空重車閥單車試驗典型問題分析及改進措施

邵向蘭,張向鵬,張 劍,朱成章,歐東方,周超洪

(眉山中車制動科技股份有限公司,四川 眉山 620020)

1 引言

在我國鐵路貨車單車試驗生產工序，常出現制動壓力不穩定、漏泄等問題，要從制動管路、120制動閥、KZW-A型空重車自動調整裝置等多方面分析、排查，會影響交車生產。

主要問題表現：一、限壓閥在試驗臺試驗合格，單車試驗時部分車輛空車位制動缸壓力偏高，更換限壓閥重新試驗，車輛單車試驗合格。二、單車試驗時有車輛傳感閥漏泄，空車制動缸壓力偏低，壓下傳感閥防塵罩后，制動缸壓力符合要求，漏泄現象消除。

2 空重車自動調整裝置結構原理簡介

2.1 結構組成

目前在我國鐵路貨車上應用廣泛的空重車調整裝置是KZW-A型空重車自動調整裝置。KZW-A型空重車自動調整裝置結構主要包含測重機構和限壓閥，如圖1所示。

測重機構包含抑制盤組成和傳感閥，傳感閥經試驗臺試驗合格后，將防塵罩放在觸桿上，采用橡膠錘或木頭錘輕輕進行敲擊組裝，然后再與傳感閥一起安裝在支架上，抑制盤與防塵罩的間隙為6±1mm，如圖2所示。

測重機構安裝在車體上，抑制盤的觸頭在空車狀態下與安裝在側架上的橫跨梁之間有安裝間隙。C-A21型的傳感閥安裝間隙為3±1mm，C-A27型的傳感閥安裝間隙為6±1mm。

傳感閥由閥體、閥蓋、活塞、觸桿、夾芯閥、調壓彈簧、復原彈簧、夾芯閥彈簧、彈簧擋圈及密封圈等組成,如圖3所示。限壓閥由閥體、閥蓋、中間體、推桿組成、橡膠膜板、活塞、夾芯閥、夾芯閥彈簧、壓力彈簧、顯示牌、顯示活塞、顯示彈簧、后蓋及密封膠圈等組成，如圖4所示。

2.2 工作原理

2.2.1 空車位

制動時,120閥動作，副風缸的壓力空氣經120閥和開啟的限壓閥向制動缸、限壓閥活塞上方、傳感閥活塞下方及顯示活塞右邊充風，隨著制動缸空氣壓力的增加，傳感閥的活塞在下腔空氣壓力(即制動缸空氣壓力)的作用下向上移動，壓縮復原彈簧和調壓彈簧并推動觸桿一起上升，防塵罩隨著觸桿上移，上升6±1mm，碰到抑制盤時停止不動，此時，觸桿的徑向孔到達Y形密封圈的上方。而活塞隨制動缸空氣壓力的增加繼續上移，這時活塞內的夾芯閥被連接桿頂開，活塞下腔的壓力空氣立即向上腔、降壓風缸、限壓閥膜板上方及顯示活塞左邊充風。

若防塵罩與抑制盤之間的間隙太小，小于5mm，觸桿的徑向孔仍然在Y形密封圈的下方，制動缸的壓力空氣通過觸桿的徑向孔、中心孔排入大氣，制動缸會漏泄。此時，120閥處于制動位，局減閥處于開放位置，列車管通過局減閥給制動缸充風，列車管的壓力空氣會通過120閥→限壓閥→傳感閥→大氣，造成列車管漏泄。若防塵罩與抑制盤之間的間隙太大，大于7mm，傳感閥的活塞在下腔空氣壓力(即制動缸空氣壓力)的作用下向上移動，壓縮復原彈簧和調壓彈簧并推動觸桿一起上升，防塵罩隨著觸桿上移，上升碰到抑制盤時停止不動的位移會大于7mm，所需要的制動缸空氣壓力會偏大，空車位制動缸空氣壓力會偏高。

當降壓風缸及限壓閥膜板上方的空氣壓力上升到一定時，與限壓閥活塞上方通制動缸空氣壓力共同作用，將限壓閥內的活塞下移，夾芯閥關閉，副風缸停止向制動缸充氣，傳感閥活塞上下作用力達到平衡后，活塞內的夾芯閥自動重新關閉，讓制動缸獲得適當的空氣壓力。限壓閥蓋上的顯示器在制動缸、降壓風缸的空氣壓力和顯示彈簧的壓力共同作用下推動顯示活塞伸出去頂起顯示牌翻轉。制動缸壓力達到全重車位時，顯示牌翻轉90°,從空車至重車制動缸壓力范圍內顯示牌翻轉是連續變化，如圖5所示。

緩解時，120閥動作，置于緩解位，限壓閥通120閥的空氣壓力迅速降低，其內的夾芯閥被通制動缸的壓力空氣頂開，制動缸的壓力空氣通過限壓閥和120閥向外排氣。傳感閥活塞下腔的空氣壓力隨制動缸的空氣壓力下降而降低，其活塞和觸桿在復原彈簧和調壓彈簧作用下相應下移，當活塞下腔空氣壓力低于上腔空氣壓力時靠上腔空氣壓力頂開夾芯閥，降壓風缸的壓力空氣將通過夾芯閥與制動缸的壓力空氣一起經限壓閥和120閥排向大氣。與此同時，在傳感閥觸桿回到最下端位置時，觸桿徑向孔置于Y形密封圈的下方，降壓風缸的壓力空氣還通過傳感閥觸桿內的小孔直接排向大氣，直至排盡為止。在排氣過程中，當限壓閥膜板上方及活塞上方的壓力空氣降到一定時，其壓力彈簧又逐漸將活塞、作用桿和膜板推到最上方位置，夾芯閥完全打開處于常開位置。而傳感閥活塞內的夾芯閥在上腔壓力接近下腔的空氣壓力時靠夾芯閥彈簧又將夾芯閥關閉，最后恢復到完全緩解狀態，如圖6所示。

2.2.2 重車位

制動時,120閥動作，副風缸的壓力空氣經120閥和開啟的限壓閥向制動缸、限壓閥活塞上方、傳感閥活塞下方及顯示活塞右邊充風，隨著制動缸空氣壓力的增加，傳感閥的活塞在下腔空氣壓力(即制動缸空氣壓力)的作用下向上移動，壓縮復原彈簧和調壓彈簧并推動觸桿一起上升，防塵罩隨著觸桿上移，因重車工況，搖枕彈簧撓度變大，橫跨梁接觸抑制盤觸頭，將抑制盤頂起，防塵罩上移碰不到抑制盤。而活塞隨觸桿一起上升到傳感閥體內的最上端，夾芯閥不會打開，制動缸和降壓風缸通路在夾芯閥處被切斷，制動缸壓力空氣不會流到降壓風缸。限壓閥的夾芯閥一直處于開啟狀態，制動缸壓力與120閥輸出的壓力一致，確保制動缸獲得重車所需的制動力，如圖7所示。

緩解時，120閥動作，置于緩解位，制動缸的壓力空氣全部通過限壓閥和120閥排入大氣。

3 原因查找

3.1 限壓閥空車位壓力偏高原因查找

對壓力偏高的車輛更換新限壓閥，再次進行單車試驗，單車試驗符合標準要求。說明換下的限壓閥出了問題，將換下的限壓閥再次進行試驗臺試驗，發現其空車壓力偏高，性能參數不合格。對比裝車前該限壓閥的試驗臺試驗單據，性能參數顯示合格。說明此閥經過與管座組裝、組裝后轉運、裝車、單車試驗過程，出現了性能變化。從限壓閥的結構原理分析，限壓閥空車壓力偏高，說明沒有按照限壓閥設計要求實現限制制動缸壓力的功能，最大的因素有夾心閥關閉不良。將限壓閥分解、檢查，發現限壓閥活塞內的夾芯閥翻轉，夾心閥沒在工作狀態的位置，見圖8。將翻轉的夾芯閥扶正到工作位，重新組裝后，再次進行單閥試驗臺試驗，試驗參數符合標準要求，進行裝車單車試驗，試驗參數符合標準要求。

3.2 空車位制動缸壓力偏低、傳感閥漏泄原因查找

對車輛單車試驗工序返回的測重機構整體進行分析，因測重機構包含防塵罩、傳感閥、抑制盤組成等部件，除去傳感閥質量，剩余的部分也決定著測重機構的最終質量。故對測重機構的組裝狀態即防塵罩與抑制盤間隙尺寸進行測量，測量后在實驗室進行空車位單車試驗，單車試驗后分解測重機構，對傳感閥單閥進行試驗臺試驗。過程中發現防塵罩與抑制盤間隙要求為6±1(mm)，實測間隙全部在5～5.5mm之間，傳感閥單閥試驗均合格，單車試驗壓力數值低于單閥試驗臺試驗數據。具體見下表。

序號間隙6±1(mm)單車試驗(kPa)試驗臺試驗15.4137152.925.3135146.835.2131148.2

4 原因分析

4.1 空車制動缸壓力偏高的原因：

因限壓閥閥芯彈簧的設計裝配載荷較小，試驗臺試驗合格后到裝車、單車試驗的過程中，限壓閥的夾芯閥可能受到過受力較大的沖擊或振動，導致夾芯閥翻轉。夾芯閥翻轉后，夾芯閥與閥口不能緊密貼合，不能限制進入的壓力空氣，限壓閥失去了空車位的限壓作用，導致空車位制動缸壓力偏高。

4.2 空車位制動缸壓力偏低，傳感閥漏泄的原因：

防塵罩與抑制盤之間的間隙越大，使傳感閥活塞、觸桿上升的距離越大，進入傳感閥活塞下側的壓力空氣越多，空車位制動缸壓力越高。防塵罩與抑制盤之間的間隙偏小，使傳感閥活塞、觸桿上升的距離偏小，進入傳感閥活塞下側的壓力空氣越少，會導致空車位制動缸壓力偏低，甚至導致空車位制動時，觸桿徑向孔不能上升到Y形密封圈的上方而產生漏泄。防塵罩與抑制盤的間隙偏小，是導致空車位制動缸壓力偏低以及傳感閥漏泄的主要原因。

5 改進措施

為進一步提高產品質量，更順暢的進行單車試驗、交車生產，可以采取以下改進措施。

5.1在限壓閥的試驗、組裝、搬運、裝車等過程中，按限壓閥裝車應用方向(如圖9)擺放，避免磕碰、掉落，可防止夾心閥翻轉，避免夾心閥翻轉引起的空車壓力高問題。

5.2細化測重機構組裝工藝：一、防塵罩組裝后，檢測防塵罩與傳感閥是否組裝到位，采取檢測傳感安裝孔到防塵罩頂部距離的方式控制。二、防塵罩組裝后，手握住防塵罩，提起傳感閥上下抖動幾次，防塵罩不松動時才能安裝到支架上。三、因支架、傳感閥安裝孔螺栓間隙的存在，在傳感閥與抑制盤組裝時，防塵罩與抑制盤之間放置一塊墊塊(如圖10)，可消除螺栓孔間隙的影響，有效控制組裝后6mm間隙。四、組裝后裝車前檢查時，用6±1mm的通止卡板檢查防塵罩與抑制盤間的間隙。五、因抑制盤桿與支架孔間隙較大，容易傾斜，檢測防塵罩與抑制盤間的間隙時，采用測重機構觸頭垂直向下的裝車方向進行檢測，利于準確檢測。

6 結束語

空重車自動調整裝置的單閥試驗臺試驗合格，不是產品的最終合格，后序組裝、檢測、搬運、裝車等相關過程仍然決定著裝車后車輛單車試驗的質量。