動閥套組成，閥套內有夾心閥，起到開啟或關閉對列車管排氣的作用。在列車管接口和夾心閥之間設有一縮孔，用以控制局減時壓力空氣的排量。當加速制動閥與列車管相接時，列車管壓力空氣一部分經縮孔至夾心閥上部，另一部分經體內通道進入中間體。

（三）中間體組成由中間體、上閥套、下閥套構成，上閥套和下閥套壓裝于中間體內，下閥套中有一縮堵Ⅱ，上下閥套之間形成一空腔（即腔室5）。進入中間體的壓力空氣經中間體的一個上下貫通孔進入下蓋體上部（即腔室2），此條通路為氣路Ⅰ。中間體與上膜板、下膜板之間形成三個腔室（即腔室4、腔室5、腔室6），設有三個Rc1/8接口接傳感器測量各腔室內壓力空氣壓強。

圖1 加速制動閥樣機爆炸圖

1.上蓋；2.加速制動閥套組成；3.擋圈；4.加速制動閥簧；5.膜板活塞組成；6.上閥套；7.中間體；8.下閥套；9.夾心膜板（下膜板）；10.復位彈簧；11.下蓋；12.調容活塞

加速制動閥樣機結構

1.上蓋；2.加速制動閥套；3.O型密封圈；4.夾心閥；5.夾心閥簧；6.縮堵Ⅲ；7.頂桿；8.加速制動閥簧；9.S型橡膠膜板（上膜板）；10.上閥套；11.中間體；12.縮堵Ⅱ；

13.下閥套；14.夾心膜板（下膜板）；15.復位彈簧；16.縮堵Ⅰ；17.下蓋；18.調容活塞； 19.O型密封圈

（4）上蓋與中間體之間由上膜板密封。此膜板上下各有一活塞，緊固螺釘將上活塞、上膜板及下活塞連接形成膜板活塞。緊固螺釘上端的小孔內裝有一頂桿，此頂桿經加速制動閥套中部軸向孔，可在上下移動時頂開或關閉夾心閥。膜板活塞上方有加速制動閥簧，在彈簧裝配壓力作用下，會將膜板活塞向下緊壓于中間體上閥套閥口處，形成上閥口。上閥套與膜板活塞之間形成空腔（即腔室6）。

（5）下蓋部分由下蓋、縮堵Ⅰ、調容活塞、擋板等組成。縮堵聯通氣路Ⅰ與下蓋腔室，調容活塞可調節腔室容積。

（6）中間體與下蓋之間有一夾心膜板密封。夾心膜板下方有一復位彈簧，在彈簧裝配壓力作用下，夾心膜板緊壓于中間體下閥套閥口處，形成下閥口。下蓋體內有兩條通路，一路與中間體上下貫通孔及上蓋體內通路形成氣路Ⅰ，另一路從下蓋腔室進入夾心膜板與下閥套閥口形成的空腔內（即腔室4），形成氣路Ⅱ。下蓋內的縮堵Ⅰ即是氣路Ⅰ與氣路Ⅱ之間的限制孔。

（7）當加速制動閥與列車管相接時，列車管壓力空氣一部分經上蓋縮孔至夾心閥上部，另一部分經氣路Ⅰ到達腔室2，經縮堵Ⅰ進入腔室3后，再經氣路Ⅱ進入腔室4，從而為制動局減做好準備。

四、工作原理

夾心閥的打開與關閉，控制著加速制動閥對列車管的局減。

（一）打開過程：腔室1接口接列車支管。在緩解狀態下，腔室1、2、3、4內的壓強均與列車管壓強相等，6腔、7腔通大氣。常用制動時，列車管開始減壓，2腔壓力空氣通過氣路Ⅰ流向1腔，3腔與4腔壓力空氣受縮堵Ⅰ限制下降較慢，這樣壓力空氣在下膜板的上下側形成壓差。當上下壓差達到一定值時，作用在下膜板有效作用面積上的壓力空氣克服復位彈簧的裝配壓力和下側空氣向上壓力，打開下閥口通往5腔的通路。此路氣體首先作用在上閥口面積上，因該腔容積較小，壓強升高較快，克服制動閥簧壓力推動膜板向上移動，打開上閥口。上閥口打開后，5腔壓力空氣快速流向6腔，壓強降低，但作用面積隨之變大。通過計算腔室容積，可以保證上閥口打開。因縮堵Ⅲ直徑小于縮堵Ⅱ直徑，5腔、6腔壓強在下閥口未關閉前持續增大，推動上膜板帶動頂桿上移，將夾心閥頂開，從而打開了列車管與7腔的通路，列車管局減壓力空氣經排氣口排出。此過程為制動閥打開的過程。

（二）關閉過程：下閥口打開后，3腔與4腔內的壓力空氣涌向上腔，壓強迅速降低，當4腔壓力降至不能克服復位彈簧裝配壓力與下腔壓強向上作用力時，復位彈簧回到裝配位，下閥口關閉。此時關閉了通往5腔的通路，5腔沒有壓力空氣繼續補充。6腔壓力空氣繼續經縮堵Ⅲ由排氣口排出，當6腔壓力空氣降至不能克服制動閥簧和夾心閥簧的作用力時，制動閥簧回到裝配位，夾心閥和上閥口關閉，列車管此排氣通路關閉，一次排氣過程結束。

（三） 再打開過程：由關閉過程可知，當下閥口關閉時，4腔壓強仍大于2腔壓強。3腔壓力空氣通過縮堵Ⅰ向2腔逆流，但速度較慢。如果1腔列車管繼續減壓，當下膜板上下壓差達到開啟條件時，下閥口將再次打開。由于上閥口在上次關閉時，腔室5內存留了一定壓強的壓力空氣，這樣下膜板再次打開時上下的壓差會比第一次打開時的壓差稍小。下閥口打開后的過程與前述過程相同。