任斌

摘 要：?jiǎn)卧苿?dòng)器是執(zhí)行對(duì)運(yùn)行中的機(jī)車減速和停車的一種機(jī)械裝置，對(duì)機(jī)車制動(dòng)效率及行車安全具有重要影響。本文對(duì)SS4B型電力機(jī)車單元制動(dòng)器基本結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并對(duì)單元制動(dòng)器在大修過(guò)程中的關(guān)鍵控制要素進(jìn)行了分析，為制定檢修工藝和提高檢修質(zhì)量提供參考。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)卧苿?dòng)器 大修 機(jī)車

中圖分類號(hào)：U260.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-9082（2018）09-0-02

一、單元制動(dòng)器簡(jiǎn)介

單元制動(dòng)器是執(zhí)行對(duì)運(yùn)行中的機(jī)車減速和停車的一種機(jī)械裝置，主要由制動(dòng)缸、杠桿傳動(dòng)系統(tǒng)、閘瓦間隙調(diào)整裝置和閘瓦等幾部分組成。當(dāng)機(jī)車進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)缸內(nèi)充入壓縮空氣推動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)，勾貝桿帶動(dòng)杠桿傳動(dòng)系統(tǒng)經(jīng)放大后通過(guò)閘瓦作用到車輪踏面上，使閘瓦和踏面產(chǎn)生摩擦，將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，從而使機(jī)車達(dá)到減速和停車的目的。

目前SS4B型電力機(jī)車上使用的單元制動(dòng)器有兩種型號(hào)，只有少部分機(jī)車還在使用比較早期的178×2.85型單元制動(dòng)器，大部分機(jī)車采用更為先進(jìn)的JDYZ-4E/F型單元制動(dòng)器，這兩種單元制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)原理基本上相同，只是兩者的閘瓦間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)有所區(qū)別，178×2.85型單元制動(dòng)器間隙調(diào)整器為棘輪棘鉤式，一次間隙調(diào)整量設(shè)計(jì)值為0.2mm，一次調(diào)整量較小且間隙調(diào)整不靈敏。JDYZ-4E/F型單元制動(dòng)器間隙調(diào)整器為非自鎖螺紋式，一次間隙調(diào)整量可以達(dá)到4mm以上，一次調(diào)整量大，動(dòng)作靈活，閘瓦間隙控制準(zhǔn)確。

二、單元制動(dòng)器工作原理

1.制動(dòng)與緩解工作原理

當(dāng)機(jī)車進(jìn)行制動(dòng)操作時(shí)，壓縮空氣就會(huì)向制動(dòng)缸內(nèi)充氣推動(dòng)活塞向外伸展，通過(guò)勾貝桿推動(dòng)杠桿，杠桿帶動(dòng)間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)移動(dòng)，進(jìn)一步帶動(dòng)傳動(dòng)螺桿和閘瓦托發(fā)生運(yùn)動(dòng)，使安裝在閘瓦托上的閘瓦作用于車輪踏面上，從而對(duì)機(jī)車進(jìn)行制動(dòng)。當(dāng)機(jī)車進(jìn)行緩解操作時(shí)，制動(dòng)缸內(nèi)的壓縮空氣就會(huì)向外排出，活塞在彈簧反力作用下恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)，進(jìn)而帶動(dòng)杠桿、調(diào)整機(jī)構(gòu)和閘瓦托向著制動(dòng)相反方向運(yùn)動(dòng)，閘瓦離開車輪踏面使機(jī)車緩解。

2.閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整原理

機(jī)車在運(yùn)行過(guò)程中，由于閘瓦和輪箍踏面的磨耗，會(huì)使得閘瓦間隙越來(lái)越大，為了消除增大的間隙，專門設(shè)計(jì)了閘瓦間隙磨耗自動(dòng)補(bǔ)償機(jī)構(gòu)。

2.1 JDYZ-4E/F型單元制動(dòng)器閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整原理

1—卡環(huán)；2—導(dǎo)向套；3—調(diào)整彈簧；4—軸承；5—力推擋圈；6—調(diào)整螺母套；7—調(diào)整螺母；8—導(dǎo)向螺母；9—導(dǎo)向螺母套；10—壓圈；11—調(diào)隙擋；12—端蓋；13—擋套螺母；14—復(fù)位擋圈；15—彈簧；16—傳動(dòng)螺桿。

圖1 JDYZ-4E/F型單元制動(dòng)器閘瓦間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)

如圖1所示，當(dāng)單元制動(dòng)器執(zhí)行制動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)螺桿的左移帶動(dòng)導(dǎo)向螺母、導(dǎo)向螺母套、調(diào)隙擋左移，如果制動(dòng)前閘瓦與踏面的間隙小于調(diào)隙擋與壓圈之間的間隙X，則在制動(dòng)全過(guò)程中，導(dǎo)向螺母、導(dǎo)向螺母套、調(diào)隙擋與轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿左移量相等。如果制動(dòng)前和制動(dòng)中閘瓦間隙大于X（設(shè)為X+a），則當(dāng)傳動(dòng)螺桿帶動(dòng)導(dǎo)向螺母、導(dǎo)向螺母套、調(diào)隙擋左移X之后，調(diào)隙擋被壓圈擋住不能繼續(xù)左移，導(dǎo)向螺母套也不能繼續(xù)左移，這時(shí)傳動(dòng)螺桿和導(dǎo)向螺母的左移壓縮調(diào)整彈簧，導(dǎo)向螺母與導(dǎo)向螺母套之間的錐齒嚙合脫開，由于導(dǎo)向螺母與傳動(dòng)螺桿之間是通過(guò)非自鎖螺紋連接的，所以此時(shí)導(dǎo)向螺母在調(diào)整彈簧力的作用下繞傳動(dòng)螺桿旋轉(zhuǎn)后退而不再隨之左移。在制動(dòng)過(guò)程中，傳動(dòng)螺桿左移了X+a，而導(dǎo)向螺母、導(dǎo)向螺母套和調(diào)隙擋只左移了X。

當(dāng)單元制動(dòng)器執(zhí)行緩解時(shí)，杠桿推動(dòng)復(fù)位擋圈帶動(dòng)調(diào)整螺母套、導(dǎo)向套、調(diào)整彈簧、調(diào)整螺母、傳動(dòng)螺桿、導(dǎo)向螺母、導(dǎo)向螺母套和調(diào)隙擋右移，當(dāng)右移行程達(dá)到X之后，調(diào)隙擋被端蓋擋住，傳動(dòng)螺桿、導(dǎo)向螺母、導(dǎo)向螺母套也不能繼續(xù)右移。由于此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)螺桿不能右移，調(diào)整螺母也不能右移，調(diào)整螺母套的繼續(xù)右移便與調(diào)整螺母的錐齒嚙合脫開，由于調(diào)整螺母與傳動(dòng)螺桿之間也是通過(guò)非自鎖螺紋連接的，所以調(diào)整螺母在調(diào)整彈簧的彈力作用下繞螺桿旋轉(zhuǎn)后退，直到調(diào)整螺母套被導(dǎo)向螺母擋住，調(diào)整螺母套與調(diào)整螺母的錐齒重新嚙合，此時(shí)緩解到位。在這個(gè)過(guò)程中，調(diào)整螺母套右移了X+a，而傳動(dòng)螺桿右移了X，閘瓦與踏面的間隙仍保持X，即閘瓦間隙得到了自動(dòng)調(diào)整。

2.2 178×2.85型單元制動(dòng)器閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整原理

1—杠桿；2—棘鉤；3—手輪；4—脫鉤桿；5—棘輪；6—條簧；7—滑套；8—傳動(dòng)螺桿。

圖2 178×2.85型單元制動(dòng)器閘瓦間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)

如圖2所示，當(dāng)單元制動(dòng)器的充氣缸內(nèi)充滿壓縮空氣之后，勾貝桿會(huì)在壓縮空氣力的作用下推動(dòng)制動(dòng)杠桿繞著上軸銷發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)焊接在制動(dòng)杠桿上的關(guān)節(jié)肘銷作平面圓周運(yùn)動(dòng)。整個(gè)棘鉤向下位移的大小與杠桿的擺動(dòng)幅度有著密切關(guān)系，杠桿擺動(dòng)角度越大，其向下的位移量也就越大。當(dāng)制動(dòng)緩解時(shí)，棘鉤隨杠桿復(fù)原向上移動(dòng)，同時(shí)勾住新達(dá)到位置的一個(gè)棘輪輪齒，使棘輪轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，由于棘輪與傳動(dòng)螺母是緊固在一起的，所以帶動(dòng)傳動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)使螺桿向外直線移伸，從而達(dá)到調(diào)整閘瓦與踏面之間間隙的目的。

178×2.85型單元制動(dòng)器設(shè)計(jì)當(dāng)閘瓦與輪對(duì)踏面之間間隙不超過(guò)6mm時(shí)棘鉤齒尖不勾棘輪齒，一旦超過(guò)6mm時(shí)閘瓦調(diào)整器就動(dòng)作，傳動(dòng)螺桿螺距為6mm，棘輪齒數(shù)為30個(gè)，所以調(diào)整閘瓦間隙為6/30=0.2mm。

三、單元制動(dòng)器檢修及試驗(yàn)環(huán)節(jié)要素控制

單元制動(dòng)器作為執(zhí)行對(duì)運(yùn)行中的機(jī)車減速和停車的一種機(jī)械裝置，是影響機(jī)車行車安全的重要部件，在大修過(guò)程和試驗(yàn)環(huán)節(jié)應(yīng)對(duì)以下要素進(jìn)行重點(diǎn)控制，以確保其性能良好、安全可靠。

1.受力部件的探傷

由于單元制動(dòng)器采用機(jī)械杠桿系統(tǒng)，而且在機(jī)車運(yùn)行過(guò)程中制動(dòng)、緩解使用頻次特別高，再加上其傳力、受力部件較多，長(zhǎng)期使用過(guò)程中零件容易出現(xiàn)磨損和疲勞裂紋，因此大修規(guī)程中明確規(guī)定要對(duì)基礎(chǔ)制動(dòng)裝置各桿進(jìn)行探傷，所以根據(jù)要求對(duì)于單元制動(dòng)器的棘鉤、杠桿、滑套、勾貝桿及閘瓦托板應(yīng)采用磁粉探傷的方式來(lái)檢測(cè)零件表面和近表面的裂紋等缺陷，探傷時(shí)要對(duì)棘鉤的鉤部、銷孔處，杠桿的圓弧處、銷孔處，滑套的圓根部位，勾貝桿的根部、桿部、銷孔處，閘瓦托板的圓弧處、銷孔處部位進(jìn)行重點(diǎn)探傷，各部位均不允許有裂紋等缺陷存在，其他部件可通過(guò)目視檢查方式確定裂損情況，根據(jù)結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)修復(fù)或者更新。

2.磨耗部件的尺寸檢測(cè)

單元制動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)及受力零件較多，長(zhǎng)期使用過(guò)程中必然會(huì)發(fā)生零部件的磨耗，磨耗超限會(huì)導(dǎo)致單元制動(dòng)器的動(dòng)作、氣密性及間隙調(diào)整等性能不達(dá)標(biāo)，從而影響機(jī)車制動(dòng)力和行車安全，因此大修時(shí)要對(duì)單元制動(dòng)器的銷軸直徑、鋼套內(nèi)徑、力推擋圈厚度、杠桿凸輪面直徑、制動(dòng)缸內(nèi)徑、制動(dòng)缸彈簧及調(diào)整彈簧的高度進(jìn)行測(cè)量和重點(diǎn)檢查，對(duì)各部尺寸及限度應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格卡控，確保各部尺寸均應(yīng)在規(guī)定的限度以內(nèi)，超限時(shí)應(yīng)予以更新。

3.更新件的控制

機(jī)車到大修期時(shí)，單元制動(dòng)器的一些如各銷、滾動(dòng)軸承、緊固件等配件由于磨損和疲勞已經(jīng)不能再使用，制動(dòng)缸皮碗、防塵罩等橡膠件也已經(jīng)磨損、老化嚴(yán)重，運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)的潤(rùn)滑油脂也需要更換，因此在大修時(shí)對(duì)這些部件應(yīng)全部更新，以保證檢修質(zhì)量。

4.氣密性檢查

氣密性檢查是單元制動(dòng)器的一個(gè)重要的試驗(yàn)項(xiàng)目，目的是確保制動(dòng)缸不泄漏，保證制動(dòng)不失效，因此大修時(shí)必須對(duì)制動(dòng)缸進(jìn)行常溫下的低壓及高壓氣密性試驗(yàn)，向制動(dòng)缸分別沖入100kPa及450kPa風(fēng)壓，各壓力下的試驗(yàn)均應(yīng)保壓3min以上，總泄漏量控制在10kPa以內(nèi)。

5.性能試驗(yàn)

單元制動(dòng)器的性能試驗(yàn)主要包括最小風(fēng)壓試驗(yàn)、制動(dòng)及緩解試驗(yàn)、間隙調(diào)整試驗(yàn)及制動(dòng)力測(cè)試試驗(yàn)。

5.1最小風(fēng)壓試驗(yàn)是向制動(dòng)缸內(nèi)充入50kPa壓縮空氣制動(dòng)器應(yīng)該有出閘動(dòng)作，并能緩解到位。

5.2制動(dòng)及緩解試驗(yàn)是額定工作壓力下（450kPa）單元制動(dòng)器在制動(dòng)及緩解過(guò)程中動(dòng)作應(yīng)該快速平穩(wěn)，不能出現(xiàn)卡滯。

5.3間隙調(diào)整試驗(yàn)是將閘瓦調(diào)整到初始位置，使用450kPa±10kPa的壓縮空氣對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行連續(xù)多次充風(fēng)緩解，在閘瓦托行程達(dá)到30mm～80mm之間時(shí)測(cè)量制動(dòng)器每一次制動(dòng)緩解過(guò)程的一次調(diào)整量及緩解間隙。JDYZ-4E/F型單元制動(dòng)器一次調(diào)整量應(yīng)≥4mm，閘瓦間隙為6mm～9mm。當(dāng)閘瓦托推出量不再增加時(shí)，在排風(fēng)狀態(tài)下測(cè)量閘瓦托總行程應(yīng)>85mm。

5.4制動(dòng)力測(cè)試試驗(yàn)是將閘瓦間隙調(diào)整在正常范圍內(nèi)，向制動(dòng)缸充入450kPa的壓縮空氣，單元制動(dòng)器對(duì)踏面的壓力不能低于42.5kN。

性能試驗(yàn)主要是檢測(cè)單元制動(dòng)器檢修完成以后的各項(xiàng)性能指標(biāo)是否符合檢修工藝的要求，也是對(duì)各零部件的檢修質(zhì)量和組裝過(guò)程的有效驗(yàn)證，所以性能試驗(yàn)應(yīng)該作為每一個(gè)單元制動(dòng)器的例行試驗(yàn)進(jìn)行重點(diǎn)控制，各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果都必須達(dá)到規(guī)定的要求。

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