弹簧停车故障分析论文Word文档下载推荐.docx
《弹簧停车故障分析论文Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《弹簧停车故障分析论文Word文档下载推荐.docx（8页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
附图一：
弹簧停车装置控制原理图
弹簧停车装置是代替手制动，在机车无火停放时防止溜车的一种制动装置，并且可在机车正常运行中，制动系统失效时使用的一种紧急辅助制动。
操作规定：
（1）操作过程中应确保非操纵端的弹簧停车控制阀处于拉起位置并锁定，由操纵端的弹簧停车控制阀控制机车弹簧停车制动缸的缓解与制动。
（,提起两端弹簧停车控制阀；
）
（2）当总风缸无风时，弹簧停车制动装置自动处于制动状态，动车前一定要先缓解弹簧停车装置，以免擦伤轮对。
因此在机车无火回送、调车或与其它车辆混编运行时，应逐一拉动弹簧停车装置的手动缓解拉手，缓解制动后方可动车；
（3）总风缸无风时，弹簧停车装置只能实现一次制动和一次手动缓解。
手动缓解后若需再次制动，必须先将司机室弹簧停车装置控制阀置于缓解位，再向总风缸充风，待风压大于480kPa后，再将弹簧停车装置控制阀置于制动位，实现二次制动。
工作原理：
（1）机车总风压力经减压阀减压后（定压：
550kPa）的压力空气经操纵端司机室操纵台上的弹簧停车控制阀进入变向阀，经变向阀进入弹簧停车制动器，压力空气使鞲鞴17带动鞲鞴杆20上行，弹簧停止制动器缓解。
提起操纵端弹簧停车控制阀，使弹簧停车制动器内压力空气经弹簧停车控制阀排出，此时弹簧停车制动器靠弹簧作用到制动缸鞲鞴上，通过鞲鞴杆推动单元制动器鞲鞴下行，产生制动。
另外制动后，还可以靠拉动手缓解装置23缓解，手缓解销脱开棘轮，棘轮在弹簧18的作用下转动，鞲鞴杆上行，使制动单元缓解。
因此当有总风压力供给时，弹簧停车制动器不会发生制动作用，一旦总风风源系统发生故障，或关闭总风，使总风压力低于350kPa时，弹簧停车制动器将自动产生制动作用。
附图二：
弹簧停车制动器
17.鞲鞴18.弹簧20.鞲鞴杆23.手缓解装置
（2）弹簧停车压力开关（6YJ）是弹簧停车装置的保护装置，当弹簧停车制动器充风至480kPa以上时，弹簧停车指示灯熄灭，机车能正常加载，当弹簧停车制动器风压低于350kPa时，弹簧停车制动指示灯亮，机车卸载，保证行车安全。
3.弹簧停车装置故障概况及原因分析
3.1机车故障概况：
2010年1月30日，乌鲁木齐段的DF4DK-3013机车，牵引1352次列车，当列车运行之夏普吐勒-煤窑沟间，机车弹簧停车指示亮，机车卸载，对机车变向阀进行敲击、提拉弹簧停车控制阀应急措施，弹簧停车信号灯熄灭，机车重新加载运行，根据监控记录显示从机车卸载到机车重新加载时间为5分钟。
当列车通过巴哥站时，车站外勤发现机车走行部有火星，用常用制动停于巴哥至红山口间，检查发现弹簧停车制动装置使闸瓦贴轮，拨动缓解销无效后，使用管钳对单元制动器进行处理由于第一轮右侧、第六轮左侧单元制动器大螺母拧不动，闸瓦还是贴轮，报机破后等待救援。
该车二次大修后走行31855公里。
机车到段后，乌鲁木齐铁路局机务处、技术科、检修车间对机车进行检查，变向阀拆下分解检查，变向阀内壁光亮无拉伤，橡胶圈是新品，阀芯装上后动作灵活，符合要求。
管路逐个吹扫，畅通无杂物。
重新组装好各阀和管路，将停车装置控制阀置于制动位时，D6轮左右、D1左轮弹簧停车装置制动良好，D1右轮弹簧停车装置不制动，拆开供风管接头检查供风装置正常，（更换单元制动器后，拆开原单元制动器发现内部已损坏）。
将弹簧停车控制阀置缓解位后同时关闭供风塞门，发现几分钟后D1左一轮先产生制动现象，随后D6轮左右侧也产生制动。
一系列检查表明弹簧停车装置作用良好，然而行车中故障处理又表明是变向阀处堵塞了管路的总风供给。
另外在试验检查中还发现乌鲁木齐机务段下发的《东风4DK弹簧停车装置的检修及运用注意事项》中规定弹簧制动的缓解与制动由两端司机室共同执行。
3.2．弹簧停车制动缸发生制动作用的原因技术分析及改进措施：
3.2.1单端弹簧停车装置操作原理分析（正确方法）
按正常规定操作弹簧停车控制阀时，其工作原理如附图三所示。
由于非操纵端控制阀处于提起锁死位置，导致弹簧停车控制阀下阀口打开，该端管路的风由控制阀通大气，此时操纵端弹簧停车控制阀处于下压位置，变向阀阀芯受总风（550kpa）压力作用，阀芯位于变向阀一端并在压力作用下保持不动，不但遮断了变向阀通往非操纵端控制阀阀口通路，还保证了总风通往制动缸的通路，实现单端控制弹簧停车装置的制动与缓解。
3.2.2双端弹簧停车装置操作原理分析（不正确方法）
双端操纵DF4D客运内燃机车弹簧停车控制阀，使两端弹簧停车控制阀处于下压缓解时：
总风经减压阀、两端司机室弹簧停止控制阀到达变向阀左右两阀口，由于两端司机室到达变向阀管路长短的不同（此车Ⅰ端比Ⅱ端短），造成总风到达变向阀左右两阀口时间顺序的不同，结果会造成总风先到达变向阀的一端开通了弹簧停止制动器制动缸的通路，向弹簧停止制动器制动缸充风（550kPa），随后另一端风压到达变向阀的另一阀口（550kPa），由于风压的作用变向阀三个阀口的压力达到相对平衡（都是550kpa）。
此时，变向阀阀芯处于不受力状态（变向阀水平安装），若变向阀阀芯不再受力，该系统会一直处于正常状态。
但由于机车在运行过程中会遇到上坡、下坡、加速、减速、震动以及电器柜内控制系统用风等原因，会造成变向阀阀芯受力平衡被打破，产生缓慢运动，当阀芯运动到变向阀中间位置时，阀芯φ20直径的圆柱长度为14cm，能够完全遮断通往弹簧停车制动器管路（内径φ10），经过一段时间后，随着遮断后管路风压的下降（缓慢漏泄），当风压低于350kPa时，就会出现机车卸载、弹簧停车指示灯亮、弹簧停车制动器动作上闸。
3.2.3双端弹簧停车装置操作引起的故障处理办法
双端操纵弹簧停车控制阀因变向阀故障造成误指示灯亮，机车卸载时应采取的应急故障排除方法：
快速提起操纵端端的弹簧停车控制阀，使该端管路内空气通大气，变向阀阀芯在另一端550kPa空气压力下向无风压一端移动，这样重新打开总风通往弹簧制动器的风路，当风压大于480kpa时，弹簧停车压力开关闭合，机车加载恢复、弹簧停车指示灯熄灭，故障排除；
或用手锤敲击变向阀一端，使变向阀阀芯离开中间位置。
其原理图如附图四。
（若弹簧停车系统出现故障，且暂时无法排除时，应按以下步骤进行应急处理，保持运行，待机车回段后再消除故障，具体步骤如下：
）若出现无法排除的故障时,应按以下步骤进行处理①关闭两端司机室弹簧停车控制阀前的总风塞门。
②提起司机操纵台上弹簧停车控制阀手柄，使弹簧停车制动缸通大气，机车弹簧停车制动缸制动。
③使用单元制动器的手动缓解装置，使单元制动器缓解。
④用短接线短接弹簧停车装置监控压力开关6YJ（附图一上405#与406#号线），保持机车加载。
3.2.4.双端操纵弹簧停车装置的改进措施
（根据乌段反映，该段司机已习惯进行双端操纵，如若改成单端操纵会因为操作习惯问题出现操作混乱。
针对该段情况，在不改变该段操作习惯的情况下，提出如下改进方案：
）可针对变向阀的问题做如下改进：
把变向阀的阀芯加工如下图所示的两种样式，改造方法一适合于双端操纵（单向密封不严），变向阀阀芯上的沟槽可保证不管阀芯在任何位置，都会有一端的风能通往弹簧停车制动器。
改造方法二是把阀芯最大圆周柱体的长度加工到7cm长，而向弹簧停车制动器去的管路直径为φ10，这样既保证了原有的变向功能符合单端操纵的需要，又保证了双端操作的情况下，阀芯在阀体中间位置也无法堵塞通道的情况，保证了装置的可靠性。
3.3、弹簧制动缸制动后未缓解原因分析
乌鲁木齐段DF4DK-3013机车弹簧停车故障经过5分钟处理后，弹簧停车的控制系统显示已经恢复了正常，机车正常加载，按照3.2所做的技术分析此时弹簧停车制动器内部已经充满了风，弹簧停车制动器应该处于缓解状态，可是最终全部弹簧停车制动器都没有缓解。
到段后试验又表明弹簧制动器的动作都正常，为了找出原因，在试验台上对编号：
073、072两组单元制动器做如下试验查证：
3.3.1.两组单元制动器在试验上的弹簧制动、充风缓解数据记录见下表：
单元制动器在试验台上的弹簧制动、充风缓解过程记录
072弹簧制动器
073弹簧制动器
制动过程
缓解过程
闸瓦行程（mm）
风缸风压（kPa）
4
450
475
4.02
500
400
427
440
5.2
456
4.12
360
5.7
398
402
6.55
434
4.43
351
8.55
367
5.13
9.48
383
6.54
330
9.5
320
6.29
380
10.79
335
8.06
314
9.8
250
8.1
350
11.19
280
9
294
9.95
196
9.08
11.34
204
9.15
275
10.11
100
9.51
300
11.46
95
9.52
248
10.14
50
10.68
292
9.62
210
10.95
278
9.72
178
11.04
240
9.84
133
11.15
200
9.93
104
120
9.97
80
11.39
92
10.05
11.41
70
10.1
23
43
间隙6.14
间隙7.46
间隙7.44
3.3.2根据上表测量的数据作出曲线图如下：
3.3.3编号073、072单元制动器试验台试验所测数据及图表分析：
3.3.3.1.编号073单元制动器试验台所测弹簧制动数据分析：
1）.编号073单元制动器在制动缸压力400kpa时，制动缸开始发生动作，闸瓦突变压力段为400～278kpa，闸瓦移动距离6.95mm，闸瓦最大制动间隙7.46mm；
2）.弹簧停车压力继电器6YJ标准动作压力：
当风缸压力＜350kpa时，，机车励磁卸载，弹簧停车制动缸动作；
3）.根据3.3.3.1下1），2）可得：
编号073单元制动器提前标准动作压力差=350kpa-278kpa=72kpa
4）.根据乌段第一次所测弹簧停车制动管路漏泄情况：
即550kpa降到350kpa（制动缸开始动作）时间为4分钟，可得平均漏泄量为：
平均漏泄量=（550kpa-350kpa）÷
4min=50kpa/min
5）.根据3.3.3.1下3）、4）可得：
编号073单元制动器贴轮时间，设为T073
T073=72kpa÷
50kpa/min=1.5min
从而可得结论:
在机车运行途中，弹簧停车发出故障信号（操纵台弹簧停车指示灯亮）后1.5min编号073单元制动器已发生制动作用，闸瓦贴轮。
3.3.3.2.编号072单元制动器试验台所测弹簧制动数据分析：
1）.编号072单元制动器在制动缸压力351kpa时，制动缸开始发生动作，闸瓦突变压力段为351～248kpa，闸瓦移动距离5.52mm，闸瓦最大制动间隙6.14mm.
2）.编号072单元制动器提前标准动作压力差=350kpa-248kpa=102kpa
3）.编号072单元制动器提前标准动作时间，设为T072
T072=102kpa÷
50kpa/min=2.04min
在机车运行途中，弹簧停车发出故障信号（操纵台弹簧停车指示灯亮）后2.04min贴轮，编号072单元制动器制动开始向轮对输出。
分析原因：
机车弹簧停车装置工作压力为550kpa，机车卸载灯亮时压力为350kpa。
根据单元制动器工作原理，在风压降为350kpa左右时，弹簧停车装置开始动作，但是属于非接触的制动行动（闸瓦与轮对尚无接触，仍有一定间隙），还没有制动力输出。
此时司机如果处理及时不会产生任何不良作用。
例如：
马上恢复供风，弹簧停车装置会及时缓解。
但是根据DF4DK-3013机车泄漏情况及处理卸载灯灭的问题长达5分钟时间，此时单元制动器的制动状态为有磨损制动行动。
闸瓦与轮对产生了实质性接触，制动力为最大值。
在有磨损制动行动过程中，单元制动器的弹性位移已经全部消除，机车弹簧停车装置的鞲鞴杆又一直顶着制动单元鞲鞴，随着闸瓦的磨损间隙调整器会不断的进给，始终保持对机车的制动力。
如果在机车停止状态下，通过充风或手动仍能缓解。
但是机车此时是在山路中运行，通过弯道产生的离心力、机车运行中的本身振动、道路对机车的冲击、轮对齿端与非齿端的调角现象、轮对本身的不同轴等现象会使轮对产生一个弹性位移，这些作用会给闸瓦一个作用力。
在制动过程中，前导套压缩弹簧夹紧制动盘，阻止了后螺母的转动。
前调整螺母与离合器齿圈套啮合，导致前调整螺母无法转动。
单元制动器正常缓解时，前调整螺母与离合器齿圈套会分开，这样前后螺母才会转动回位。
但是由于DF4DK-3013机车在故障处理完闸瓦已经抱轮运行两三分钟，长时间磨檫产生的受热粘接、变形问题，导致调整螺母与离合器齿圈套一直无法分离，不断的摩擦磨损，也就造成了螺母与螺杆的锁紧现象。
这就导致了弹簧制动缸充风后，闸瓦依然抱轮的现象，而司机也未下车查看，以为制动缸已缓解。
四、结论
通过前面的试验及分析可知：
1.弹簧停车装置的设计有其本身的特性，需按照设计要求的操作方法进行操作。
若习惯于双端操作时，需要对装置进行改造，适应双端操作的特性时才能避免意外情况出现。
2.弹簧停车制动器的弹簧选配有一定的差异，很多机务段的弹簧停车制动器内的弹簧是双簧和单簧混装，使弹簧缸输出力不一样，重要会导致闸瓦动作时间不一致，建议装车时选用全是单簧或全是双簧的弹簧停车制动器。
另外弹簧停车装置一旦发生故障，处理完故障后一定要对弹簧停车制动单元的制动与缓解进行复查，保证其作用正常。
参考文献：
东风4D型准高速内燃机车检修手册。
大连，大连机车车辆厂。
刘铮王本涛弹簧停车装置故障原因分析及改进措施内燃机车2006.11
升级会员 