制动机工作风缸压力内漏分析及改进

孔斌斌

（南宁铁路安全监管办驻南宁机务段验收室，工程师，广西 玉林 537001）

在JZ-7型制动机中，其工作风缸压力用来控制分配阀主阀部的制动保压和缓解，然后使作用风缸进行充气或排气，最终实现机车的制动、保压和缓解作用。工作风缸压力泄漏分内漏和外漏两种，“内漏”是指工作风缸压力通过阀件内部漏入列车管或降压风缸管路中；“外漏”则是工作风缸及其管路泄漏将压力空气直接漏至大气中。自阀制动后，工作风缸压力内漏和外漏都会使机车不制动或制动后自然缓解，严重威胁铁路行车安全，必须引起相关部门的高度重视。近年来，在南宁铁路局南宁机务段玉林机务区承修的内燃机车中，工作风缸压力内漏已成为制动机的惯性故障，对该故障发生的原因进行认真分析，并提出相应的改进措施，具有重要的现实意义。

1 故障案例

1.1 故障表象 2016年1月29日上午9时许，南宁铁路局南宁机务段玉林机务区向宁铁安全监管办驻段验收室提交DF4C5127机车第3次小修竣工验收申请。验收过程中，细心的驻段验收员注意到，制动机自阀手柄置于最小减压位，有时制动正常且保压良好，有时则出现机车不制动或制动后自然缓解的异常情况，且故障发生时伴有工作风缸压力下降现象。自阀手柄“运转位”，列车管充风达到规定压力后，驻段验收员将手柄快速移到“手柄取出位”，进一步仔细观察工作风缸压力与列车管压力均保压良好。

1.2 排查原因 根据JZ-7型制动机工作原理，可以判断该故障是工作风缸压力内漏，再从DF4C5127机车制动机构造分析，工作风缸内漏涉及的处所只有分配阀主阀部和副阀部两个配件。从多年工作的经验推断，主阀部内漏的可能性比较大，于是建议检修工作者更换主阀部处理。主阀部更换后再次验收，开始未见异常，当多次试验又出现了上述故障现象，接下来检修工作者又先后换了2个主阀和1个副阀，现象依然如故。

1.3 症结所在 驻段验收员要求检修工作者对更换下车的3个主阀、1个副阀分别上检修试验台单独进行检验。检验的结果是3个主阀性能不够稳定，有时工作风缸压力会下降，而更换下车的副阀性能良好。之后分别对3个主阀进行解体检查，发现大膜板、顶杆“O”型橡胶圈良好，而工作风缸充气止回阀阀口也未有损伤和异物，止回阀行程及风堵孔径符合技术要求，止回阀胶垫平整、阀口凹槽也不深、没有任何压伤或破损现象，再检查胶垫螺钉安装状态时发现一个共性问题——螺钉的紧固力都不足、稍微有点松，胶垫可以轻微的活动。驻段验收员细心拧紧一颗螺钉后组装，并上试验台进行反复试验，之前的故障现象彻底消除了。

2 原因分析

2.1 工作风缸结构及作用 传统工作风缸充气止回阀的结构是由螺盖、止回阀、螺钉、弹簧、胶垫、风堵和止回阀座等组成，如图1所示。其作用是在缓解充气时，列车管内的压力空气经止回阀向工作风缸充气，而在制动减压时，防止工作风缸内的压力空气向列车管逆流，以避免产生机车不制动或制动后自然缓解的现象。

图1 制动机工作风缸结构示意图

2.2 工作风缸压力内漏原因

1）工艺标准落实不到位。配件检修时，要求止回阀胶垫平整，且不许老化、破损、龟裂、起泡。实际工作中，在需要更换止回阀胶垫时，检修工作者很难把握胶垫螺钉的紧固力，用力过重容易出现胶垫变形，用力过轻胶垫的密闭性又不够。

2）螺钉紧固不及时。检修工作者都是在胶垫变形前停止螺钉的紧固，由于橡胶材料具有很大的弹性，胶垫变形前许多螺钉的紧固实际上并不到位，此时螺钉与胶垫孔未能完全密闭，胶垫与其安装座也存在一定的间隙。当自阀手柄运转位时，总风向列车管充气，工作风缸充气止回阀风堵上方列车管增压，克服止回阀弹簧力而上移，止回阀与止回阀座脱离接触，开启列车管向工作风缸充气的通路，工作风缸压力上升到与列车管定压量相等时，在工作风缸压力和充气止回阀弹簧力的共同作用下，止回阀下移，关闭列车管与工作风缸的通路，工作风缸与列车管压力相等且呈保压状态。此时将自阀手柄移到最小减压位，列车管出现减压，工作风缸压力远大于列车管压力，因为充气止回阀螺钉紧固不到位，便产生工作风缸压力空气经止回阀胶垫周围及下述通路向列车管逆流、充气（参见图1）：工作风缸压力23#→止回阀胶垫周边与胶垫座之间的缝隙→止回阀胶垫背部→螺钉与胶垫中心孔缝隙→止回阀风堵→列车管2#。正因为如此，自阀手柄在“运转位”和“最小减压位”两者之间转换时，止回阀胶垫作上下移动后时而密闭时而产生缝隙，当密闭时制动就会正常且保压良好，缝隙很小时制动后就会自然缓解，缝隙稍大时自阀最小减压位就会出现机车不制动等3多种故障现象。

3 改进措施

根据驻段验收员现场调查和反复确认，将发现的问题向承修单位的技术、质检、检修和材料等有关部门进行质量反馈，并提出检修时使用一体式新型止回阀（图3）代替传统分体式止回阀（图2）的改进建议。一体式新型止回阀结构没有螺钉，胶垫与其安装座是一体充压而成，周围不存在缝隙，胶垫中心也没有螺钉孔，可以避免工作风缸压力空气通过胶垫缝隙逆流到列车管的现象发生，极大提高了制动机的可靠性、安全性和稳定性。

图2 传统分体式止回阀

图3 新型止回阀

4 结束语

2016年2月至8月，南宁铁路局南宁机务段玉林机务区先后对188台承修机车采取了更换一体式新型工作风缸充气止回阀的改进措施。经过一段时间的运用，因工作风缸压力内漏导致的制动机故障大幅度减少，改进措施取得显著成效，有力保障了铁路行车安全。