JZ-7 型制動機在工礦冶金設備上的應用

李 志

（金川集團物流公司，甘肅金昌 737100）

1 內燃機車JZ-7 型制動系統工作原理及組成

1.1 系統原理

內燃機車采用JZ-7 型制動機（圖1）控制車列制動，其制動系統設有貫通整列車的總風管和列車管各一根，總風管與總風缸連接，向制動設備閘瓦缸活塞及各種輔助設備（如撒砂裝置、風笛、集便器等）供風提供控制動力源，列車管與JZ-7 自動制動閥、中繼閥和分配閥連接，通過列車管壓力變化實現制動控制。

圖1 JZ-7 型制動機

1.2 系統組成及功能

JZ-7 型空氣制動機由風源部、控制部、中繼部和執行部等4部分組成（圖2）。

圖2 JZ-7 型制動系統工作原理

（1）風源部。由空氣壓縮機、總風缸、油水分離器、調壓器等組成，主要提供穩定可靠的動力源。

（2）控制部。由自動制動閥、單獨制動閥及緊急制動閥組成，為列車制動量及緩解量發出指令，是制動機的操縱部件。

（3）中繼部。包括中繼閥、分配閥、變向閥、作用閥，為控制指令的傳遞部件。

（4）執行部。包括制動缸、閘瓦及閘瓦間隙自動調節器。另外設有均衡風缸、過充風缸、降壓風缸、工作風缸、緊急風缸、作用風缸及無動力回送裝置、管道濾塵器、雙針壓力表、各種塞門和手制動機、撒砂裝置等部件，為制動機制動力形成部件。

1.3 各閥間的控制關系

（2）單獨作用閥→作用閥→制動缸（機車單獨制動）；單獨作用閥→分配閥→作用閥→制動缸→大氣（機車單獨緩解）

2 排土犁及軌道車GK 制動系統工作原理及組成

2.1 KT1-2 型排土犁制動系統工作原理

金川集團物流公司KT1-2 型排土犁由大連工礦車輛廠1976 年2 月制造，采用GK 型制動機控制車列制動，其制動系統設有貫通整列車的總風管和列車管各一根，總風管與總風缸連接，向制動設備閘瓦缸活塞及各種輔助設備提供控制動力源，制動管與6 個GK 閥中的一個連接，通過GK 閥管口壓力變化實現制動控制。

2.2 GK 閥型空氣制動機結構組成及功能

GK 閥型空氣制動機由風源部、控制部和執行部等三部分組成。

（1）風源部。由總風缸、油水分離器、調壓器等組成，主要提供穩定可靠的動力源。

（2）控制部。由6 個GK 閥及中繼閥組成，為排土犁制動量及緩解量發出指令量，是制動機的操縱部件。

（3）執行部。包括制動缸、閘瓦及閘瓦間隙自動調節器。另外設有提升風缸、工作風缸、展翅風缸及管道濾塵器、雙針壓力表、各種塞門和撒砂裝置等部件，是制動機制動力的形成部件。

（4）GK 型空氣制動機各閥間的控制關系：GK 閥→中繼閥→列車管空氣壓力變化→空氣分配閥→作用閥→制動缸（進行列車制動及排土犁大翅展翅與提升）。

3 制動系統改造的必要性及可行性分析

3.1 制動系統現狀

金川集團物流公司排土犁大型工礦設備制動系統目前處于老化漏風等難以維持使用狀態，且無處購置新的排土犁進行替代的困難局面（原生產廠家倒閉，全國無類似設備生產廠家），對排土犁制動操作技術性能創新改造勢在必行。

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3.2 JZ-7 型空氣制動機與GK 型空氣制動機

通過JZ-7 型空氣制動機與GK 型空氣制動系統工作原理對比發現，其制動技術參數基本一致（表1），制動執行機構一致，利用目前國內新技術、新工藝、新裝備“創新改造新系統替代老系統”方案可行，經濟效益可觀，以物流公司現有技術力量完全可以實施。

表1 JZ-7 型空氣制動機與GK 型空氣制動機技術參數

3.3 改造后緊急制動力b 的計算

改造后緊急制動力b 按式b=ΣKhφh計算。式中，ΣKh是排土犁閘瓦壓力總和，排土犁動缸壓強理論值PZ=360 kPa，排土犁改造后制動效率η=0.8，排土犁制動缸活塞面積99 487 mm2，排土犁制動倍率11.8，計算得出Kh=338 kN。

3.4 改造后制動性能模擬計算技術參數（圖3）

圖3 制動性能模擬參數曲線

改造后JZ-7 制動機制動性能較原車GK 型制動機制動性能提升了近30%，符合工礦鐵道大型設備緊急制動距離≤800 m 的最低要求。

4 技術方案及創新點

（1）選用金川集團物流公司現有的內燃機車工作可靠的新型JZ-7 型制動裝置，淘汰排土犁老舊GK 型制動閥件。JZ-7 型制動裝置制動及緩解作用靈敏、反應迅速，尤其是緩解作用很快、制動后迅速緩解運行，可大幅度提升設備安全運行的可靠度。

（2）對排土犁使用的已被國鐵淘汰30 多年的中繼閥等指令控制系統，創新改造為新型鋼制轉閥系統，針對GK 型中繼閥無法修復且采購不到新閥問題，重新設計中繼閥操控裝置，選用國內先進、可靠的鋼制手動轉閥及其配套的標準管件。

（3）按照模塊化方式優化設計管路系統，拆除原有老舊管路布局，不但滿足了排土犁的各項工作要求，且操控精準度與檢修維護的空間得到了極大的提升。

（4）設計儲風風缸風壓自動控制系統，大幅度提升系統安全系數。施行緊急制動時，因設計加裝了均衡作用風缸，有強烈的局部減壓作用，具有制動快、制動力大、制動效果優良的特點。

（5）JZ-7 型制動系統結構簡單，配件的通用性強，降低了備件儲備及修理難度，管路流線型及模塊化設計布局，優化了空間結構，使檢修維護成本及難度大幅下降。

5 實施情況

5.1 設計操作間

按照原車操縱室布局，結合內燃機車JZ-7 制動系統結構布局，拆除已經使用30 年的老式簡陋操作臺，按照結構空間制作新式一體化操作臺（圖4）。司機操作簡單可靠，操作環境得到了質的飛躍。

圖4 操作間平面布置

5.2 設計制動系統

按照JZ-7 制動系統原理，結合排土犁本身操作中展翅風缸、提升風缸、卡翅風缸的作用特點及技術性能，采用模塊化設計理念，徹底切除原制動管路系統，參照DF7C 內燃機車制動系統，合理設計布局制動系統，使管路系統空間結構得到了大幅度提升，檢修維護更方便快捷。

5.3 按照平面布置圖設計新型操作臺

老操作臺電器系統老舊，操作簡陋，安全性能不足（圖5）。新式操作臺增設了列調、微機監控系統，使行車制動參數一目了然，并實現了風壓自動控制，制動管風壓反饋等功能，設備本質化安全性能得到了質的飛躍（圖6）。

圖5 升級改造前操作臺及設備外觀

圖6 升級改造后操作臺及設備外觀

5.4 規劃實施

以降本增效節約成本、精學細修鍛煉隊伍為原則，攻堅克難，按照金川集團物流公司制定的時間進度表在60 個工作日內順利完成了改造任務，開創了工礦老式車輛技術革新的新模式。

6 應用情況

（1）徹底消除了原車制動系統老化、作用不良的疑難故障，提升了設備性能。

（2）新型鋼制轉閥中繼系統輕便快捷、穩定安全，操作人員的作業安全系數得到了大幅提升。

（3）管路設計布局采用模塊化，大幅度提升了系統的使用壽命及檢修便捷性。

（4）采用自動化風控工藝，設備本質化安全系數極大提升。

7 改造成效

（1）排土犁每年度老舊制動系統檢修維護費用30 萬元以上，創新改造選用國內先進閥件，改造完成后至少5 年內操作制動系統不需要大修，節省了大量人工費用及檢修成本。

（2）排土犁操作制動系統創新實施，操作自動化程度大幅度提高，模塊化設計理念，檢修維護時間大幅度縮短，設備風壓自動控制等裝置的創新實施，大大降低了作業安全風險。

（3）為工礦型老舊設備系統改造提供了借鑒經驗，生產中產生了良好的邊際效益。