新型空气—真空两用制动机

贾 璐

(南车资阳机车有限公司 技术中心,四川资阳641301)

新型真空-空气两用制动机(型号:JZ-7zk)是为满足马来西亚用户需求所研制、开发的一种新型制动机。装备此制动机的机车可以牵引真空制动车辆、也可以牵引空气制动车辆,并且在牵引空气制动车辆时有阶段缓解的功能。在结构上以国内成熟可靠的空气(JZ-7)制动机与真空(JZ-6)制动机为基础,操作方式与JZ-7制动机基本相似。产品经过上车试验,试验数据完全达到了预期目标。

1 制动机研制过程

1.1 任务确定及开发决策

2009年初马来西亚用户与南车资阳机车有限公司签订购车合同。合同中要求机车可分别牵引真空车辆与空气车辆;并在牵引空气车辆时有阶段缓解功能,在牵引真空货车时可以转换成一次缓解的方式;还要求制动系统有高可靠性,保证配件的检修与购买方便。

鉴于出口机车制动系统通用化、标准化、模块化的发展。同时保证该制动机特有的价格、配件、维修、使用等方面的优势,南车资阳机车有限公司决定在JZ-7和JZ-6成熟制动机的基础上研制新型可阶段缓解的真空—空气两用制动机,定为JZ-7zk型号。

1.2 JZ-7zk制动机设计目标

①可以牵引真空车辆;②可以牵引空气车辆;③可以真空或空气双机重联;④在牵引空气车辆时,可以实现阶段缓解作用;⑤在牵引真空车辆时,可以简易的实现阶段缓解与一次缓解的切换;⑥机车组装完成后按照683000000004302801《JZ-7zk制动机试验验收技术条件》进行试验,满足试验要求。⑦在确保可靠性的前提下尽可能采用与JZ-7、JZ-6制动机相同的部件,配件。

2 制动机结构及性能简述

2.1 制动机的设计思路

(1)制动机总体性能分析

要实现牵引空气或者真空车辆,JZ-6制动机就可以实现,但JZ-6制动机不能实现阶段缓解作用。JZ-7制动机可以实现阶段缓解作用但是不能牵引真空车辆。对比JZ-7与JZ-6制动机作用原理可以看出在空气制动方面JZ-7制动机包括全部JZ-6制动机空气部分功能,并且JZ-7制动机的空气制动性能更好。真空方面,根据原理来看JZ-6制动机的真空与空气部分可以完全分开使用。因此,可以看出为了实现本次设计要求,可以在JZ-7制动机的基础上加装JZ-6制动机的真空部分来实现。

(2)两种制动机的自动制动阀分析

JZ-6制动机有1#均衡风缸管、2#列车管、3#总风管、4#中均管、6#撒沙管、7#缓解限制管、8#总风遮断管、9#真空单缓、10#空气单缓、11#单独作用共10根管路。JZ-7制动机则是1#均衡风缸管、2#列车管、3#总风管、4#中均管、6#撒沙管、7#过充管、8#总风遮断管、10#单缓、11#单独作用共9根管路。两种制动机不同处在于JZ-6多出了一根9#真空单缓管,7#管的作用不同。进一步看JZ-6制动机原理,9#管与10#管不会同时使用,分别对应真空或者空气状态。而在JZ-7系统中增加一个三通塞门可以实现这两个管合一的效果。对于7#管来说,JZ-6制动系统是缓解限制管,JZ-7系统是过充管。再进一步看两管的压力会发现其压力一样。根据本次马来西亚方实际情况,牵引真空车辆时间比较多,所以就可以用JZ-7制动阀的7#管接到缓解限制阀上。同时两种制动机自动制动阀和单独制动阀的作用位完全相同,JZ-6制动机的空气-真空转换阀结构与JZ-7制动机客货车转换阀结构也完全相同。两种制动机在运转、常用制动、过量减压、手柄取出、紧急制动位时其1#、2#、4#、6#、8#管的压力也完全相同。可见用JZ-7制动机的制动阀经过小的改动可以完全替代JZ-6制动机的制动阀。

牵引真空车辆时需要用到 JZ-6制动机的真空部分,此部分包括真空控制阀、真空中继阀、缓解限制阀、真空比例阀、真空重联阀。从原理图上可以看出,真空部分与空气部分可以完全的分开使用。

因此在JZ-7制动机基础上加装以上真空部分,实现真空制动作用。

(3)制动机其他阀类结构的分析

根据制动机原理可以得知,为了满足在牵引空气车辆时要有阶段缓解功能就需要制动机的分配阀有3压力机构功能。JZ-7制动机分配阀就是3压力结构,可以在3压力与2压力之间随意转换。而JZ-6制动机的分配阀只是一个2压力构造。因此,不能采用JZ-6制动机的分配阀。只能采用JZ-7制动机的F-7分配阀。

从JZ-7与JZ-6制动机的空气部分对比来看,作用阀、分配阀与中继阀结构不同。中继阀的结构差异在于JZ-7中继阀多了一个过充管,JZ-6没有此功能。过充管作用是机车加速初充风或制动后缓解。结合马来西亚方实际需求,过充功能作用不大,因此不连接中继阀7#管。以后可以根据实际使用状况随时增加过充功能。

从作用阀结构比较可以看出,JZ-6制动机用的作用阀是在JZ-7作用阀的基础上增加一个转换阀构成的。它的作用是实现大小闸控制转换(自动转换);实现空气分配阀与真空比例阀控制转换(手动转换)。因此,其功能可以采用在JZ-7制动机作用阀前加装一个变向阀(用来实现大小闸转换作用),一个三通塞门(用来实现空气分配阀与真空比例阀控制转换作用)。

总之考虑到JZ-7制动机广泛的应用范围,配件、备品的价格因素,最终新型制动机采用JZ-7G制动阀、JZ-7中继阀、F-7分配阀、JZ-7作用阀、重联阀、真空控制阀、真空中继阀、缓解限制阀、真空比例阀、真空重联阀。

2.2 制动机的作用通路

真空时机车制动过程为:空气列车管压力变化→真空控制阀→真空中继阀→真空重联阀→真空列车管压力变化→真空比例阀→作用阀→制动缸。

空气部分作用过程是:列车管压力变化→机车分配阀→作用阀→制动缸。

机车的两种牵引状态转换是由装在单独缓解10#管与分配阀14#管上的2个3通塞门完成的。阶段缓解与一次缓解转换是由制动阀上的客货转换塞门与分配阀上的转换盖板完成的。

3 制动机试验情况及试验数据

机车落车后,对机车的制动系统的情况进行了多次试验。表1是空气制动状态下的试验数据,表2是真空制动状态下的试验数据。

表1 空气制动状态 kPa

表2 真空制动状态 kPa

可以看出,本制动机的性能完全满足预期的683000000004302801《JZ-7zk制动机试验验收技术条件》。试验数据是多次试验的平均取值。

4 结束语

从以上数据可以看出,新型制动机满足设计要求。在设计完成后,制动机设计方案通过了天津机车车辆配件厂制动机专家的审核。并且还通过了铁道部专家组对此制动机的联合评审。本次设计的JZ-7zk制动机对于我厂出口机车制动系统的模块化、标准化、通用化是一个很好的推动。

[1] 姜靖国.JZ-7型空气和电空制动机[M].北京:中国铁道出版社,2001.

[2] 天津机车车辆机械工厂.空气—真空两用动装置使用维护说明书[Z].2004.