毕业设计论文120型控制阀常见故障原因分析及解决方案.docx

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毕业论文

120型控制阀常见故障原因分析及解决方案

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目录

摘要..................................................1

引言..................................................2

一、120型控制阀的特点................................3二、120型控制阀的作用原理..............................4-5

三、120型控制阀在实际运用和检修中存在的不足............5-6

四、120型控制阀常见问题故障及产生原因分析..............6-9

五、针对120型控制阀常见故障的解决建议.................9-10

参考文献................................................11

摘要

120型空气制动机是以压力空气作为动力用空气压力的变化来操控的制动机，它是我国目前铁路货车车辆上使用得最新型的一种空气制动机。

120型空气制动机现今已成为我国货车主型空气制动机，而120型空气控制阀是120型空气制动机的核心部件，是减少120型空气制动机运用故障率是保证车辆安全运营的基本保障。

对120型控制阀的特点组成构造原理与应用了解的基础上，对其在实际运用和检修中存在的不足做出分析，并对120型控制阀常见问题故障及产生原因分析，阐述并提出相应的解决措施及方案，并对该方案的可行性，功效性进行分析

【关键词】空气制动机；120型空气控制阀；基本保障；解决措施；

图1-1120型控制阀

一.120型分配阀的背景

空气制动机是指车辆制动装置中利用压缩空气作为制动动力来源，以制动主管的空气压力变化来控制分配阀产生动作，实现制动和缓解作用的装置，它包括从制动软管器至制动缸之间的所有部件。

随着货车120型控制阀的迅速推广使用，对阀性能的要求越来越高，如何提高检修质量及其耐用性是目前值得重视和亟待解决的问题。

为加深对120型控制阀的理解和认识，本文对120型控制阀在实际运用和检修中存在的不足做出分析，并对其常见问题故障及产生原因分析，进行了详细的阐述与分析。

二,120型空气制动机系统

120分配阀的构造

一、120型控制阀的特点

1、120型空气控制阀仍采用二压力机构控制，可获得较好的混编性能.

2、由于间接作用方式结构复杂导致其制动缓慢且在制动保压时容易漏泄，并且随着制动新技术的发展以及使用条件的变化，120型空气控制阀采用了直接作用.

3、120型空气控制阀主控部采用橡胶膜板和金属滑阀结构，橡胶膜板可以保证密封性且结构简单、工作阻力小和检修方便，并能延长检修期；金属滑阀具有良好的作用连续性、拥有较长的寿命和具有防止异物进入的特点。

4、120型空气控制阀在主阀中增设了加速缓解阀，与增加的加速缓解风缸相配合，加快了制动管的充气速度并且大大地提高了缓解波速。

5、120型空气控制阀与103型分配阀一样，设有紧急阀及局减室和局减阀，采用常用制动方式与紧急制动方式完善了两段局减作用；设有紧急二段阀，制动时，先快后慢的波速以缓解列车的纵向力作用。

6、在紧急放风阀中设有先导阀结构，提高了紧急制动波速。

7、适应压力保持操纵。

8、设置半自动缓解阀，节省了人力和减少防风量

9、120型空气控制阀与103型分配阀的通用性较强，一些零件可与103型分配阀通用，并且120型分配阀能与多种新技术配合使用。

二、120型控制阀的作用原理

120型控制阀的工作过程包括充气缓解、减速充气缓解、常用制动、制动保压和紧急制动等5个状态。

一）主阀的作用部：

制动管增压时，后部车辆制动管增压速度较慢，主活塞两侧形成较小压差，主活塞下移，其尾部仅接触减速弹簧套，而不能压缩减速弹簧，形成作用部的充气缓解状态。

连通3条气路：

①制动管→滤尘器→主阀安装面l孔→l1→l4→f1→F1→副风缸。

②滑阀室→f2→h1→h→加速缓解风缸。

③制动缸→紧急二段阀→半自动缓解阀→z1→z2→z3→加速缓解活塞外侧→缩孔Ⅱ→排气口→大气。

（二）主阀的局减阀：

局减阀在制动缸的压力作用下处于关闭位置。

当制动缸压力降至20kPa时开启。

（三）主阀的紧急二段阀：

紧急二段阀弹簧室内的制动管压缩空气使紧急二段阀处于下方开通位置。

四）主阀的加速缓解阀：

再充气时，由于缩孔Ⅱ的限制，加速缓解活塞两侧产生压力差而内移，通过顶杆打开加速缓解阀，加速缓解风缸的压缩空气经开启的加速缓解阀口进人制动管，形成了制动管局部增压，加块了制动管的增压速度，提高缓解波速。

初充气时，无加速缓解作用。

（五）紧急阀：

制动管压缩空气进人紧急阀部，将紧急活塞顶到上方极端位，活塞杆顶部密封圈与紧急阀上盖密贴。

制动管→紧急活塞下方→缩孔Ⅲ→缩孔Ⅳ→紧急室。

制动管压缩空气进入放风阀弹簧室和放风阀弹簧、先导阀弹簧共同作用，使放风阀和先导阀关闭。

三、120型控制阀在实际运用和检修中存在的不足

（一）实际运用方面

1.防盗装置带来的不利因素

在货车制动机上加装防盗装置已达到90%以上，在解决防盗方面的确起了较大的作用，但在运用中却带来了一些弊病。

如120阀在列检做列车制动机试验时（特别是始发列车试风）一旦发生故障，由于防盗罩的原因，加之技检时间有限，工作者一般采取的办法一是关门，二是甩车。

这使本来完全可以更换故障阀后投入运行的车辆因防盗装置而无法处理。

故障阀若出现在机次前三辆和连续两辆或关门车超过规定时则给列检及车站带来不必要的工作量，有时甚至造成列车晚点。

2.手动二级空重车调整装置在运行中造成的不良影响

目前除一部分集装箱专用车辆装有空重车自动调整装置外，大部分装用120阀货车仍安装的是手动二级空重车调整装置。

由于该装置是通过降压风缸和安全阀来调整空车制动缸压力大小的，如果安全阀漏泄排风，空车位制动时将造成制动缸的漏泄，使列车管在停止减压后保不住压（由于局减阀的作用）。

3.120和103阀紧急阀的互换问题

120紧急阀在运用中有时发生排风不止或者丢失，在列检常采用103紧急阀代替120紧急阀。

改造后的120紧急阀和103紧急阀两者之间的紧急灵敏度的确相差较小，但不能单纯的根据紧急灵敏度来确定紧急阀的互换性，紧急阀若互换对列车紧急制动距离会有一定影响。

（二）检修方面

1.120阀采用栽丝紧固方式

首先，在日常检修120阀时发现，部分120阀在分解时螺帽与螺杆一起被拧出体外，组装时若螺杆与体上螺纹孔不垂直拧入或者栽丝稍有不正，有很大可能使阀体内的螺纹受损，由于阀体是铸铁材料，反复分解组装对阀体内螺纹不好，给行车安全埋下隐患。

虽然铁道部有电报（辆检电[2001]84号）规定，允许栽丝脱扣后改攻M12的螺纹继续使用。

但这种办法毕竟不是长久之计，上面所述隐患仍然存在。

另外，对120阀采用栽丝方式的另一个目的在于防盗，但之后铁道部采取的加装防盗罩已基本上解决了防盗这个问题。

所以，无论从经济还是安全方面考虑，应该对这种结构的合理性加以重新认识与思考。

2.加速缓解阀的构造给检修带来的不便

加速缓解阀套上面有两个φ3mm的小螺纹孔，分解时相当麻烦，使得在分解时会采用以下不良方法：

一、不分解检修；二、损坏性分解，即用尖嘴钳夹住两个小螺纹孔，将其取出进行检修，容易造成螺纹损坏，在下个检修期无法进行分解。

不分解检修加速缓解阀套相当于延长该部位的检修周期，在运用中易出现夹心阀损坏或O型密封圈破损、老化、脱胶等故障，以至造成车辆的自然缓慢甚至不出闸现象。

四、120型控制阀常见问题故障及产生原因分析

1、主阀自然缓解：

120阀制动机减压40kPa后，保压不到1分钟就产生自动缓解。

主要原因是各结合部、摩擦副、模板等漏泄造成的。

2、稳定性试验稳定性不良：

（1）充气孔过小或被异物堵塞，如充气时间符合要求，一般不会是充气孔的问题。

（2）稳定弹簧过弱或主膜板老化。

紧急阀.不起紧急作用：

（1）紧急阀上盖泄露或紧急活塞漏泄；

（2）安定弹簧过硬。

当实施紧急制动时，紧急活塞两侧产生的压力差不足克服安定弹簧的阻力，使弹簧压缩，紧急活塞起初虽下移，但未能顶开先导阀，紧急活塞杆的下端面与先导阀顶杆之间有一点间隙（3mm），再加安定弹簧的阻力，不能产生足够的压力差；（3）先导阀顶杆活动不灵活。

检查顶杆内的O形圈是否压力过大，或者O形圈四周有橡胶毛刺，致使顶杆运动阻力大。

3、主阀制动不灵敏:

1.主阀不制动或制动灵敏度差。

造成这样的原因主要有这几种：

①主活塞漏泄，比如密封圈未装或未人槽、太松、主活塞膜板破损，所以当制动管减压时，主活塞下侧副风缸压力空气通过漏缝处流至上侧，副风缸压力随制动管压力下降，主活塞不上移。

②在加工或组装时，致使主活塞上移时在滑阀与铜套滑阀槽之间，主活塞杆导向面与滑阀导向槽之间以及滑阀弹簧销子与铜套之间发生别劲现象；或滑阀、节制阀严重缺油，滑阀不良等原因，使主阀主活塞与滑阀移动阻力过大。

所以当制动管减压时，主活塞不易上移，必须等到制动管压力减到相当程度时才上移。

2.第一阶段局部减压时，局减空排气口不排气或排气微弱无力，主要原因是局减室排气口缩孔被堵塞所造成。

3.第二阶段局部减压时，制动缸压力偏高或偏低，造成主阀制动不良。

造成这样情况的原因是：

①局减阀弹簧过强或过弱，制动缸压力将分别偏高或偏低；局减阀密封圈阻力过大时，制动缸压力偏高。

②局减阀盖与局减阀杆组装不同心，则造成无第二阶段局减作用或局减压力过高。

③局减阀盖上的大气孔堵塞，局减阀外侧形成了比大气压高的压力，因而局减阀要在制动缸压力更高时才能关闭。

在列车运行于灰砂较大或散装煤的线路上，较多遇到这种故障。

④局减膜板漏泄或穿孔，制动缸压力空气经漏泄处排至大气

4、主阀缓解不良：

车充气缓解时，因控制阀不发生缓解作用，制动缸内的压力空气不能排出，因而制动缸活塞不能退回缓解位。

造成这种情况的原因是以下几种1.由于滑阀与滑阀座研磨不良，表面粗糙度差，润滑油不标准，粘度太大，滑阀弹力太强，主活塞膜板太厚，缓解通孔有异物堵塞或缓解孔错位造成主活塞下移时阻力大，缓解通路开通较晚。

2.主活塞漏泄大。

比如主活塞膜板穿孔或主活塞密封圈不入槽，松动漏泄很大，使制动管压力空气通过漏泄处进人主活塞下侧，主活塞未下移或下移很小，所以制动缸压力空气无法排出或排出很慢，这也是造成车运行中抱闸的主要原因。

3.列车队管系产生漏泄。

比如局减阀套和局减阀杆密封圈漏泄，加速缓解阀套下端密封圈漏泄；紧急二段阀套和二段阀杆上圈漏泄都将致使列车管的压力上升减慢或不上升，主活塞两侧建立不起足够推动作用部移动的压力差，产生缓解不良或不缓解。

5、制动保压位时控制阀自然缓解：

在列车队进行制动保压试验时，由于列车在制动保压位时副风缸与制动缸压力发生变化，产生自然缓解现象。

造成这样的原因有以下几点：

1.滑阀或节制阀因研磨不良或异物等原因发生漏泄，使副风缸压力空气经漏泄处从作用部和局减阀排气口排人大气，发生自然缓解。

2.主阀后盖结合部漏泄，副风缸压力空气漏人大气，主活塞两侧形成压力差，产生自然缓解。

3.加速缓解套上密封圈或止回阀密封不良，加强缓解风缸的高压空气进人列车管，当达到一定压力时，推动主活塞向下移动，产生自然缓解。

4.半自动缓解阀、副风缸止回阀密封不良，使副风缸压力空气排人大气，作用部产生自然缓解。

6、半自动级解阀作用不良：

1.拉动缓解阀手柄，副风缸与加速缓解风缸不排风造成这种故障的原因主要有以下几种：

1缓解阀的两个阀座没有压到位。

2缓解阀顶杆别劲、太短，都造成打不开止回阀，因而排不出加速缓解风缸和副风缸的压力空气。

2.缓解阀不能自动解锁，造成这种故障的原因主要是缓解阀套的两个垂直孔或两个横向孔被异物堵死。

当常用制动或紧急制动后，拉缓解阀手柄，使缓解阀活塞杆上移到达缓解位，关闭缓解阀套上的进气孔，但由于缓解阀套上的两个解锁孔被异物堵死，进人缓解活塞下腔中的压力空气就被关在其中，使缓解阀不能自动解锁。

7、紧急室充风时间不合格：

（1）紧急室充气时间长：

紧急活塞杆上的横向限孔Ⅴ（ф1.1）被杂质堵塞或接触部有漏风；

（2）紧急室充气时间短：

紧急活塞杆上的横向限孔Ⅴ（ф1.1）

8、紧急阀紧急制动不良：

1.不起紧急制动作用或紧急制动灵敏度差。

产生这现象的原因有：

①紧急膜板穿孔。

当列车管急剧减压时，紧急室压力空气通过穿孔处流向紧急活塞下侧，因而不能形成足以使紧急活塞下移的压力差，或形成此压力差较晚。

②紧急活塞杆中心限孔过大，使紧急活塞两侧形成的压力差较小，难以推动先导阀顶杆。

2.紧急制动后20秒，当列车管充风时，紧急排风口大漏。

产生这现象的原因有：

①放风阀与阀座间有杂物。

②放风阀盖导向套内粗糙度差，有汽，放风阀杆别劲，放风阀弹簧过弱或折损，因此即使紧急室压力空气已经全部排完，但放风阀仍不能恢复到原来的关闭位置。

五、针对120型控制阀常见故障的解决建议

（一）漏泄试验中常见故障的判断与分析1.充气缓解位漏泄试验时,主阀排气口漏泄量过大,即在副风缸充气至580kPa后,用漏泄测定器测主阀排气口漏泄,水面由第二格升至第三格的时间少于10s。

120型控制阀在充气缓解位时,制动管、副风缸、加速缓解风缸都有压缩空气,而制动缸压缩空气是经过紧急二段阀、半自动缓解阀、滑阀、加速缓解阀排向大气。

因此,当制动缸压力排至0后,主阀排气口仍有漏泄,必定是制动管或副风缸或加速缓解风缸通路与制动缸缓解通路之间有漏泄。

（1）紧急二段阀上套的0形密封圈不良,制动管压缩空气经密封圈不良处窜入制动缸缓解通路,从主阀排气口排入大气。

（2）缓解阀与主阀连接面之间的橡胶垫装反,或有漏泄,使副风缸或加速缓解风缸与缓解阀活塞部的制动缸通路相通。

（3）滑阀与滑阀座研磨不良,或被异物划伤,或组装别劲,造成压缩空气窜入缓解联络槽z2,经制动缸缓解通路从主阀排气口排出。

或者压缩空气窜入第二阶段局减通路,经制动缸缓解通路排入大气。

（4）加速缓解阀套或加速缓解阀顶杆的O形密封圈不良,或加速缓解阀顶杆装反,使顶杆上的0形密封圈不起作用,造成制动管压缩空气经加速缓解阀部加速活塞的一侧从主阀排气口通向大气。

2.充气缓解位漏泄试验时,局减排气口漏泄过大,即用漏泄测定器测定,水面有第二格升至第三格的时间少于10s。

（1）节制阀与滑阀顶面研磨不良或有拉伤,导致副风缸或制动管压缩空气经第一阶段局减通路,从局减排气口通入大气。

（2）滑阀研磨不良,或被异物拉伤,导致副风缸或制动管压缩空气经滑阀座上的局减室孔进入局减室,从局减室排气口排向大气。

（3）主阀体或滑阀套漏泄。

3.紧急制动位漏泄试验时,用漏泄测定器测定主阀排气口漏泄,水面由第二格升至第三格的时间少于10s。

紧急制动位时,主阀排气通路是从滑阀座经加速缓解阀通大气的,因此如产生漏泄也主要在此通路上,如充气位时漏泄试验已通过检查,说明加速缓解阀不会向大气产生漏泄,其漏泄应集中在滑阀部分。

滑阀或滑阀座研磨不良或被异物拉伤,造成压缩空气窜入主阀排气通路。

滑阀套或主阀体漏泄。

4.紧急制动位漏泄试验时,制动管压力上升,20s内上升超过5kPa。

（1）滑阀或滑阀座研磨不良或被异物拉伤,造成压缩空气向制动管充气用孔或制动管局减用孔向制动管漏泄。

（2）节制阀与滑阀顶面研磨不良,或被异物拉伤,副风缸压缩空气经局减用孔向制动管漏泄。

（3）紧急二段阀上套O形密封圈不良,使制动缸压缩空气向制动管漏泄。

（4）局减阀套或O形密封圈不良,使制动缸压缩空气向制动管漏泄。

（5）加速缓解阀套上O形密封圈损伤,或阀体与加速缓解阀套的接触面划伤或有缺损,造成O形密封圈密封不良,或加速缓解阀内的￠16mm夹心阀与阀座接触不良,这些都将使加速风缸的压缩空气向制动管逆流。

（6）当主阀膜板有气孔,主阀上、下活塞有变形或砂眼,主阀上、下活塞间的O形密封圈有损伤,主活塞杆有气孔,主活塞上的紧固螺母松动时,都将导致副风缸的压缩空气向制动管漏泄。

（7）滑阀套或主阀体漏泄。

5.紧急制动位时,局减阀盖上的小孔有压缩空气漏出。

制动位时,局减阀活塞两侧,一侧为制动缸压缩空气,另一侧为大气。

局减阀盖上的小孔处有压缩空气漏出,表明局减阀活塞处有漏泄。

（1）局减膜板紧固螺母松动。

（2）局减膜板有气孔。

6.制动位时,用肥皂水检查半自动缓解阀排气口及拉杆处有气泡产生。

半自动缓解阀排风口漏泄主要是因为:

排气阀与下阀座密封不良或垫有异物;下阀座上的O形密封圈损伤或漏装。

（1）半自动缓解阀手柄处的￠16mm夹心阀与阀座密封不良或垫有异物。

（2）阀座与阀体之间密封不良。

（3）半自动缓解阀活塞杆O形密封圈不良或活塞杆套与半自动缓解阀体间有漏泄,使制动缸将空气经密封不良处通过半自动缓解阀活塞部与手柄部之间的暗道进入手柄部。

2.保压位时,当截断制动缸容积风缸后,制动缸压力上升,10s内超过1OkPa。

120型控制阀保压位与常用制动和紧急制动位的各通路不同之处仅仅在于节制阀的位置变化。

而常用制动通路与紧急制动位时完全一样,副风缸压缩空气经滑阀制动孔至半自动缓、紧急二段阀,然后进入制动缸。

如果紧急制动位漏泄试验已经合格,说明在制动位时滑阀、局减阀、缓解阀、紧急二段阀的漏泄已经达到要求。

因此,紧急制动位漏泄试验合格后,保压位漏泄试验不合格的主要部位在节制阀,其原因是节制阀与滑阀顶面的研磨不良或有划伤。

副风缸压缩空气经滑阀顶面的制动孔进入制动缸,使制动缸压力上升。

（二）主阀各项性能及通量试验时的故障判断与分析主阀的各项性能及通量试验应在充气、制动、保压三个位置的漏泄试验全部合格（包括各结合部漏泄试验）之后进行。

否则,性能及通量试验中测量的数据不可能准确、真实,以下的故障分析、判断也是建立在全部漏泄试验合格的基础上进行的。

1.副风缸充气过慢副风缸充气是由制动管压缩空气经滑阀座制动管充气孔l1,再通过滑阀上的副风缸充气孔（l3、l4和f1）充入副风缸的。

由于空气系统中含有大量的油雾、水气和尘埃,虽然120型控制阀增设了各种滤尘器和滤尘网,但仍不可能完全防止油雾、水气进入阀内,另外,阀体内部粒、石蜡及遗留的金属屑也可能未被彻底清除。

这些都可能导致滑阀或滑阀座套内充气通路不畅而影响副风缸充气时间。

与254mm直径制动缸配套的120型控制阀,制动管充气缩孔堵应为￠1.8mm,如发生副风缸充气慢的情况,还应检查此缩孔堵是否装错或被异物阻塞。

2.副风缸充气过快

（1）滑阀充气限制孔偏大。

（2）与254mm直径制动缸配套的l20阀的制动管充气缩孔墙孔径偏大,或未拧紧。

（3）加速缓解风缸充气孔被异物堵塞,也会造成副风缸充气变快。

3.加速缓解风缸充气过慢加速缓解风缸充气是由作用部滑阀室内的副风缸压缩空气经滑阀顶面的加速缓解风缸充气孔f2,再通过滑阀座上的孔h1至加速缓解风缸的。

（1）滑阀上的加速缓解风缸充气通路或充气孔f2（￠0.9mm）被堵塞。

（2）主阀体内的加速缓解风缸充气通路堵塞。

4.加速缓解风缸充气过快

（1）滑阀上的加速缓解风缸充气孔过大。

（2）加速缓解阀中的止回阀与阀座不密贴,或漏装,导致制动管压缩空气直接经此处向加速缓解风缸充气。

此时,在705试验台上可以看到加速缓解风缸压力上升速度高于副风缸升压速度。

5.制动灵敏度差制动灵敏度差是指副风缸和加速缓解风缸充至定压后,操纵阀手把置4位,减压20kPa前不发生局减作用,减压4OkPa以前不发生制动作用。

灵敏度差的故障大致可分两类：

一类是因为漏泄或充气孔尺寸过大造成主活塞两侧不易产生压力差,但如果该阀已经通过了各种漏泄试验及初充气时间试验,即可排除这类原因;另一类原因是由于加工或组装造成的的主活塞上移时阻力过大,制动管减压时主活塞不易上移,其阻力主要产生在滑阀与滑阀座、主活塞杆与铜套之间以及滑阀弹簧销与铜套之间发生别劲或滑阀、节制阀严重缺油,润滑不良。

另外，由于第一阶段局减通路堵塞或试验操作顺序不当也可能造成控制阀不制动。

6.自然缓解自然缓解是指制动管减压4OkPa后保压不到1min控制阀就自动缓解。

其主要原因是各种漏泄造成的,当充气、制动、保压三个位置的漏泄试验已经通过测试合格,则不会产生自然缓解。

7.缓解不良缓解不良是指在120型试验台上试验时,操纵阀手把置Ⅱ位起到主阀排气口开始排气的时间超过15s。

参考文献

[1]张旺狮．车辆制动装置．中国铁道出版社，2013，北京

[2]安晓钟．120型空气控制阀制造工艺改进[J]．机车车辆工艺，2008

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[4]夏寅荪，吴培元.120型空气制动机[M].中国铁道出版社，1995，1.

[5]陶强.120阀运用故障试验研究.铁道车辆.1999，（10）：

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