120型控制阀的优化设计

120 型控制阀的优化设计

毛剑

(浙江师范大学交通学院浙江金华321019 )

摘要: 提出了120 型控制阀作用部、紧急部有关结构设计的改进方法,并

对改进后120 型控制阀作用原理进行了分析。

关键词: 120 型控制阀;作用部;紧急部; 优化设计

中图分类号:U270 . 35 文献标识码:B

120 型控制阀是我国自主设计的适应重载运输的货车主型制动阀,它的主要特点有: ①采用直接作用方式; ②主控机构采用橡胶膜板和金属滑阀机构; ③设有加速缓解阀; ④紧急阀中设有先导阀机构; ⑤设置了半自动缓解阀; ⑥适应于压力保持操纵。由于120 型控制阀主控机构采用金属滑阀机构以及紧急阀中采用的先导阀机构,在装车使用中存在一些实际问题。

1 存在的问题

(1) 作用部容易漏泄。由于控制阀作用部的金属滑阀结构是依靠滑阀与滑阀座之间的配合及润滑脂的作用来实现密封作用,防止滑阀室内的压缩空气产生漏泄的,那么只要滑阀与滑阀座之间的配合出现问题或夹杂异物,就容易使作用部出现漏泄。

(2) 控制阀的阻力受润滑状态的影响较大,作用不稳定。由于货车在全国范围内运行,各地的情况千差万别,气候等因素直接影响控制阀作用部金属滑阀的润滑状态。此外,环境的差别导致120 阀的使用情况并不理想,特别是在沙尘天气下的使用。

(3) 检修量大,检修周期短,检修成本高,检修技术要求高。一般来说, 120 阀的检修周期只有1 a 左右。在检修中,需要对滑阀、滑阀座、节制阀进行研磨,研磨工作量较大,技术要求较高,也相应增加了检修成本。

(4) 结构复杂。先导阀部分由放风阀组成、放风阀座、放风阀导向杆、放风阀弹簧、先导阀、先导阀顶杆、2 个O 形密封圈(D28 ×3. 1 ,D6 ×1. 5) 、背压限孔VI 等组成。零部件数量多,结构比较复杂。并且在先导阀顶杆反装时容易出现漏泄等问题。

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(5) 作用不够可靠 。在背压限孔 VI ( o 110 mm ) 堵塞后 ,充气缓解位时容 易出现由于放风阀上方压力超过背压的情形 ,从而导致喇叭口大量排气 。

(6) 常用制动安定性差 , 紧急阀部的

安定弹簧过弱或紧急活塞两侧压差稍大 ,

先导阀更易引起意外紧急制动作用 。

2 改进方案

(1) 主阀作用部 。作用部改进的总体

思路是 :用柱塞结构取代金属滑阀结构 ,

主活塞保留原来的活塞和橡胶膜板结构 。

与金属滑阀结构相比 ,柱塞结构具有明显

的优点 : ①基本消除原滑阀与滑阀座之间

的漏泄 ,提高控制阀的动作灵敏度 ; ②检

修更加方便 , 减少维修工作量及检修成

本 ,大大延长检修周期 ; ③控制阀主活塞

的阻力基本不受润滑状态的影响 ,作用更

加稳定可靠 ; ④继续保留控制阀的压力保

持操纵功能 ; ⑤继续采用直接作用方式 。 1 - 限位弹簧

; 2 - 螺母 ; 3 - 活塞 ; 4 - 减速弹簧 ;5 - 柱塞 ;6 - 缓解阀 ;l 1 - 制动管孔 , 通制动管 L ; l 2 - 位于

柱塞轴向和径向 , 制动管局部减压 孔 ,通主活塞上方和制动管 L ; h - 加速缓解风缸孔 , 通加速缓解风缸 H ;l 8 - 局减阀孔 , 通局减阀套径向 孔( 外围空腔) L 8 ;ju 1 - 局减室孔 ,通

局减室 J u ;z 1 - 制动缸孔 , 通制动缸 Z ;z 3 - 缓解孔 , 通加速缓解活塞外 侧室 Z 3 ,并经缩孔 Ⅱ通主阀排气口 D 1 和大气 ;f 1 - 副风缸充气入孔 ,通 主活塞下方和副风缸 F ;f 2 - 副风缸 充气孔 , 通副风缸 F ;f 3 ( o 0 . 2) - 眼 泪孔 ,与副风缸相通 ,在制动保压位 时 ,与柱塞套上 l 1 孔相对 , 形成气 路 :保证制动管与副风缸压力轻微

波动时 ,主活塞两侧不能形成压力

差 ,即制动保压位的压力保持作用 ;

改进后的作用部结构如图 1 所示 ,由 作用上盖 、限位弹簧 、主活塞压板螺母 、主

活塞压板 、主活塞膜板 、主活塞 、柱塞 、减 速弹簧 、缓解阀组成 、加速缓解风缸充气 止回阀等组成 。改进后主活塞上方通制 动管 ,下方通副风缸 , 减速弹簧直接布置

在主活塞下方 。同时由于柱塞密封圈与

柱塞套之间有足够的摩擦阻力 ,取消了稳 定部组成等部分结构 。 ( 2) 紧急阀放风阀组成 。如图 2 所 示 ,取消原设计中的先导阀结构和 l 12 →缩 孔 VI →l 13 通路 ,在放风阀及放风阀导向杆 上开 1 条通路 ,直接连通紧急活塞下方与 放风阀导向杆下腔之间的空腔 。这样一 f 4 - 副风缸孔

,通副风缸 F 。 图 1 改进后的作用部结构 来不仅可以大大简化放风阀组成的结构 ,

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在紧急制动作用发生时 ,同样可以起到

消除放风阀背压的作用 ,而且使得紧急

制动作用更加敏捷 。

3 改进方案的作用原理分析

(1) 充气缓解位 。该作用位置发生

在长大货物列车的中后部车辆 。由于中

后部车辆制动管压力上升的速度相对

较慢 ,主活塞两侧的压力差仅能带动柱

塞下移 ,碰到减速弹簧为止 ,而不能压缩

减速弹簧 ,如图 3 所示 。此时 ,作用部处

于充气缓解位 ,制动管压力经过相应通

路分别充入副风缸 、加速缓解风缸 、紧急 室等处 ,使 3 个容器充到定压 。在这个

过程中 ,将产生以下空气通路 :

①副风缸充气 。列车管压力空气进

入主阀 →紧急二段阀上腔 L 10 →柱塞套

上 l 1 孔 。此时 ,l 1 孔与主活塞下腔连通 ,

由于主活塞下腔经副风缸充气孔 f 1 与

副风缸永远相通 ,因而副风缸获得充气 。

②加速缓解风缸充气 。列车管压力

空气进入主活塞下腔后 ,在向副风缸充

气的同时 ,顶开加速缓解风缸充气止回

阀 ,使压力空气进入加速缓解风缸 ,即滑 阀室 F 1 的副风缸压力 →顶开加速缓解

风缸充气止回阀 →主阀体内通路 →主

1 - 紧急活塞杆

;2 - 放风阀座 ; 3 - 放风阀 ;4 - 放风阀导向杆。 图 2 紧急阀放风阀组成

阀安装面 h 孔 →中间体内通路 →加速缓 1 - 限位弹簧

; 2 - 减速弹簧 ; 3 - 柱 塞 ;4 - 缓解阀 ;5 - 缓解阀弹簧。 图 3 制动管充气缓解位分析 解风缸 。 ③紧急室充气 。由于作用部和紧急

阀改造不涉及紧急室充气通路 ,因此 ,该通路与原来相比 ,没有发生变化 。

④制动缸缓解 。由于主活塞下移 ,推开缓解阀 ,使柱塞下方与 z 3 连通 , 即连通了制动缸和大气 ,则制动缸压力空气经柱塞套上 z 1 孔 、柱塞下方 、打 开的缓解阀 、z 3 孔排向大气 。具体的缓解通路为 :制动缸压力空气 →中间体

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