QB-4型單元制動器不制動故障分析與改進

江 濤

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

內燃機車是冶金企業重要的交通運輸工具，貴溪冶煉廠鐵路編組站有5臺GKD2型內燃機車。單元制動器是機車整個制動系統的主要組成部分，是制動系統的執行機構，是滿足機車緊急制動距離要求和確保機車行車安全的重要裝置［1］。近年來機車單元制動器故障率居高不下，多次發生單元制動器不制動的故障，嚴重影響機車行車安全。

2 單元制動器結構及工作原理

QB-4型單元制動器由制動缸裝配、箱體、杠桿、閘瓦間隙調整機構、螺桿復位機構、瓦托、閘瓦撐及閘瓦等組成［2］。其結構如圖1所示。

圖1 QB-4型單元制動器結構圖

單元制動器的工作原理就是風能轉化為機械能再轉化為熱能的一個能量轉化過程。當制動缸充風時，推動鞲鞴推桿前移，鞲鞴推桿推動杠桿、力推擋圈、調整套、調整螺母、螺桿前移，使閘瓦壓向車輪踏面進行制動。螺桿的前移，帶動導向螺母、導向螺母套、調隙擋一起前移。如果制動前閘瓦與踏面間的間隙小于或等于調隙擋與壓圈間的間隙，則在制動全過程中，導向螺母、導向螺母套、調整螺母、調整套、螺桿前移量相等。當制動缸排風緩解時，在緩解彈簧的彈力作用下，通過杠桿，推動復位擋圈，帶動調整套、調整螺母、螺桿、導向螺母、導向套、調隙擋一起后移。從而使螺桿帶動閘瓦一起回到制動前的位置，即閘瓦與踏面間保持制動前的間隙值。

3 單元制動器不制動故障原因分析及改進措施

從表可以看出導致QB-4型單元制動器不制動故障的原因有：導向套止釘折斷、壓蓋螺絲松動、調整套錐齒輪磨損、制動缸漏風、內部銹蝕等。

表 QB-4型單元制動器不制動故障現象統計

3.1 導向套止釘折斷

導向套和調隙擋采用螺紋連接、止釘防松動的方式。當單元制動器制動時，導向套旋轉方向與螺紋絲扣方向一致，會鎖緊絲扣；單元制動器緩解或者更換閘瓦時，導向套旋轉方向與螺紋絲扣方向相反，止釘會受到一個圓周方向的剪切力，時間一長，止釘會疲勞折斷，導向套和調隙擋連接松動，單元制動器無法制動。脫落的止釘卡死調整部，制動后無法正常緩解，產生抱閘，危及行車安全。為防止止釘折斷，我們在原止釘孔正對面開了個6mm的孔，采用雙側6mm止釘代替原來的單側6mm止釘，如圖2所示，以增強止釘的強度。

圖2 改進前后導向套止釘對比圖

3.2 內部銹蝕

QB-4型單元制動器并非防水設計，而廠礦企業線路狀況復雜，線路兩側的雜物和積水較多。一旦橡膠防塵罩老化或者被異物劃破，水和礦粉等雜質就會進入單元制動器內部，附著在傳動機構上。同時，相關人員清洗走行部時，由于不當操作使水進入單元制動內產生零件銹蝕。單元制動器零件的銹蝕，會造成摩擦阻力異常增大，產生不制動等故障［3］。所以，發現防塵罩有破損要及時進行更換，清洗走行部時，嚴禁用水對沖單元制動器。

3.3 制動缸漏風

制動缸充風時，缸壁和活塞形成一個密封容積，作用于活塞的壓縮空氣經過一系列的杠桿增大一定倍數后傳遞給各閘瓦［4］，使閘瓦壓向車輪踏面產生制動。當制動缸有泄漏時，會使鞲鞴推桿的推力減少，甚至無法產生推力，最終單元制動器不能正常制動。制動缸漏風一般都是活塞皮碗老化破損或者缸壁機械擦傷造成，其中多為皮碗破損。針對這種情況，我們在檢修時，要及時更換磨損、破裂的皮碗，缸壁輕微的擦傷要用細砂紙打磨處理。單元制動器組裝好后，應進行充風實驗，試驗空氣壓力為450kPa,每分鐘泄漏量不得大于50kPa［5］，保障制動缸的氣密性。

3.4 壓蓋螺絲松動

閘瓦間隙值取決于調隙擋與壓圈和端蓋φ82mm孔底部臺階間的間隙大小［6］。壓圈是用4個M6×12的螺栓固定在端蓋上，壓圈的作用在單元制動器制動時，用來限制調隙擋的前移量。由于單元制動器內部傳動部件工作頻繁，時間一長，螺栓因震動會松動甚至脫落，這樣調隙擋的前移量就無法控制，調隙擋與壓圈和端蓋φ82mm孔底部臺階間的間隙就會變大，單元制動器失去間隙調整能力，最后不能正常制動。針對這一情況，我們用M6的載絲帶并帽代替原來的M6×12螺栓進行緊固，如圖3所示，同時對載絲涂膠防止松動。

圖3 改進前后壓蓋螺栓對比圖

3.5 調整套錐齒輪磨損

調整螺母、導向螺母與螺桿通過不自鎖梯形螺紋相連接。在調整彈簧的作用下，閘瓦間隙正常時，調整螺母和導向螺母上的錐形齒輪分別與調整套和導向螺母套的錐形齒輪相互嚙合在一起。錐形齒的作用是防止正常制動時調整螺母和導向螺母圍繞螺桿轉動。一旦閘瓦間隙大于該單元制動器內定的間隙值時調整螺母和導向螺母在彈簧力的作用下就會分別繞螺桿轉動，使螺桿與導向螺母、調整螺母產生相對位移，起到調節閘瓦的間隙的作用。所以，當錐形齒有磨損時，螺母和套就不能正常嚙合，閘瓦間隙也就調整不了，嚴重時形成單元制動器不制動的故障。通過對故障單元制動器解體發現，所有錐齒輪磨損中，調整套錐齒輪磨損概率最高，達到90%以上。這跟單元制動器傳動機構中調整套錐齒輪是受力主動件有很大的關系。因此，在單元制動器檢修過程中，調整套和調整螺母錐齒輪、導向螺母套和導向螺母的配合齒面狀況及嚙合要良好，無斷齒、缺齒和嚴重磨耗，各齒高度不得小于設計原形的2/3。

4 結束語

單元制動器工作環境復雜，除了在機車修程中做好相關技術狀態檢修外，日常的維護保養工作同樣重要，要及時清洗外部污染物，定時給傳動機構油潤，防止缺油卡滯。