1、吴帅刘宜吴帆毕业设计SS4G型电力机车制动机五步闸试验及故障判断摘 要 2For personal use only in study and research; not for commercial use关键词 2绪 论 2一、 DK-1型电空制动机的特点 3二、 DK-1型电空制动机“五步闸”试验准备工作及故障判断 4For personal use only in study and research; not for commercial use三、 DK-1型电空制动机“五步闸”试验第一步及故障判断6四、 DK-1型电空制动机“五步闸”试验第二步及故障判断 10五、DK-1型电空制
2、动机“五步闸”试验第三步及故障判断 14六、 DK-1型电空制动机“五步闸”试验第四步及故障判断 16七、 DK-1型电空制动机“五步闸”试验第五步及故障判断 18参考文献 19后 语 20致 谢 20SS4G型电力机车制动机“五步闸”试验及故障判断摘 要为了满足铁路运输的需要，必须对机车制动性能提出一定的要求。例如：能产生足够大的制动力；能方便地控制制动力的大小；能与机车其他系统协调；具备先进的经济技术指标等。国产SS（韶山）系列电力机车采用DK-1型电空制动机作为机车制动机。因此，对机车制动性能的要求，实质上就是对DK-1型电空制动机性能的要求。而要做到上述的要求，对于机车制动机日常的检查
3、、维护与保养是非常重要的一个步骤的。因为SS4G用的是DK-1型电空制动机，所以本文就以DK-1展开叙述。关 键 词SS4G型电力机车；DK-1型电空制动机；五步闸绪 论铁路的机车车辆是编组成列来运行的。机车和各个车辆之间或者动车与拖车之间，都要用车钩连成一体。为了让列车上坡、下坡和通过曲线时能够自由的曲折，车钩之间要互相保持着一定的间隙，车钩后面还设有缓冲器。列车可以拉长，可以压缩。但是机车和各个车辆的制动装置不是互相独立的而是互相连通的，是一个有机的整体。每个机车和车辆都有自己的制动装置，但是，在编组成列车互相接通之后，都要由本务机车或车头（操纵端）统一操纵，不能各行其事。由于列车编组很长
4、，机车车辆及制动机类型复杂，各车的制动能力不同，所以制动时不可能完全同步，这就不可避免地要在各车之间发生冲撞；由于列车重量很大，速度又高，所以制动以后要经过相当长的距离才能停住。所以要想提高列车牵引重量或运行速度，仅仅换大功率机车是不够的，必须同时解决列车制动问题，尤其是提高制动系统的灵敏性和稳定性。五步闸就是为了在机车运行前检测制动系统的一套简单实用的方法。建国以来，我国铁路先后独立设计研制成功了车辆用的GK、GL、130、104、120、F-8等型空气制动机，机车用的JZ-7型空气制动机和DK-1型电空制动机，准高速列车用的“JZ-7加电控”、“F-8加电控”和“104加电控”等制动机。而
5、DK-1型电空制动机是我国铁路电力机车的主型制动机。1984年从SS1型405号电力机车起，所有新造电力机车，包括SS4、SS7、SS8和SS9等型号的电力机车，均安装这种制动机。这种以电-空的控制方式不仅具备新型的空气制动机的优点，而且又能够适应高速以及长大列车制动性能的要求。SS4型电力机车于1985年研制成功，是我国第三代电力机车的“领头”产品。第三代电力机车以SS4型为起点，按铁道部科技政策“高速，重载”和“提速”的方针，通过对SS4型电力机车的试验运用以及对8K、6K、8G型机车的引进，通过吸收、消化和运用对159好开始的SS4做了重大设计和改造，使其性能更完善，质量更高可靠性更好，
6、这就是SS4G，SS4G使用的制动系统为具有空电联合制动性能DK-1电空制动机。因此对DK-1型电空制动机的研究就是对SS4G型电力机车制动机的研究。DK-1电空制动机的“五步闸”操作是对其机车制动系统部件的检验方法，通过DK-1型电空制动机“五步闸”的操作可简单判断其部件的工作是否正常，因此掌握“五步闸”的操作对于机车的维护、提高生产率和保证生产安全有着重大意义。本文通过解析DK-1型电空制动机的作用原理，各部件之间的作用关系，结合DK-1型电空制动机“五步闸”的操作来间接阐述SS4G型电空制动机“五步闸”的操作和故障判断。一、DK-1型电空制动机的特点DK-1型电空制动机采用电信号传递控制
7、指令和积木式结构，具有以下特点：1.双端（或单端）操纵。在双端操纵的六轴SS3、SS7E、SS9型电力机车上设置一套完整的双端操纵或制动机系统；而在八轴两节式SS4改型电力机车上设置两套完整的单端操纵制动机系统，每节机车可以单独使用，并且通过重连装置使两节机车或多节机车重连运行。2.DK-1型电空制动机减压准确、充风快、操纵手柄轻巧灵活、司机室内噪音小及结构简单、便于维修。3.非自动保压式。DK-1型电空制动机制动减压量随着操纵手柄停留在“制动位”时间的增长而增加，直到最大减压量。4.失电制动。当电气线路或电器因故障而失电时,DK-1型电空制动机将立即进入常用制动状态而实施制动,以保证列车运行
8、安全。5.与机车其他系统配合。目前，DK-1型电空制动机能够与列车安全运行监控记录装置、动力制动系统等进行配合，以适应高速、重载列车的运行需要6.控制列车电空制动机。随着列车电空制动机的装车使用，DK-1型电空制动机可以较方便的对列车电空制动机实施有效控制。7.采用制动逻辑控制装置，实现了机车制动控制电路的简统化。8.兼有电空制动机和空气制动机两种功能。正常工作时，作为电空制动机使用；当电气线路发生故障时，由故障转换装置可将其转换成空气制动机使用，以维持机车故障运行。二、DK-1型电空制动机“五步闸”试验准备工作括号内为列车管、均衡风缸定压为500KPa数据（一）准备工作操作方法1.大闸至运转
9、位。2.小闸至运转位。3.总风压力在750900千帕之间。4.列车管、均衡风缸压力均为600（500）千帕。（二）大闸运转位时电路动作1.导线801（电源）大闸1AC导线803中间继电器455KA与452KA、451KA导线837缓解电空阀258YV及排2电空阀256YV得电。2.导线801（电源）大闸1（1AC）导线809小闸3上的微动开关473（3SA2）导线818中间继电器452（452KA）、451（451KA）与455KA常闭联锁导线863排1电空阀254（254YV）得电。3.其余电空阀级电动放风阀、中间继电器均失电。（三）大闸运转位时气路动作1.总风塞门157调压阀55（调整压力
10、为列车管定压）止回阀203（109）缓解电空阀258（258YV）下阀口转换阀153均衡风缸（压力上升至列车管定压）。2.作用管（包括分配阀容积室）压力空气排1电空阀254（254YV）下阀口大气。3.初制风缸压力空气制动电空阀257（257YV）上阀口大气。4.总风遮断阀左侧压力空气中立电空阀253（253YV）上阀口大气。5.其余电空阀气路均被切断。（四）大闸运转位时主要阀类部件作用1.中继阀由于总风遮断阀左侧压力空气经中立电空阀上阀口排大气，故总风遮断阀呈开启状态。由于均衡缸压力上升，双阀口式中继阀出于缓解充风位。双阀口式中继阀主鞲鞴在左侧均衡风缸压力作用下，带动鞲鞴杆右移，顶动供风阀右
11、移，打开其供风阀口。总风缸的压力空气克服总风遮断阀内遮断弹簧反力使阀左移，打开阀口，并经遮断阀口、供风阀口进入列车管和主鞲鞴右侧，待列车管压力上升至均衡风缸压力相等，且达到定压时，双阀口式中继阀主鞲鞴两侧压力平衡，处于缓解后的保压位，关闭供风阀口。这时后部车辆全部缓解。2.分配阀由于列车管压力上升，分配阀主阀部处于充风缓解位。主阀部主鞲鞴在其上侧列车管压力作用下向下移动，并通过其上肩推动滑阀一起下移，直至主鞲鞴下底面碰到主阀体。列车管经开放的充风口向工作风缸充风，直至工作风缸压力与列车管定压相等。由于主阀体上的d3小排气口被分配缓解塞门156关闭，分配阀容积室压力空气不能经主阀部的缓解通路排大
12、气。增压阀在增压弹簧和列车管压力作用下部关闭位，关闭了总风与容积室的通路。而均衡部由于均衡鞲鞴下侧作用管压力已经排1电空阀通大气，制动缸压力使鞲鞴下移，其顶面离开均衡阀，开放鞲鞴杆上端中心孔和径向孔以及均衡部排气口排入大气。机车制动缸缓解。3.紧急阀由于列车管压力上升，紧急阀处于充气位。列车管压力将紧急鞲鞴压紧在上盖上，使鞲鞴顶端的密封圈与阀盖密贴，列车管压力空气通过鞲鞴中心的空心杆垂向缩孔I和上部的横向缩孔II向紧急室缓慢充风，直到紧急室压力与列车管压力相等。夹心阀在下部弹簧压力作用下，关闭排风阀口。4.压力开关由于均衡风缸压力上升到定压，压力开关208、209的膜板带动芯杆上移顶动开关，这
13、时导线807与827连通，导线822与800切断，导线808与800切断。（五）小闸移至运转位所通气路作用柱塞左移到中间位置，使单独作用管既不通调压阀也不同大气，定位凸轮有一个降程，即松开下连锁开关，小闸各气路不通接通排1电空阀的电路，单独作用管可由该电空阀通大气。（六）故障设置均衡风缸和列车管无压力或达不到定压。（七）故障分析1.14ZK跳开或电源线折断开路；2.操纵端空气制动阀微动开关471(472)接点不良；3.操纵端空气制动阀上的电空转换扳扭在空气位；4.电空制动控制器801(802)至803线间接点不良；5.电空制动控制器803线至831线间的中间继电器452常闭或中间继电器451常
14、闭接点不 良，缓解电空阀258本身不良；6.中间继电器451卡在吸合位；7.中间继电器452卡在吸合位；8.紧急阀上微动开关469未断开；9.转换阀153在空气位；10.调压阀55无压力输出或输出压力低于定压；11.缓解电空阀258出风口至均衡风缸管通路堵塞；12.塞门157未开。 三、DK-1型电空制动机“五步闸”试验第一步（一）操作方法大闸移至紧急位。列车管压力在3秒内降至0；机车制动缸压力在5秒内升至400千帕，最高压力为450千帕。自动撒沙，有牵引级位时切除主断路器，小闸移至缓解位，制动缸压力单缓到零。小闸移至运转位，制动缸压力不得回升，大闸回运转位，列车管压力由0升至480千帕的时间
15、不大于9秒。（二）大闸移至紧急位电路1.导线801（电源）大闸1（1AC）导线804电动放风阀94上紧急电空阀392（94YV）得电。2.导线801大闸1导线806钮子开关463导线835中立电空阀253得电。3.导线801大闸1AC导线812两位置转换开关辅助联锁107QPF或107QPBW导线810或820撒沙电空阀241YV、251YV或250YV、240YV得电。4.导线801（电源）大闸1AC导线821 重联电空阀259YV得电。 二极管260导线835中立电空阀253YV得电。 二极管264导线800制动电空阀257YV得电。5.其余电空阀及中间继电器均失电。（三）大闸移至紧急位气
16、路1.总风塞门158电空放风阀94YV下阀口电动放风阀94膜板下放。2.总风塞门157中立电空阀253YV下阀口总风遮断阀阀套左侧。3.均衡风缸56转换阀153重联电空阀259YV下阀口列车制动管大气。4.过充风缸57排2电空阀256YV上阀口大气。5.均衡风缸转换阀153缓解电空阀258YV上阀口初制动风缸。6.其余电空阀气路均被切断。（四）大闸移至紧急位时主要阀类部件动作1.电空放风阀随着膜板下侧压力的升高，膜板、铜碗推动芯杆上移，顶开放风阀口，连通制动管向大气放风的气路，即制动管压力迅速降低。2.紧急阀随着制动管压力的迅速降低，活塞膜板带动活塞杆迅速下移而顶开放风阀口，连通制动管向大气放
17、风的气路，即加速制动管放风；同时，联动微动开关95SA闭合电路838839。待15s后，因紧急室压力空气经缩孔、排风使其压力与制动管压力趋于一致时，在安定弹簧作用下，关闭放风阀口，同时，联动微动开关95SA改变电路。3.中继阀一方面因为中立电空阀253YV得电使遮断阀口关闭，以切断制动管的供气风源；另一方面，由于重联电空阀259YV的得电使中继阀处于自锁状态，并且排风2电空阀256YV得电而排放过充风缸内的压力空气，使其失去对制动管压力变化的控制作用。4.分配阀（1）主阀部随着制动管压力迅速下降，主活塞通过主活塞杆带动节制阀、滑阀迅速上移至上端，连通工作风缸向作用管充风的气路，并且气路的开启程
18、度较大，即作用管压力迅速升高。（2）紧急增压阀随着制动管压力迅速下降及作用管压力迅速升高，增压阀柱塞迅速上移至上端，从而连通总风向作用管充风的气路，即作用管压力迅速升高，并且由低压安全阀将其压力限定在450kPa。（3）均衡部随着作用管压力迅速升高，均衡活塞带动空心阀杆迅速上移而顶开供气阀口，并且其开启程度较大，连通总风向机车制动缸及均衡活塞上侧充风的气路，即机车制动缸压力迅速升高；当机车制动缸压力及均衡活塞上侧压力迅速升高至与作用管压力（即450kPa）平衡时，在供气阀弹簧作用下，关闭供气阀口，且不打开排气阀口，停止机车制动缸的充风。此时，机车制动机处于紧急制动状态，车辆制动机也处于紧急制动
19、状态。（五）大闸移回运转位时情况与上同。（六）小闸移至缓解位所通气路缓解凸轮顶至右端，单独作用管迂回到作用柱塞时可经凸轮盒右下端通大气，此时松开下连锁开关，接通了排1电空阀的电路。（七）小闸移回运转位时情况与上同。（八）故障现象与故障分析1.现象：制动压力偏低。故障：55号调压阀整定值低。判断：制动缸和均衡风缸压力偏低。 2.现象：制动压力偏高故障：55号调压阀整定值偏高。 过充压力消除慢或未消除。判断：制动缸和均衡风缸指示压力偏高为故障。 均衡风缸指示压力为定压为故障。3.现象：大闸处非常位，列车管压力不降故障：158塞门关闭。117塞门关闭。大闸上804号断线。94YY线圈上断线。判断：大
20、闸非常位，总风表针不抖动，回重联位，94YV排风无音响为故障。 大闸非常位，总风表针抖动，回重联位，94YV排风有音响为故障。 大闸回重联位，94YV无动作音响为故障。 大闸非常位，主手柄提1位，主断不跳闸，为故障。4 .现象：大闸非常位，列车管3秒降为0，均衡风缸不能排为0。故障：259YV重联电控阀线断。判断：直接报活。5 .现象：大闸非常位，列车管减压先快后慢，剩50KPA时缓慢降为0。故障：补风选择开关463QS在补风位。253YV中立电空阀线圈断线。260V二极管断路。 判断：串联电路，其中之一都对。6 .现象：大闸非常位，列车管3秒降为0，但机车不上闸。 故障：分配阀总风123塞门
21、关。分配阀制动缸119塞门关。 判断：大闸手柄在非常为不动，听空气制动柜，安全阀无排气音响为故障，有排气音响为故障。7 .现象：大闸非常位，列车管3秒降为0，机车制动缸缓慢升至450KPA，安全阀喷气。 故障：分配阀总风123塞门半天。分配阀制动缸119塞门半天。 判断：小闸缓解位并下压手把时，闸缸缓解正常时为故障；闸缸缓解慢时为故障。8 .现象：大闸非常位，列车管3秒降为0，闸缸压力大于或小于450KPA，安全阀喷气。 故障：分配阀、安全阀整定值过高或过低。 判断：根据闸缸压力指示。9 .现象：大闸运转位，列车管充风缓慢，达到定压超过11秒。 故障：157塞门半天。114塞门半天。115塞门
22、半天。判断：均衡风缸充到定压超过10秒为故障。 在第二步最大减压量时，列车管排风时间正常为故障。10. 现象：大闸非常位，列车管3秒降为0，机车缓解到0后，大闸手柄15秒内回运转位，均衡风缸，列车管充风。 故障：紧急放风阀95的列车管塞门116关。 判断：主手柄提一位，不能跳闸为116塞门关闭。四、 DK-1型电空制动机“五步闸”试验第二步（一）第二步操作方法大闸由运转位移至制动位。均衡风缸减压170（140）千帕的时间为6至8秒（5至7秒）。制动缸压力升至40020（36020）千帕的时间为7至9.5秒（6至8秒）。大闸移至中立位，处于制动后保压状态。均衡风缸、列车管的泄漏量分别不大于每分钟
23、5至10千帕。（二）大闸移至制动位时电路1.导线801大闸1导线806钮子开关463导线835中立电空阀253得电。2.导线801大闸1导线808压力开关上的微动开关466导线800制动电空阀257得电。3.其余电空阀级电动放风阀、中间继电器均失电。（三）大闸移至制动位时气路1.由于缓解电空阀258失电。其下阀口关闭，切断了均衡风缸的充风通路。而此时制动电空阀257也失电，使得：均衡风缸压力空气转换阀153缓解电空阀258上阀口 阀座缩孔d3制动电空阀257上阀口大气。管接头缩孔d4初制动风缸。2.总风塞门157中立电空阀253下阀口中继阀总风遮断阀左侧。3.过充风缸排2电空阀256YV上阀口
24、大气。4.其余电空阀气路均被切断。（四）大闸移至制动位时主要阀类部件的作用1.中继阀由于总风遮断阀左侧已充入总风，遮断阀口迅速关闭，总风遮断阀呈关闭状态，切切断了列车管的风源。由于均衡风缸压力降低，双阀口式中继阀处于制动位。因主鞲鞴左侧均衡风缸压力降低，主鞲鞴失去平衡左移，开启排风阀，列车管压力空气降经排风阀口排向大气，列车管压力下降。这时后部车辆全部制动。2.分配阀由于列车管压力下降，分配阀主阀部处于常用制动位。主阀部主鞲鞴向上移动，先是关闭了工作风缸充风通路；同时开通了局减通路，列车管压力进入局减室并经主阀安装面上的缩孔排向大气。接着切除局减通路，开通了工作风缸向容积室充风通路。由于均衡部
25、均衡鞲鞴下侧容积式压力上升，鞲鞴上移，其鞲鞴顶面接触均衡阀并顶开均衡阀。总风经开放的均衡阀口进入制动缸，制动缸压力上升，机车产生制动作用。由于增压阀上部增压弹簧和列车管压力仍大于下部容积室压力，增压阀仍处于关闭位。3.紧急阀由于列车管按常用制动速率下降，紧急室压力经缩孔I与列车管压力同步下降，紧急鞲鞴悬在中间，紧急阀处于常用制动位。夹心阀在下部弹簧作用下，仍关闭排风阀口。4.压力开关由于均衡风缸压力下降，压力开关209膜板将带动芯杆下移离开开关，导线807与827切断，导线822与800连通。当均衡风缸压力继续下降，达到最大降压量时，压力开关208膜板也将带动芯杆下移离开开关，导线808与80
26、0连通。（五）大闸移至中立位时电路1.导线801大闸1导线806钮子开关463导线835中立电空阀253得电。2.导线801大闸1导线807二极管262导线800制动电空阀257得电。3.在制动前中立位即均衡风缸未减压，压力开关209将开通另一条电路，即：导线807压力开关209上的微动开关467导线827二极管263导线803缓解电空阀258、排2电空阀256YV得电。4.其余电空阀及电动放风阀、中间继电器均失电。（六）大闸移至中立位时气路1.总风塞门157中立电空阀253YV下阀口转换阀153均衡风缸(继续保持充风，压力不变)。2.制动后中立位均衡风缸56缓解电空阀258YV上阀口制动电空
27、阀257YV和初制风缸58。由于制动电空阀257YV得电，关闭均衡风缸排气口，均衡风缸不能继续减压而保压。 3.过充风缸排2电空阀256YV上阀口大气。（七）大闸移至制动位时主要阀类部件的作用1.中继阀总风遮断阀口关闭，切断了列车制动管的风源。如果在制动前的中立位，由于均衡风缸压力没有下降，活塞膜板两侧压力平衡，列车制动管保压。在保压过程中，列车制动管压力由于泄漏而下降，尽管供风阀口将打开，但是总风遮断阀已关闭，列车制动管的泄漏不能补充。如果在制动后的中立位，由于均衡风缸压力停止下降，当列车制动管压力下降接近均衡风缸压力时，膜板活塞处于平衡状态，排气阀在其弹簧作用下关闭了排气阀口，列车制动管压
28、力将停止下降而保压。同样，在保压过程中，列车制动管的泄漏不能补充。过充风缸内的压力空气将经排2电空阀256YV排向大气，消除过充柱塞的作用，确保可靠制动。如果钮子开关463QS处于补风位，电空制动控制器中立位时中立电空阀253YV不能得电，总风不能进入总风遮断阀左侧，遮断阀不会切断列车制动管的风源，列车制动管的泄漏可以得到补充。2.分配阀由于列车制动管压力停止下降，分配阀处于制动保压位（制动后中立位）或充风缓解位（制动前中立位）。制动前中立位，由于列车制动管没有减压，分配阀主阀部、增压阀、均衡部与运转位相同。泄漏引起的列车制动管压力下降速度也很慢，也不会使分配阀部动作，工作风缸经充风通路与列车
29、制动管沟通。制动后中立位，由于列车制动管停止减压，在主阀部工作风缸向容积室充风后压力也下降到接近列车制动管压力时，在主活塞尾部原被压缩的稳定弹簧的反主力及主活塞自重的作用下，主活塞仅带动节制阀下降，切断工作风缸与容积室的通路，工作风缸停止向容积室充风，容积室压力停止上升。同时在均衡部，制动缸压力增大到与容积室压力接近时，在均衡阀、均衡活塞自重及均衡部弹簧的作用下，使均衡阀压紧空心阀杆并一起下移，关闭阀口，切断总风向制动缸的充风通路，制动缸压力停止上升。此时，增压阀仍处于下部关闭。3.紧急阀由于列车制动管停止减压，紧急阀活塞膜板在弹簧反力作用下恢复充风位。制动前中立位同样处于充风位。4.压力开关
30、分为制动前和制动后两种情况：制动前中立位，压力开关208、209与运转位相同。制动后中立位，压力开关209由于均衡风缸压力已下降，膜板将带动芯杆下移离开微动开关209SA，导线899与846连通。如果均衡风缸减压量已超过最大减压量，压力开关208膜板也将下移离开开关208SA，导线899与845连通但无作用。（八）故障现象与故障分析1.现象：大闸制动位，均衡风缸、列车管压力不降。 故障：260V二极管击穿。 判断：空气制动柜DKL形式时，不能作此假设。2 .现象：大闸制动前的中立位，均衡风缸列车管减压50KPA。 故障：压力开关290SA内上接点断。263V二极管断路。 判断：两故障为串联电路，其一都算对，但空气制动柜为DKL形式时，不可作此假设。3.现象：大闸进行制动后中立的初制动时，降压量不足50KPA。 故障：客货转换阀154错至客车位。 判断：减压量为30KPA左右，在制动位多停留一会儿，回中立位才有50KPA减压量。4 .现象：大闸制动位不动，均衡风缸、列车管只减压50KPA。 故障：压力开关208
