JZ-7制动机教案

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第一章 绪 论

空气系统是内燃机车的重要组成部分之一，它对于保障铁路运输安全，提高列车技术速度和铁路通过能力，都起着十分重要的作用。该系统包括风源、空气制动机、附加装置、撒砂和自动控制等子系统。

第一节 制动装置概述

一般所说的制动装置应包括制动机、基础制动装置和手制动装置三大部分。

制动机按操纵方法和动力来源的不同，一般可分为空气制动机、电控制动机、真空制动机等。我国目前所生产的各型内燃机车上，均采用空气制动机。

一、直通空气制动机

铁路机车(或车辆)的空气制动机的雏型是直通式的制动机。它的作用原理如图1.1所示。

1．空气压缩机1所生产的压力空气贮存于总风缸2内，并经总风缸管4进入制动阀5，当列车需要制动时，司机将制动阀手柄置于制动位Ⅲ，总风缸的压力空气便经制动阀通往列车管3，并进入每节车辆的制动缸8，推动制动缸勾贝向右移动，带动基础制动装置杠杆9绕中部固定点作顺时针方向转动，闸瓦10左移并压紧车轮，使列车产生制动作用。

闸瓦压紧车轮的制动力的大小，取决于制动缸压力的大小，而制动缸压力的大小，需根据司机置制动阀手柄于制动位时间的长短而定。若手柄长时间地置于制动位，制动缸的压力最终将与总风缸压力平衡。

当司机需要缓解列车制动时，可将制动阀手柄移置缓解位I，制动缸8内的压力空气便经由列车管3自制动阀排风口6排往大气，制动缸压力逐渐降低。当手柄在缓解位放置足够的时间时，则制动缸压力降到零，列车制动缓解。

图1.l 直通空气制动机原理图

1.空气压缩机；2.总风缸；3.列车管；4.总风缸管； 5.制动阀；6.制动阀排风口；

7.列车连接软管； 8.制动缸；9.基础制动装置杠杆；10.闸瓦。

I、Ⅱ、Ⅲ分别为制动阀手柄的缓解位、中立位、制动位。

当制动阀手柄在中立位Ⅱ时，列车管3既不通大气，也不通总风缸，如果将手柄在Ⅱ与Ⅲ之间来回移动，则制动缸压力阶段上升，列车将得到阶段制动；如果将手柄在I与Ⅱ之间来回移动，则制动缸压力阶段下降，列车将得到阶段缓解。

2，直通制动机的特点

(1)结构简单，操纵灵活，且有阶段制动和阶段缓解性能。适用于较短的列车。

(2)由于列车制动时，所有制动缸的压力空气，均需直接来源于总风缸，所以离机车越 - 2 - 远的制动缸，充气的速度就越慢。制动的一致性不好，对于长大列车会造成冲动；缓解时所有制动缸的压力空气，均需经制动阀排风口排出，前后车辆制动缸的排风速度不一致，即缓解的一致性不好。

(3)这种列车管增压制动、减压缓解的直通制动机还有一个较大缺点是一旦列车断钩分离时，不能自动制动。

由于存在着以上这些缺点，所以直通制动机在现代铁路运输中，基本上已被淘汰。

二、自动空气制动机

自动空气制动机与直通空气制动机的基本不同点是：自动空气制动机在列车管7与制动缸12之间，增加了三通阀9和副风缸11；在总风缸2与制动阀5之间，增加了减压阀3。图1.2为自动空气制动机的作用原理图。

1．列车在运行中或在制动后需要缓解时，司机置制动阀5的手柄于充气缓解位I，此时总风缸的压力空气经减压阀3减到规定压力后，通过制动阀5通向列车管7，并通过三通阀9，同时向副风缸11充气。与此同时，制动缸12经三通阀排风口10通大气。简言之，制动阀手柄在I位时，副风缸充气，制动缸排气，列车缓解。

图1.2 自动空气制动机原理图

1.空气压缩机；2.总风缸；3.减压阀；4.总风管；5.制动阀；6.制动阀排风口；

7.列车管；8.列车连接软管；9.三通阀；10.三通阀排风口；ll.副风缸；

12.制动缸；13.基础动装置； 14.闸瓦。

I、Ⅱ、Ⅲ一分别为制动阀手柄的充气缓解位、中立位、制动位。

当列车管和副风缸充到规定压力(例如500kPa)时，由于减压阀调定值的限制，即使手柄继续留在I位，列车管的压力，亦不会上升。当列车管由于漏泄而压力降低时，减压阀会自动向列车管补气。

列车在运行中需要制动时，司机可将手柄自充气缓解位I移至制动位Ⅲ，这时列车管7的压力空气经制动阀排风口6排往大气，由于列车管降压，各三通阀产生动作，副风缸11的压力空气经三通阀9通往制动缸12。制动缸压力逐渐上升(这时制动缸经三通阀排风口通大气的通路已被切断)，并通过基础制动装置杠杆的动作，使列车产生制动作用。

2．自动制动机的特点

(1)由于具有列车管增压缓解、减压制动的性能，故列车断钩分离或拉紧急制动阀(车长阀)时，全列车能自动制动。

(2)当列车制动时，各车辆的制动缸的压力空气来源于附近的副风缸，列车管只需由制动阀少量减压，就会产生制动作用，所以前后车辆制动的一致性好，冲击也小。缓解时各车辆制动缸的压力空气，经由附近的三通阀排风口排入大气，勿需象直通制动机那样，均需经制动阀排风口排出，所以前后车辆缓解的一致性也较好。因此，自动空气制动机适用于较长大的列车。

- 3 - 第二节 自动空气制动机的基本原理

作为自动空气制动机的最重要部件——三通阀或分配阀，虽然种类和形式很多，构造也各不相同，但就其基本原理而言是相同的。都是当自动制动阀向列车管充气时，制动机产生缓解作用；当列车管减压时，制动机产生制动作用。为了适应铁路运输的高速化和现代化的发展，要求制动机也能相应的具有制动力强、安全可靠、作用迅速、平稳等多种完备的性能，因而就三通阀或分配阀的结构而言，将会愈来愈复杂。

三通阀或分配阀按其性能的不同，可分为二压力机构、三压力机构和二、三压力相结合的机构三种基本形式。

一、二压力机构制动机

在上一节中我们谈到了自动空气制动机与直通空气制动机的重要区别之一是增加了三通阀。它的作用原理如下：

1．充气缓解位(图1.3)

当制动阀手柄置于缓解位时，列车管1增压，推动主勾贝3向右移动到极端位置，充气沟开放，列车管的压力空气经充气沟向副风缸6充气。当副风缸的空气压力与列车管的压力平衡时，充气过程停止。在列车管空气压力推动主勾贝右移的同时，带动滑阀5右移，并将制动缸7与排风口9沟通。制动缸内的压力空气便经排风口排向大气。制动缸勾贝在复原弹簧作用下左移，并通过基础制动装置带动闸瓦离开车轮，呈缓解状态。

2．减压制动位(图1.4)

当制动阀手柄置于制动位时，列车管1减压，主勾贝3两侧压力失去平衡，副风缸6的空气压力推动主勾贝向左移动，充气沟被关闭。主勾贝的左移是先带动节制阀4左移一个间隙(右侧)，再带动滑阀5继续左移，这时，副风缸6经滑阀上下贯通孔与制动缸7连通，副风缸向制动缸充风，制动缸压力上升(副风缸压力下降)，制动缸勾贝右移，并通过基础制动装置使闸瓦紧压车轮而产生制动作用。

图1.3 三通阀作用原理之一(充气缓解位)

1.列车管；2.三通阀；3.主勾贝；4.节制阀；5.滑阀；

6.副风缸；7.制动缸；8.制动缸管；9.排风口。

3．制动中立位(图1.5)

当制动阀手柄自制动位移到中立位时，列车管压力不再下降。由于三通阀原来已呈制动位(图1.4)，故副风缸仍继续向制动缸充风。当副风缸空气压力下降到略低于列车管压力时，主勾贝被列车管压力推动向右移动一个间隙(左侧)。由于主勾贝两侧压差甚微，仅能克服节制阀4的阻力，而不能带动滑阀5一起右移，由于节制阀的微小移动，关闭了副风缸通往制动缸的通路，副风缸停止降压，制动缸压力亦不再上升，制动机呈中立位（制动后保压位）。 - 4 -

图l.4 三通阀作用原理之二(减压制动位)

从上述三通阀的作用原理可以看出，三通阀的动作依靠主勾贝两侧的两个压力——列车管压力与副风缸压力的压力差或压力平衡来控制。我们通常称这种受两个压力支配的制动机为“二压力机构”制动机。这种制动机具有一次缓解的特点。

图l.5 三通阀作用原理之三(制动中立位)

二、三压力机构制动机

三压力机构制动机的作用原理如图1.6所示。

使这种制动机产生制动、缓解、保压作用的，除了作用于大膜板勾贝10上侧列车管1的压力和下侧工作风缸8的压力外，作用于小膜板勾贝ll上侧制动缸6的压力也参与作用。故称之为“三压力机构”。副风缸5是不参与作用的。

两个充气止回阀2与9除具有逆止作用外，并备有充气限制堵，以控制充气速度。

这种三压力机构的工作原理如下：当制动阀向列车管1充气时，同时也向副风缸5和工作风缸8充气。由于大膜板勾贝10上侧充气速度快于下侧工作风缸8的充气速度，故勾贝10带动空心阀杆12向下移动，使制动缸6经空心阀杆和排风口7通大气。供气阀3在副风缸5及供气阀弹簧4的作用下，关闭供气阀口(如图1.6所示位置)；当列车管1减压时，工作风缸8的空气压力(几乎没有变化)推动大膜板勾贝10和空心阀杆12向上移动，首先关闭制动缸6经空心阀杆与大气的连通，再顶起供气阀3，打开供气阀口，连通副风缸5与制动缸6的通路，副风缸即向制动缸充入压力空气，起制动作用；当制动缸的空气压力(上升到)作用于小膜板勾贝11上侧的力，加上(经减压后的)列车管作用于大膜板勾贝10上侧的力，这两个向下之力之和，略大于工作风缸8作用于大膜板勾贝10的向上之力时，膜板勾贝及空心阀杆与在副风缸5及弹簧4作用下的供气阀3一起下移，关闭供气阀口，排气口也不打开，呈制动保压状态。此时分配阀在列车管、工作风缸、制动缸三压力作用下，处于平衡状态。

- 5 - 图l.6 三压力机构制动机作用示意图

1.列车管； 2.副风缸充气止回阀； 3.供气阀；4.供气阀弹簧；5.副风缸；

6.制动缸；7.排风口；8.工作风缸；9.工作风缸充气止回阀；

10. 大膜板勾贝；11.小膜板勾贝；12.空心阀杆。

由于工作风缸在列车管减压制动时，仍保持着初充气时的压力，所以制动机的彻底缓解，必须有待于将列车管的空气压力充到与工作风缸的空气压力相等时才能实现。这种具有阶段缓解性能的三压力机构分配阀的缺点在于它的缓解速度较慢。

为了使分配阀既具有阶段缓解性能，又具有一次缓解性能，现代比较先进的空气制动机如美国的26-L、苏联的MT3-135、我国的F-7等型分配阀，均采用二压力与三压力相结合的可调式混合机构，当需要一次缓解时，只需要通过一个转换机构将列车管与工作风缸沟通，就能加快分配阀的缓解。切断列车管与工作风缸的通路，即恢复了三压力机构的性能。本篇第三章讲到分配阀一节时，将会详细谈到。

第二章 风源系统

风源系统的主要任务是及时供给列车空气制动系统足够的、符合规定压力的、高质量的压缩空气。同时也供给机车撒砂系统、自动控制系统和其他辅助用风装置的压缩空气。

第一节 风源系统的组成

东风4型内燃机车风源系统，由下列各主要部件组成。图2.1为风源系统管路示意图。

图2.1 东风4型内燃机车风源系统臂路示意图

1、7、10、13—截断塞门；2—NPT5型空气压缩机；3一集尘器ZGll／4″A；

4一双针双管压力表；5一止回阀；6—NT2高压保安阀；8一第一总风缸；