對F8型空氣分配閥發生自然緩解故障主因的 實驗研究

房永川

摘 要：本文通過對F8型空氣分配閥發生自然緩解故障現象的主要因素進行了分析，發現由輔助閥漏泄引起自然緩解故障率較高，通過對F8型空氣分配閥的輔助閥的結構、工作原理及作用進行詳細研究后，查找出了這一批次F8閥輔助閥產生泄露的主因，提出了解決的相關措施，并通過實驗進行了進一步的驗證。確認發生自然緩解故障主因為輔助閥的生產質量存在缺陷，膜板設計時彎曲度參數不正確，改進后故障率明顯下降，減少了維修作業量，提高了檢修質量。

關鍵詞：F8型空氣分配閥 輔助閥 自然緩解

中圖分類號：U27 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）09（b）-0040-02

1 F8型空氣分配閥的常見故障及原因

F8型空氣分配閥（簡稱F8閥）采用二、三壓力機構作用原理，應用在鐵路客車列車上，由于其取消了滑閥結構和研磨件，采用橡膠膜板、柱塞O型圈和橡膠夾心閥結構來進行密封，得到了良好的效果，但橡膠膜板、柱塞O型圈的質量精度和配合精度對F8閥故障發生率有很大影響，運行中的F8型空氣分配閥（簡稱F8閥）的常見故障有3種：自然緩解、排風不止、緩解不良。在一段運行時間鐵路客車列車F8閥發生自然緩解故障占到總故障的75%以上，因此我們把自然緩解故障作為主要故障排查，尋求導致其發生的因素。我們通過對產生自然緩解故障的F8型空氣分配閥進行細致檢查后發現，引起自然緩解故障的原因主要有：輔助閥漏泄、平衡閥漏泄、副風缸充氣止回閥漏泄，經檢測發現由于輔助閥漏泄導致F8閥自然緩解故障占總故障數50%以上，因此解決輔助閥發生漏泄現象，是有效控制F8閥自然緩解故障的有效方法之一，從而可以降低F8閥故障發生率。

2 F8型空氣分配閥的輔助閥的工作原理及作用

2.1 輔助閥工作原理

輔助閥是一個二壓力平衡機構，輔助閥活塞上方為輔助室壓力空氣，從主閥來的工作風缸壓力空氣經輔助閥體及上蓋內部通路，并通過輔助閥套下排孔充入輔助閥膜板上方，然后經輔助閥上蓋和輔助閥體內部通路向中間體的輔助室充氣。膜板下方為列車管壓力空氣。即膜板上方的輔助室空氣壓力與膜板下方的列車管空氣壓力相平衡。列車制動時由于制動管減壓，輔助閥到達制動位，輔助室壓縮空氣經過常用制動排風堵和緊急制動排風堵排入大氣。

2.2 輔助閥作用

（1）常用制動位：由于列車管減壓（輔助閥膜板下方列車管壓力下降），使得輔助閥活塞下移，但輔助閥桿僅下移到與放風閥接觸而打不開放風閥。此時輔助室壓力空氣經輔助閥桿中心孔、輔助閥套的上排孔和常用排風堵排入大氣。由于常用排風堵的限制，使輔助室壓力空氣的排風速度與列車管的減壓速度相一致，輔助閥活塞兩側壓力基本平衡，因此輔助閥活塞及輔助閥桿不能繼續下移打開放風閥，從而保證了常用制動的安全穩定性。

（2）保壓位：列車管停止減壓后，輔助閥活塞兩側壓力達到平衡，輔助閥活塞及輔助閥桿稍稍上移，切斷了輔助室排大氣的通路，輔助閥處于保壓狀態。

（3）緩解位：列車管增壓（輔助閥膜板下方列車管壓力上升），使得輔助閥活塞及輔助閥桿上移，到達緩解位，打開了工作風缸與輔助室的通路。由于制動位時輔助室的壓力空氣部分排入大氣，而工作風缸壓力基本保持不變，故工作風缸壓力高于輔助室壓力，因此工作風缸壓力空氣再次經輔助閥套的下排孔充入輔助閥膜板上方及輔助室，這樣就使得工作風缸壓力迅速下降，從而加速主閥的緩解，起到加速緩解的作用。

（4）緊急制動位：當列車管以緊急排風速度排氣時，輔助室的壓力空氣來不及從常用排風堵排出（即常用排風堵的排風速度低于列車管排風速度），輔助閥膜板兩側形成壓差，使得輔助閥活塞及輔助閥桿迅速下移并打開放風閥使列車管壓力空氣經打開的放風閥迅速排入大氣，起到緊急放風作用。此時，常用排風堵和緊急排風堵同時打開，共同將輔助室的壓力空氣排入大氣。當列車管的風排完，而且輔助室的風壓排到小于放風閥彈簧的彈力時，放風閥關閉，同時輔助閥活塞和輔助閥桿上移，切斷了緊急排風堵與輔助室的通路。

3 F8閥輔助閥產生泄露的主因及解決措施

經過對發生故障的F8閥反復試驗檢測我們發現，造成輔助閥漏泄的原因可能主要有以下兩點。

3.1 輔助閥柱塞上O型圈槽與O型圈質量可能有問題

O型圈與O型圈槽配合精度不夠導致密封不嚴或摩擦力不夠大，引起輔助閥產生漏泄現象。經檢測規格24×2.25的O型圈，其粗細尺寸標準值為（2.25±0.10）mm，個別O型圈粗細尺寸不一致，實際超差，與O型圈槽配合預緊度不足。為了驗證需要，我們準備通過在輔助閥柱塞上三道O型圈槽上纏繞生料帶后再加O型圈，增加預緊度，加大密封的同時也加大了柱塞上移的摩擦力，然后上試驗臺實驗。

3.2 輔助閥膜板可能存在彈性復位現象

導致常用制動保壓位輔助閥活塞及輔助閥桿上移過大，輔助閥產生漏泄現象。分析故障閥發現，既然輔助閥活塞及輔助閥桿向上有位移，這就說明它們上應該存在一個向上的力，雖然這個力可能很小，但是它可能導致輔助閥泄露的因素。為此我們限制輔助閥桿的位移量，在輔助閥柱活塞上加平墊圈，改變柱塞長度；或者減小輔助閥桿向上的力，在輔助閥桿上側安裝制動彈簧。

4 實驗研究

4.1 實驗標準

根據中華人民共和國鐵道行業標準TB/T 3030-2002，F8輔助閥緩解位漏泄試驗，將制動管容積風缸、工作風缸、輔助風缸壓力充至定壓。要求：（1）用流量計檢查緊急排氣口，漏泄量不得大于 160 mL/min；（2）用肥皂水檢查常用和緊急排氣堵，10s 內肥皂泡直徑不得大于 20mm；（3）用肥皂水檢查兩排氣限制堵、各閥蓋與閥體結合部及閥體表面均不得有漏泄。

4.2 實驗方法

取出任意10套不合格的輔助閥，分別采取：①在輔助閥柱活塞上三道O型圈槽上纏加生料帶；（2）在輔助閥柱活塞上加平墊圈；（3）在輔助閥桿上側安裝制動彈簧；（4）纏繞生料帶，并加裝制動彈簧。實驗數據如表1所示。

5 結語

雖然通過這4個試驗應用手段不同，效果也有差別，采用實驗4的方法最佳，效果達到了100%，但目的主要都是要減小柱塞向上的力，抑制柱塞的位移。導致輔助閥柱塞有向上過大的位移，是因為膜板阻力小，經多次反復實驗和探討，最終確認為膜板的生產質量有問題，設計時彎曲度參數不正確。經與生產廠家多次交流溝通，將膜板的內外圈的高度差值減小了0.6 mm，并將O型圈與O型圈槽配合精度提高一個精度等級。此后生產的F8型空氣分配閥有效地控制了輔助閥漏泄問題，發生自然緩解的故障現象明顯減少，F8型空氣分配閥發生故障率下降50%以上，減少了工作人員維修作業量，提高了檢修質量，也對列車運行調度組織具有積極影響。

參考文獻

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