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CKD9C型机车空气管路和制动系统

来源:个人技术集锦
第28卷增刊 200 8年1 2月 文章编号:1008—7842(2008)S—o234一o3 铁道机车车辆 RAⅡ AY IDC0M0rⅡVE&CAR Vo1.28 Supp1. Dec.2008 CKD9c型机车空气管路和制动系统 张斌 (中国南车集团 资阳机车有限公司 技术中心,四川资阳641301) 摘要分析了采用JZ一7型制动机牵引土库曼斯坦铁路车辆的可行性,并介绍了cKD9c型机车制动系统和空 机车制动;空气管路;JZ一7型制动机 文献标志码:A 气管路的组成及设计,希望能对国产制动机出口独联体国家有所借鉴。 关键词中图分类号:U260.351 2004年11月资阳机车有限公司(以下称资阳公 司)签订了70台出口土库曼斯坦的机车合同,其中包 括16台客运机车(CKD9A型)、22组双机固定重联货 运机车(CKD9 型)、10台调车机车(CKD6E型)。该批 机车使用环境温度为(一40~+50)℃,相对湿度20% ~1制动系统的兼容性 土铁最初要求制动系统采用土铁现运用的制动机, 即前苏联制动机,但由于采用前苏联制动机存在采购 周期长、价格高等原因,不能满足机车的交货周期要 求,因此考虑采用JZ一7型制动机。但Jz一7型制动 100%,轨距1 520 ITI1TI,最大运用速度100 km/h。3 机能否与土铁车辆具有兼容性,也就是机车制动系统 能不能正常控制土铁车辆的制动和缓解是需要研究的 问题。 种车型制动系统均采用jz一7型制动机、NeT5型空气 压缩机、JKG 型空气干燥器。 机车采用国产的Jz一7型制动机是否满足牵引土 库曼斯坦铁路(以下称土铁)车辆的要求,以及空气 土铁现有机车制动系统是由原苏联的NO 395自动 制动阀、NO 254单独制动阀、NO 483空气分配阀等组 管路系统能否适应一4o℃的低温环境都是这3种机车 成,通过与土铁技术人员的交流和相关的资料介绍, 对土铁制动机和Jz一7型制动机主要性能参数的对比 见表1。 空气制动系统设计需考虑的重点。本文对Jz一7型制 动机与土铁车辆制动系统的兼容性进行了分析,并对 CKD9 型机车空气管路和制动系统的设计加以介绍。 土铁的制动机同JZ一7型制动机都是自动制动机, 张斌(1975一)男,四川平昌人,工程师(收稿日期:2008—05—29) 参考文献 [1]SSJ3型交流传动120 km/h货运电力机车型式试验报告 [R].铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站, 2004. [2]SSJ3型交流传动120 km货运电力机车拆检报告[R].大连 机车厂、铁道部产品质量监督检验中心,2005. [3]DJ3、DJ4型交流传动电力机车型式试验大纲[R].铁道部 产品质量监督检验中心机车车辆检验站,2006. Application Report of the JC120 High Friction Coeficifent Composition Brake Pads for Locomotive 。,U Chin—zhen (Metals&Chemistry Research Institute,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China) Abstract:JC120 High friction coeficientf composition brake pads for locomotive is developed independently.After 23 t and 25 t axle load tests of the pads,the result shows that requirement of the locomotive design paper has been achieved.After the 220 000 km of the service nmning test,the brke adiscs and the pads has been removed nd checked,tahe surfaces are in good shape with little weal".But as he running condittions changed and the nmning istdance prolonged,some disfigurements do exist,such s a faew metal enchased in pads and disc freckles.By improvement and enhancement,the pmb— lems have been solved.By now,the pads have been running for 500 000 km,and passed two reliability tests of he spteed increase freight cars,which testiifed that the pads satisfy the brake requirement of 120 km/h AC locomotive,and assLlre the safety of nmning. Keywords:High friction coefficient composition brake pads;brake requirement;relibiality test 增刊 CKI)gc ̄车空气管路和制动系统 遵循列车管减压时,制动缸增压产生制动作用,而列 车管增压时,制动缸减压产生缓解作用的基本原理。 表1主要制动性能参数对比 项 目 土铁制动系统 JZ一7制动系统 列车暂定压/kPa 540 500 初制动减压量/kPa 50 45~55 过充性能 高压过充 过充25~40kPa 常用制动均衡风缸 由500kPa降到400kPa由500kPa降到360kPa 减压速率 的时间为4~6s 的时间为5~8 s 最高压力/kPa 400 340~360 全 缸0-350kPa,14-20s 5-88 制动缸缓解性能 舞 勰 压排至零的时间/s ≤3 、 3 紧卑 制动缸压力/kPa 430 420~450 压力升压时间 的时间为~蹶355 0 k7P sa  4-~ s 单鎏 制/kP动a缸 380~400 300 单独制劫制动缸 由0升至350kPa 由0升至280kPa 升压时间 的时间不大于4s 的时间不大于3 s 单独制动缓解性能 矣摹 由翟 高 季 a 两种制动系统都具有过充性能,但是土铁的制动 机采用的是高压过充的方式,而JZ一7型制动机是低 压过充,其过充压力为25~40kPa,这一点有较大差 别。JZ一7制动机的低压过充对土铁车辆制动机控制 不产生影响,如果将其改为高压过充,这对机车的制 动和缓解都会产生影响,在与土铁技术人员交流后取 得共识,因此没有对其进行改动。 初减压量即指列车管最小减压量,在该数值以下 时,将可能使车辆制动缸不发生制动作用,JZ一7制 动机初制动减压为45~55 kPa,土铁制动机为50kPa, 两制动机初减压量基本相同。 为满足两种制动机具有兼容性,还必须保证制动 机的稳定性、安定性、灵敏度大体一致。 稳定性指列车管减压速率低于某一数值,制动机 不应产生制动作用的性能。即要使制动机发生制动作 用,除要有一定的减压量,还需有一定的减压速率, 两者缺一不可。其数值范围因各型制动机而不同。我 国则定为列车管减压速率或漏泄小于40 kPa/min时, 制动机不应产生制动作用,从图1可知土铁规定为30 kPa/min,稳定性要求基本相同。 安定性指常用制动时不发生紧急制动作用的性能。 国产制动机规定当列车管减压速率在10~40 kPa/s范 围时,制动机不应产生紧急制动作用,土铁规定为1O 一20 kP s。 时间/日 时间/s 5o0 謇4oo  ̄R300 tlf200 j扣 ̄-1oo 国产制动机 前苏联制动机 A一不发生制动作用区;B一常用制动作用区;C一紧急制动 作用区。 图1列车管减压速率关系图 灵敏度指列车管减压速率达到一定数值范围时, 制动机必须产生制动作用的性能。国产制动机规定为 减压速率为10—40 kPa/s时,制动机应产生常用制动 作用,为常用制动灵敏度;当列车管减压速率达到 70 kPa/s以上时制动机应产生紧急制动作用,为紧急制 动灵敏度。土铁规定常用制动灵敏度为10~20 kPa/s、 紧急制动灵敏度为8O kPa/s。 从以上对比可看出,制动机的初制动减压量和制 动机的稳定性、安定性、灵敏度基本相同,可以认为 JZ一7型制动机与土铁车辆具有兼容性,也就是说JZ 一7型制动机可以正常的控制土铁车辆获得制动和缓 解。 另外机车本身的制动性能还存在一些细微差别, 在同土铁技术人员交流后也取得共识,维持JZ一7制 动机现有性能,不作改变。在后期的培训中,资阳公 司的技术人员也有针对性的对土铁司机开始的一些不 适应进行了讲解,使司机能正确的操作JZ一7型制动 机。 2制动系统组成 CKD9 型机车制动系统由JZ一7型空气制动机、无 动力装置、紧急制动阀、电动放风阀、空气制动与电 阻制动联锁装置及双机重联等组成。具有自动制动、 单独制动、空电联锁、警惕紧急作用和重联等功能。 JZ一7型空气制动机包括自动制动阀、单独制动 阀、中继阀、分配阀、作用阀及均衡风缸、过充风缸、 工作风缸、降压风缸、紧急风缸、变向阀等。该制动 机可适应一次缓解或阶段缓解型两种不同车辆制动机 的要求,具有自动保压功能,自动制动阀设有过充位, 能适应牵引长大货物列车的需要。 无动力装置由滤尘止回阀及塞门组成。当机车作 无动力回送时,打开塞门,使列车管压力空气通过止 回阀进入总风缸,以便在列车制动时使无动力回送机 车也得到与车辆同样的制动效果。 在司机室设有一紧急制动阀,制动阀一旦失灵, 铁道机车车辆 第28卷 或副司机发现特殊情况必须立即停车,而又来不及通 知司机时,可以拉下紧急制动阀,列车管中的压缩空 气经此阀快速排人大气,列车迅速制动。 空气制动与电阻制动联锁装置由1个二位三通常 开型电磁阀和2个压力继电器等组成。当机车实施电 阻制动时,操纵自动制动阀仅使列车起制动作用,机 车不起制动作用,但可以用单独制动阀增加机车的制 主要技术参数如下: 容积流量 2.4m3/min 进气压力 最大排气压力 转速 大气压力 900 kPa 1 000 r/min 轴功率 润滑油压力 22 kW (440±44)kPa 动力;实施紧急制动时,自动解除电阻制动。 当司机没有及时解除警惕信号时,电动放风阀就 会将列车管压力空气迅速排人大气,同时紧急遮断电 空阀动作,遮断列车风源,使列车产生紧急制动作用。 为保证本务机车与重联机车的制动和缓解性能的 协调一致,两节机车分别装有JZ一7型重联阀,并在 两总风缸之间设有止回阀,当两节机车间发生断钩分 离时,重联阀能使重联机车的制动缸接受所在机车分 配阀和单独制动阀的控制,并使本务机车和重联机车 均处于制动状态,止回阀能有限保护第二总风缸的风 压,使断钩时机车能正常的制动。因止回阀安装在机 车车体下,为保证在低温时能正常工作,加装了电加 热器。 3风源系统 每节机车风源系统均由两台NPT5型空气压缩机, JKG】型干燥器和两个容积为625 L的总风缸等组成, 如图2所示。 1一空气压缩机组;2一止回阀;3一截断塞门;4一散热器; 5一空气干燥器干燥塔;6一总风缸;7一压力控制器;8一高 压保安阀;9一空气干燥器DPW型电磁排污阀;10一空气干 燥器。 图2风源系统 (1)空气压缩机 根据N 型空气压缩机在中国铁路一40clc + 40 ̄C环境下的成功运用经验和从经济性考虑,空气系 统采用了两台N 型空气压缩机作为风源。NP 型 空气压缩机由ZD316A型直流电动机驱动。 冷却方式 风冷 (2)干燥器 采用JKG 型无热再生双塔式空气干燥器。该装置 由高效油水分离器、干燥塔、电磁排污阀及消声器等 组成。 主要技术数据如下: 处理空气量 (5~6)m3/min 输出压力空气相对湿度 ≤35% 输出压力空气含油率 ≤10X 10 输出压力空气含尘埃的颗粒度 ≤10 tan 工作压力 500~1 000 kPa 干燥剂 声3~ 7球形高效耐水硅胶 再生方式 无热、常压 工作方式 双塔交替,可间隙或连续工作 为保证干燥器在一40℃环境温度下能够正常的工 作,干燥器增加了温度控制功能,该功能是防止排气 阀和电磁排污阀冻结而设的,它由传感器和加热元件 组成。棒形加热元件插在排气阀和电磁排污阀体内, 通过传感器和电控器控制加热管工作。当环境温度降 低时,通过传感器的信号达到其调定的启动温度,电 控器控制模块内部接通,使得加热管加热。当环境温 度达到关断温度时停止加热。 从硅胶等压吸水线(图3)得知,硅胶工作的最 佳范围是5℃~55℃,而空气压缩机出口温度比环境 温度高180℃,为使压缩空气进入空气干燥器进口温 度不超过55℃,设置了散热器,且为了防止冬季运行 时,进入空气干燥器的压缩空气温度低于5℃,所以 在散热器的进口与出口问设置了旁通管路和塞门。冬 季气温较低时,开通旁通塞门,使部分压缩空气不经 图3干燥剂等压吸水线 增刊 CKD9c型机车空气管路和制动系统 237 冷却直接经旁通管路和旁通塞门进入空气干燥器。 (3)总风缸 要求。为保证机车在一40℃下的正常使用,对露出车 体外部的总风管全部采用保温材料进行防寒包扎。所 有的穿墙(地板)管均采用穿墙接头体,满足机车密 封性要求。为简化管路的配置及提高制动系统的可靠 在原设计中,总风缸材料采用的是o235一A。在 完成机车设计后,中国南车集团组织专家对机车设计 进行了评审,根据专家组的建议,为满足机车在环境 性,采用了气路板结构,将作用阀、分配阀、电空联 锁电磁阀、重联阀等集中安装在气路板上。整车管路 温度一40℃一50℃之间正常工作,将总风缸的材料更 改为16MnDR。 根据GB 150—1980《钢制压力容器》中规定Q235 一设计规范、布置合理、外观整齐。 6结束语 A的适用范围为:容器设计压力P≤1.0 MPa;钢板 21306年9月CKD9c型机车到达土库曼斯坦,通过 牵引土铁车辆进行空载和重载试验,JZ一7制动系统 均能良好的控制车辆制动和缓解,达到设计要求,完 全满足牵引的需要。在最初的运用中,由于JZ一7制 的使用温度为0~350 oC。总风缸的工作压力为 O.9 MPa,设计压力为≥1.4 MPa,且该机车总风缸使 用温度为一4o℃。 16MnDR是GB 150—1998《钢制压力容器》推荐 的压力容器用低温材料。它具有良好的综合机械性能、 焊接性能、冷变形性能及一定的耐蚀性,它可在低温 一动机和原苏联制动机还存在着一些差异,因土铁机车 是右向操作,在单独制动阀和自动制动阀位置的布置、 过充压力、机车制动性能参数的设定以及操作方式的 70℃一一4o℃环境下使用。 另根据文献介绍,采用16MnDR作为总风缸材料 不同使土铁的司乘人员还不能完全正确的操作该制动 机,经过技术人员的详细讲解和示范后,土铁的司乘 人员均能正确的操作该制动机,并且对该机车的各项 制动性能均表示满意。 在后来的运用中,出现过制动机被垫及变向阀犯 卡的现象,这与土库曼斯坦的风沙大有较大关系,在 后续的机车设计中应考虑空压机进气滤清器效果以及 制动系统的防风沙设计。 经过近两年的运用,出口土库曼斯坦的3种机车 制动系统与土铁车辆完全兼容,未发生过任何与车辆 不匹配的问题,因此在以后国内机车出口独联体国家 时可以考虑采用国产制动机代替原苏联制动机。 参考文献 [1]邬移华,刘豫湘,吴25. 时,直径 ̄584 mln总风缸的圆筒和封头的名义厚度均 可取4 mnl和6 mill,考虑GB3531—1996《低温压力容 器用低合金钢板》中钢板厚度的限制和制造工艺,圆 筒和封头的名义厚度仍取6 inln和8 n-l/n。 4辅助用风系统 为了提高机车黏着力,防止机车轮对空转和在紧 急制动时的车轮滑行,机车设有撒沙装置,由沙箱、 撒沙阀、电磁阀、管路等组成。 根据用户要求,风笛采用高、低音喇叭分开控制, 脚踏开关控制高音喇叭,手动按钮控制低音喇叭,系 统由高、低音喇叭、电磁阀等组成。 机车设有风动百叶窗,根据柴油机冷却水温的要 求自动打开或关闭百叶窗,并为电空接触器等提供稳 定、洁净的风源。 5管路配置 智,等.低温下总风缸的选材分析 及强度计算[J].电力机车与城轨车辆,2003,26(3):22 —[2]黄自立,吴艳盛,胡跃文,等.DK一1型制动机适用于CIS 制动系统的初探[J].电力机车与城轨车辆,20o4,27 (3):21—23. 为便于检修,除总风缸连接管和对外连接的列车 管、供风管布置在车体底架下面,其余管路全部布置 在车内右侧走廊地板下,所有管路全部采用新型、美 观、实用并防震、防松的尼龙管卡。管卡座采用与尼 龙管卡配套的滑槽,并且明确管卡座在车上的位置, 这样可以实现管卡座提前焊接,实现机车无火组装的 [3]四方车辆研究所,天津机车车辆机械工厂.JZ一7型空气制 动机[M].北京:中国铁道出版社,1984. [4]刘豫湘,陆缙华,潘传熙.DK一1型电空制动机与电力机 车空气管路系统[M].北京:中国铁道出版社,1998. Air Pipeline and Brake System of Type CKD9c Locomotive ZH G B (CSR Ziyang Locomotive Co.,Ltd.,Ziyang 641301 Sichuan,China) Abstract:This article analysesthefeasibilitythatthelocomotiveswiththe JZ一7 brake drawntheTurkmenistan S vehicles.andintroducesthe comrmsi— lion and design of the locomotive S air pipelines and brake system about type CKD9c,it will be helpful for the brake systems made in China exporting to he Commonwealth of the Indeptendent States. Keywords:locomotive brake;air pipeline;JZ一7 brake 

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