对F8型空气分配阀发生自然缓解故障主因的 实验研究

房永川

摘 要：本文通过对F8型空气分配阀发生自然缓解故障现象的主要因素进行了分析，发现由辅助阀漏泄引起自然缓解故障率较高，通过对F8型空气分配阀的辅助阀的结构、工作原理及作用进行详细研究后，查找出了这一批次F8阀辅助阀产生泄露的主因，提出了解决的相关措施，并通过实验进行了进一步的验证。确认发生自然缓解故障主因为辅助阀的生产质量存在缺陷，膜板设计时弯曲度参数不正确，改进后故障率明显下降，减少了维修作业量，提高了检修质量。

关键词：F8型空气分配阀 辅助阀 自然缓解

中图分类号：U27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）09（b）-0040-02

1 F8型空气分配阀的常见故障及原因

F8型空气分配阀（简称F8阀）采用二、三压力机构作用原理，应用在铁路客车列车上，由于其取消了滑阀结构和研磨件，采用橡胶膜板、柱塞O型圈和橡胶夹心阀结构来进行密封，得到了良好的效果，但橡胶膜板、柱塞O型圈的质量精度和配合精度对F8阀故障发生率有很大影响，运行中的F8型空气分配阀（简称F8阀）的常见故障有3种：自然缓解、排风不止、缓解不良。在一段运行时间铁路客车列车F8阀发生自然缓解故障占到总故障的75%以上，因此我们把自然缓解故障作为主要故障排查，寻求导致其发生的因素。我们通过对产生自然缓解故障的F8型空气分配阀进行细致检查后发现，引起自然缓解故障的原因主要有：辅助阀漏泄、平衡阀漏泄、副风缸充气止回阀漏泄，经检测发现由于辅助阀漏泄导致F8阀自然缓解故障占总故障数50%以上，因此解决辅助阀发生漏泄现象，是有效控制F8阀自然缓解故障的有效方法之一，从而可以降低F8阀故障发生率。

2 F8型空气分配阀的辅助阀的工作原理及作用

2.1 辅助阀工作原理

辅助阀是一个二压力平衡机构，辅助阀活塞上方为辅助室压力空气，从主阀来的工作风缸压力空气经辅助阀体及上盖内部通路，并通过辅助阀套下排孔充入辅助阀膜板上方，然后经辅助阀上盖和辅助阀体内部通路向中间体的辅助室充气。膜板下方为列车管压力空气。即膜板上方的辅助室空气压力与膜板下方的列车管空气压力相平衡。列车制动时由于制动管减压，辅助阀到达制动位，辅助室压缩空气经过常用制动排风堵和紧急制动排风堵排入大气。

2.2 辅助阀作用

（1）常用制动位：由于列车管减压（辅助阀膜板下方列车管压力下降），使得辅助阀活塞下移，但辅助阀杆仅下移到与放风阀接触而打不开放风阀。此时辅助室压力空气经辅助阀杆中心孔、辅助阀套的上排孔和常用排风堵排入大气。由于常用排风堵的限制，使辅助室压力空气的排风速度与列车管的减压速度相一致，辅助阀活塞两侧压力基本平衡，因此辅助阀活塞及辅助阀杆不能继续下移打开放风阀，从而保证了常用制动的安全稳定性。

（2）保压位：列车管停止减压后，辅助阀活塞两侧压力达到平衡，辅助阀活塞及辅助阀杆稍稍上移，切断了辅助室排大气的通路，辅助阀处于保压状态。

（3）缓解位：列车管增压（辅助阀膜板下方列车管压力上升），使得辅助阀活塞及辅助阀杆上移，到达缓解位，打开了工作风缸与辅助室的通路。由于制动位时辅助室的压力空气部分排入大气，而工作风缸压力基本保持不变，故工作风缸压力高于辅助室压力，因此工作风缸压力空气再次经辅助阀套的下排孔充入辅助阀膜板上方及辅助室，这样就使得工作风缸压力迅速下降，从而加速主阀的缓解，起到加速缓解的作用。

（4）紧急制动位：当列车管以紧急排风速度排气时，辅助室的压力空气来不及从常用排风堵排出（即常用排风堵的排风速度低于列车管排风速度），辅助阀膜板两侧形成壓差，使得辅助阀活塞及辅助阀杆迅速下移并打开放风阀使列车管压力空气经打开的放风阀迅速排入大气，起到紧急放风作用。此时，常用排风堵和紧急排风堵同时打开，共同将辅助室的压力空气排入大气。当列车管的风排完，而且辅助室的风压排到小于放风阀弹簧的弹力时，放风阀关闭，同时辅助阀活塞和辅助阀杆上移，切断了紧急排风堵与辅助室的通路。

3 F8阀辅助阀产生泄露的主因及解决措施

经过对发生故障的F8阀反复试验检测我们发现，造成辅助阀漏泄的原因可能主要有以下两点。

3.1 辅助阀柱塞上O型圈槽与O型圈质量可能有问题

O型圈与O型圈槽配合精度不够导致密封不严或摩擦力不够大，引起辅助阀产生漏泄现象。经检测规格24×2.25的O型圈，其粗细尺寸标准值为（2.25±0.10）mm，个别O型圈粗细尺寸不一致，实际超差，与O型圈槽配合预紧度不足。为了验证需要，我们准备通过在辅助阀柱塞上三道O型圈槽上缠绕生料带后再加O型圈，增加预紧度，加大密封的同时也加大了柱塞上移的摩擦力，然后上试验台实验。

3.2 辅助阀膜板可能存在弹性复位现象

导致常用制动保压位辅助阀活塞及辅助阀杆上移过大，辅助阀产生漏泄现象。分析故障阀发现，既然辅助阀活塞及辅助阀杆向上有位移，这就说明它们上应该存在一个向上的力，虽然这个力可能很小，但是它可能导致辅助阀泄露的因素。为此我们限制辅助阀杆的位移量，在辅助阀柱活塞上加平垫圈，改变柱塞长度；或者减小辅助阀杆向上的力，在辅助阀杆上侧安装制动弹簧。

4 实验研究

4.1 实验标准

根据中华人民共和国铁道行业标准TB/T 3030-2002，F8辅助阀缓解位漏泄试验，将制动管容积风缸、工作风缸、辅助风缸压力充至定压。要求：（1）用流量计检查紧急排气口，漏泄量不得大于 160 mL/min；（2）用肥皂水检查常用和紧急排气堵，10s 内肥皂泡直径不得大于 20mm；（3）用肥皂水检查两排气限制堵、各阀盖与阀体结合部及阀体表面均不得有漏泄。

4.2 实验方法

取出任意10套不合格的辅助阀，分别采取：①在辅助阀柱活塞上三道O型圈槽上缠加生料带；（2）在辅助阀柱活塞上加平垫圈；（3）在辅助阀杆上侧安装制动弹簧；（4）缠绕生料带，并加装制动弹簧。实验数据如表1所示。

5 结语

虽然通过这4个试验应用手段不同，效果也有差别，采用实验4的方法最佳，效果达到了100%，但目的主要都是要减小柱塞向上的力，抑制柱塞的位移。导致辅助阀柱塞有向上过大的位移，是因为膜板阻力小，经多次反复实验和探讨，最终确认为膜板的生产质量有问题，设计时弯曲度参数不正确。经与生产厂家多次交流沟通，将膜板的内外圈的高度差值减小了0.6 mm，并将O型圈与O型圈槽配合精度提高一个精度等级。此后生产的F8型空气分配阀有效地控制了辅助阀漏泄问题，发生自然缓解的故障现象明显减少，F8型空气分配阀发生故障率下降50%以上，减少了工作人员维修作业量，提高了检修质量，也对列车运行调度组织具有积极影响。

参考文献

[1] 张晓艳.客车制动系统的建模和仿真研究[D].西南交通大学，2011.

[2] 刁亮.F8阀列车空气制动系统数值仿真[D].大连交通大学，2007.

[3] 李维国，李克文.浅谈客车F8型分配阀检修与运用注意事[J].铁道车辆，2011（1）：41-40.