對(duì)F8型空氣分配閥發(fā)生自然緩解故障主因的 實(shí)驗(yàn)研究

房永川

摘 要：本文通過對(duì)F8型空氣分配閥發(fā)生自然緩解故障現(xiàn)象的主要因素進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)由輔助閥漏泄引起自然緩解故障率較高，通過對(duì)F8型空氣分配閥的輔助閥的結(jié)構(gòu)、工作原理及作用進(jìn)行詳細(xì)研究后，查找出了這一批次F8閥輔助閥產(chǎn)生泄露的主因，提出了解決的相關(guān)措施，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了進(jìn)一步的驗(yàn)證。確認(rèn)發(fā)生自然緩解故障主因?yàn)檩o助閥的生產(chǎn)質(zhì)量存在缺陷，膜板設(shè)計(jì)時(shí)彎曲度參數(shù)不正確，改進(jìn)后故障率明顯下降，減少了維修作業(yè)量，提高了檢修質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：F8型空氣分配閥 輔助閥 自然緩解

中圖分類號(hào)：U27 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）09（b）-0040-02

1 F8型空氣分配閥的常見故障及原因

F8型空氣分配閥（簡稱F8閥）采用二、三壓力機(jī)構(gòu)作用原理，應(yīng)用在鐵路客車列車上，由于其取消了滑閥結(jié)構(gòu)和研磨件，采用橡膠膜板、柱塞O型圈和橡膠夾心閥結(jié)構(gòu)來進(jìn)行密封，得到了良好的效果，但橡膠膜板、柱塞O型圈的質(zhì)量精度和配合精度對(duì)F8閥故障發(fā)生率有很大影響，運(yùn)行中的F8型空氣分配閥（簡稱F8閥）的常見故障有3種：自然緩解、排風(fēng)不止、緩解不良。在一段運(yùn)行時(shí)間鐵路客車列車F8閥發(fā)生自然緩解故障占到總故障的75%以上，因此我們把自然緩解故障作為主要故障排查，尋求導(dǎo)致其發(fā)生的因素。我們通過對(duì)產(chǎn)生自然緩解故障的F8型空氣分配閥進(jìn)行細(xì)致檢查后發(fā)現(xiàn)，引起自然緩解故障的原因主要有：輔助閥漏泄、平衡閥漏泄、副風(fēng)缸充氣止回閥漏泄，經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)由于輔助閥漏泄導(dǎo)致F8閥自然緩解故障占總故障數(shù)50%以上，因此解決輔助閥發(fā)生漏泄現(xiàn)象，是有效控制F8閥自然緩解故障的有效方法之一，從而可以降低F8閥故障發(fā)生率。

2 F8型空氣分配閥的輔助閥的工作原理及作用

2.1 輔助閥工作原理

輔助閥是一個(gè)二壓力平衡機(jī)構(gòu)，輔助閥活塞上方為輔助室壓力空氣，從主閥來的工作風(fēng)缸壓力空氣經(jīng)輔助閥體及上蓋內(nèi)部通路，并通過輔助閥套下排孔充入輔助閥膜板上方，然后經(jīng)輔助閥上蓋和輔助閥體內(nèi)部通路向中間體的輔助室充氣。膜板下方為列車管壓力空氣。即膜板上方的輔助室空氣壓力與膜板下方的列車管空氣壓力相平衡。列車制動(dòng)時(shí)由于制動(dòng)管減壓，輔助閥到達(dá)制動(dòng)位，輔助室壓縮空氣經(jīng)過常用制動(dòng)排風(fēng)堵和緊急制動(dòng)排風(fēng)堵排入大氣。

2.2 輔助閥作用

（1）常用制動(dòng)位：由于列車管減壓（輔助閥膜板下方列車管壓力下降），使得輔助閥活塞下移，但輔助閥桿僅下移到與放風(fēng)閥接觸而打不開放風(fēng)閥。此時(shí)輔助室壓力空氣經(jīng)輔助閥桿中心孔、輔助閥套的上排孔和常用排風(fēng)堵排入大氣。由于常用排風(fēng)堵的限制，使輔助室壓力空氣的排風(fēng)速度與列車管的減壓速度相一致，輔助閥活塞兩側(cè)壓力基本平衡，因此輔助閥活塞及輔助閥桿不能繼續(xù)下移打開放風(fēng)閥，從而保證了常用制動(dòng)的安全穩(wěn)定性。

（2）保壓位：列車管停止減壓后，輔助閥活塞兩側(cè)壓力達(dá)到平衡，輔助閥活塞及輔助閥桿稍稍上移，切斷了輔助室排大氣的通路，輔助閥處于保壓狀態(tài)。

（3）緩解位：列車管增壓（輔助閥膜板下方列車管壓力上升），使得輔助閥活塞及輔助閥桿上移，到達(dá)緩解位，打開了工作風(fēng)缸與輔助室的通路。由于制動(dòng)位時(shí)輔助室的壓力空氣部分排入大氣，而工作風(fēng)缸壓力基本保持不變，故工作風(fēng)缸壓力高于輔助室壓力，因此工作風(fēng)缸壓力空氣再次經(jīng)輔助閥套的下排孔充入輔助閥膜板上方及輔助室，這樣就使得工作風(fēng)缸壓力迅速下降，從而加速主閥的緩解，起到加速緩解的作用。

（4）緊急制動(dòng)位：當(dāng)列車管以緊急排風(fēng)速度排氣時(shí)，輔助室的壓力空氣來不及從常用排風(fēng)堵排出（即常用排風(fēng)堵的排風(fēng)速度低于列車管排風(fēng)速度），輔助閥膜板兩側(cè)形成壓差，使得輔助閥活塞及輔助閥桿迅速下移并打開放風(fēng)閥使列車管壓力空氣經(jīng)打開的放風(fēng)閥迅速排入大氣，起到緊急放風(fēng)作用。此時(shí)，常用排風(fēng)堵和緊急排風(fēng)堵同時(shí)打開，共同將輔助室的壓力空氣排入大氣。當(dāng)列車管的風(fēng)排完，而且輔助室的風(fēng)壓排到小于放風(fēng)閥彈簧的彈力時(shí)，放風(fēng)閥關(guān)閉，同時(shí)輔助閥活塞和輔助閥桿上移，切斷了緊急排風(fēng)堵與輔助室的通路。

3 F8閥輔助閥產(chǎn)生泄露的主因及解決措施

經(jīng)過對(duì)發(fā)生故障的F8閥反復(fù)試驗(yàn)檢測我們發(fā)現(xiàn)，造成輔助閥漏泄的原因可能主要有以下兩點(diǎn)。

3.1 輔助閥柱塞上O型圈槽與O型圈質(zhì)量可能有問題

O型圈與O型圈槽配合精度不夠?qū)е旅芊獠粐?yán)或摩擦力不夠大，引起輔助閥產(chǎn)生漏泄現(xiàn)象。經(jīng)檢測規(guī)格24×2.25的O型圈，其粗細(xì)尺寸標(biāo)準(zhǔn)值為（2.25±0.10）mm，個(gè)別O型圈粗細(xì)尺寸不一致，實(shí)際超差，與O型圈槽配合預(yù)緊度不足。為了驗(yàn)證需要，我們準(zhǔn)備通過在輔助閥柱塞上三道O型圈槽上纏繞生料帶后再加O型圈，增加預(yù)緊度，加大密封的同時(shí)也加大了柱塞上移的摩擦力，然后上試驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)。

3.2 輔助閥膜板可能存在彈性復(fù)位現(xiàn)象

導(dǎo)致常用制動(dòng)保壓位輔助閥活塞及輔助閥桿上移過大，輔助閥產(chǎn)生漏泄現(xiàn)象。分析故障閥發(fā)現(xiàn)，既然輔助閥活塞及輔助閥桿向上有位移，這就說明它們上應(yīng)該存在一個(gè)向上的力，雖然這個(gè)力可能很小，但是它可能導(dǎo)致輔助閥泄露的因素。為此我們限制輔助閥桿的位移量，在輔助閥柱活塞上加平墊圈，改變柱塞長度；或者減小輔助閥桿向上的力，在輔助閥桿上側(cè)安裝制動(dòng)彈簧。

4 實(shí)驗(yàn)研究

4.1 實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)中華人民共和國鐵道行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 3030-2002，F(xiàn)8輔助閥緩解位漏泄試驗(yàn)，將制動(dòng)管容積風(fēng)缸、工作風(fēng)缸、輔助風(fēng)缸壓力充至定壓。要求：（1）用流量計(jì)檢查緊急排氣口，漏泄量不得大于 160 mL/min；（2）用肥皂水檢查常用和緊急排氣堵，10s 內(nèi)肥皂泡直徑不得大于 20mm；（3）用肥皂水檢查兩排氣限制堵、各閥蓋與閥體結(jié)合部及閥體表面均不得有漏泄。

4.2 實(shí)驗(yàn)方法

取出任意10套不合格的輔助閥，分別采?。孩僭谳o助閥柱活塞上三道O型圈槽上纏加生料帶；（2）在輔助閥柱活塞上加平墊圈；（3）在輔助閥桿上側(cè)安裝制動(dòng)彈簧；（4）纏繞生料帶，并加裝制動(dòng)彈簧。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表1所示。

5 結(jié)語

雖然通過這4個(gè)試驗(yàn)應(yīng)用手段不同，效果也有差別，采用實(shí)驗(yàn)4的方法最佳，效果達(dá)到了100%，但目的主要都是要減小柱塞向上的力，抑制柱塞的位移。導(dǎo)致輔助閥柱塞有向上過大的位移，是因?yàn)槟ぐ遄枇π?，?jīng)多次反復(fù)實(shí)驗(yàn)和探討，最終確認(rèn)為膜板的生產(chǎn)質(zhì)量有問題，設(shè)計(jì)時(shí)彎曲度參數(shù)不正確。經(jīng)與生產(chǎn)廠家多次交流溝通，將膜板的內(nèi)外圈的高度差值減小了0.6 mm，并將O型圈與O型圈槽配合精度提高一個(gè)精度等級(jí)。此后生產(chǎn)的F8型空氣分配閥有效地控制了輔助閥漏泄問題，發(fā)生自然緩解的故障現(xiàn)象明顯減少，F(xiàn)8型空氣分配閥發(fā)生故障率下降50%以上，減少了工作人員維修作業(yè)量，提高了檢修質(zhì)量，也對(duì)列車運(yùn)行調(diào)度組織具有積極影響。

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