120阀专用试验台故障分析及维修处理

2016第二届轨道交通先进金属加工及检测技术交流会

2016年 增刊1 22www.mw1950.com冷加工120阀专用试验台故障分析及维修处理

中车长江车辆有限公司常州分公司 （江苏常州 213011） 焦国

【摘要】本文结合近几年120阀专用试验台日常保养、机能试验及故障处理过程中所碰到难点问题，从120阀专用试验台的相关结构、作用原理、作用通路入手，进行归纳、分析总结，对120阀专用试验台故障

处理方法进行探讨，解决120阀专用试验台在车间生产过程中相关疑难问题。

【关键词】120阀专用试验台；故障；分析；维修

1. 概述

近年来，随着铁路货车制动技术的日益发展，

我国主型60T级、70T级、80T级铁路货车空气制

动装置均已采用120型货车空气控制阀（简称120

阀）、空重车自动调整装置、脱轨自动制动装置等

新技术产品，铁路货车的制动装置性能得到极大改

善，能满足铁路货车高速重载制动性能要求。

铁路货车空气制动装置核心配件120阀的制

造、检修、性能试验已成为保障铁路货车制动装置

性能的重要手段。120阀的性能试验只能依靠120阀

专用试验台来保证，因此120阀专用试验台日常保

养、机能试验及故障分析与处理已成为120阀制造

及检修企业生产过程中的一个难点问题。

本文从120阀的相关结构、作用原理及120阀专

用试验台的相关结构、作用原理、作用通路入手，

结合近几年120阀专用试验台日常保养、机能试验

及故障处理过程中所碰到难点问题处理的经验，进

行归纳、分析总结，对120阀专用试验台故障处理

方法进行探讨，提高120阀专用试验台日常保养、

机能试验及故障分析与处理工作效率，并能顺利解

决120阀专用试验台在车间生产过程中相关疑难问

题。

2. 铁路货车空气制动装置组成及作用原理

制动装置是指车辆上起制动作用的零部件所组

成的一套机构，可以调整列车运行速度和及时准确的在预订地点停车，保证列车正点和安全运行。制

动装置主要由空气制动装置、基础制动装置和人力

制动装置三大部分组成。空气制动装置更是铁路货

车实现制动作用的重要组成部分，空气制动机是制

动装置中可直接受司机操纵控制及产生制动力的动

力来源部分。

铁路货车空气制动装置核心配件120阀由中间

体、主阀、半自动缓解阀和紧急阀四部分组成，如

图1所示。

空气制动机是利用压缩空气作为动力源，通过120阀主活塞两侧空气压力的变化，改变120阀主

活塞的位置，沟通相应的通路，从而实现120阀充

气及缓解位、减速充气及缓解位、常用制动位、

保压位、紧急制动位五个作用位置铁路货车的缓

解、制动作用，达到铁路货车运行及减速停车的目

的。120型货车空气控制阀主活塞上方与制动主管

相通，活塞下方与副风缸相通，当制动管内压缩空

气的压力发生增或减的变化时，主活塞上下两侧形

成压力差，压力差可以克服主活塞组件的移动阻力

后，推动主活塞并带动节制阀、滑阀移动，沟通不

同的通路，形成不同的作用位置，实现充气缓解、

制动和制动保压作用。

3. 120阀专用试验台结构及工作原理

120阀在制造及检修组装后必须对其整体性能

进行测试，现阶段，120阀专用试验台是120阀制造

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及检修单位进行整体性能及发现120阀故障的主要

试验设备。随着计算机技术的快速发展及检测精度

要求的提高，传统意义上的试验台已拓展为计算机

控制并实现一系列性能试验的试验设备。

（1）120阀专用试验台结构 120阀专用试验

台主要由两大部分组成：主机系统和计算机系统。

主机系统主要包括机柜、阀夹紧装置、风缸系统、

管路系统、电气控制系统。计算机系统包括计算机

柜，PⅡ以上IPC总线工控机，14寸以上显示器，ISA总线数据采集卡，针式打印机，以及仪表—压

力变送器等组成。

（2）120阀专用试验台工作原理 采用电磁阀

组、按钮开关取代手动试验台的传统风门及传统回

转阀，压力传感器分别采集储风缸、制动管容积风

缸、副风缸、制动缸容积风缸、加速缓解风缸、紧

急室、局减室及其他相应主要管路的压力值，采用

较高精度的压力表和局减室压力表及质量流量计计

量120阀的漏泄情况，采用高精度的压差计测试列

车管与副风缸之间的压力差，提高测试精度，保证

了测试数据的准确度。试验台还设置了压力表的校

验表（母表），可适时校验各压力表的误差，保证

了各压力表处于受控状态。通过计算机工作程序控

制电磁阀组动作实现120阀主活塞的作用位置，来

模拟实现120阀的各项整体性能试验，如图2所示。

4. 120阀专用试验台故障分析及处理

前面已经提及120阀是由四大部分组成，而主阀、半自动缓解阀、紧急阀更是由很多零部件组装

而成，在主阀、半自动缓解阀、紧急阀各部分零部

件的制造或检修过程中，会存在一些影响120阀作

用的缺陷，必须通过120阀专用试验台进行试验查

找。120阀专用试验台必须通过自身的机能试验才

能满足主阀及半自动缓解阀组成、紧急阀的性能

试验。由于120阀专用试验台本身构造复杂、使用

频繁，也会产生一些缺陷，导致120阀专用试验台

机能试验不合格，从而影响使用。就要求我们根据120阀专用试验台的故障现象加以归纳总结，准确

判定120阀专用试验台的故障产生部位并寻找最佳

处理方法，正确及时处理此类故障，提高工作效

率。

（1）列车管管路压力由500KPa降至470KPa

的时间超标 120阀专用试验台机能试验时，有一

项是对E孔孔径进行检测，要求列车管管路压力

由500KPa降至470KPa的时间为62s—68s，但在实

际试验过程会产生大于68s或小于62s的问题，导图1 120阀结构

图2 120阀专用试验台工作原理2016第二届轨道交通先进金属加工及检测技术交流会

2016年 增刊1 24www.mw1950.com冷加工致120阀专用试验台机能试验时列车管管路压力由500KPa降至470KPa的时间超标。

此时的试验台通路如图3所示：上拆下进行维修处理，0.4mm缩堵与试验台阀板组

装是通过螺纹联接，反复维修拆卸容易造成阀板上

的螺纹磨损变形，最终导致更换阀板，费时较长、

费用较高。为了避免更换阀板造成的损失，通过分

析并进行摸索，我们对阀板上缩堵孔螺纹进行保护

改进。按照阀板上缩堵孔螺纹配制一个专用阀套，

专用阀套与阀板上缩堵孔螺纹组装，再将缩堵拧在

与阀板相连接的专用阀套，这样在以后的维修中只

在专用阀套和缩堵之间拆卸，避免了缩堵和阀板之

间的反复拆卸而造成阀板上的螺纹磨损变形，从而

减少维修费用，提高试验精度。缩堵、阀板组装改

进前后的对照如4所示。图3 E孔孔径检测试验台通路

列车管管路压力由500KPa降至470KPa的

时间超标主要存在两种情况，一是由500KPa降

至470KPa的时间大于68s，二是由500KPa降至470KPa的时间小于62s。

第一，如果时间大于68s，是由于试验台排气

流量小所导致排气时间长。120阀试验台所用工

作介质主要为压缩空气，试验台所用的压缩空气

含有微小尘埃物，长时间使用，微小尘埃物积聚

在0.4mm缩堵孔周围，从而导致缩堵0.4mm孔径

变小，产生排气时间增加。针对此种情况，拆下

缩堵0.4mm，检查缩堵0.4mm的孔径是否堵塞，

并对缩堵0.4mm进行清洗并疏通孔径。再次组装

缩堵0.4mm后进行列车管管路压力由500KPa降至470KPa的机能试验时间测试，时间为62～68s之

间，确认已满足试验要求。

第二，如果时间小于62s，是由于列车管管路

段存在漏泄或试验台排气流量大所导致排气时间

短。首先排除列车管管路段漏泄问题，在对列车管

管路段充气的情况下，用肥皂液对列车管管路段各

接头及电磁阀接口处进行漏泄查找并处理，确认列

车管管路段无漏泄点。其次检查并解决试验台排气

流量大所导致排气时间短的问题，试验台上0.4mm

缩堵孔大或0.4mm缩堵组装不良，试验时，列车管

管路压力空气从0.4mm缩堵孔及0.4mm缩堵组装处

排出，加快列车管管路排气速度，产生排气时间

短。

在解决列车管管路压力由500KPa降至470KPa

的时间超标问题时，经常需将0.4mm缩堵从试验台图4 缩堵、阀板组装改进前后的对照图

（2）加速缓解风缸充气时间超标 120阀专用

试验台在测试120阀主阀性能时，发现批量120阀主

阀加速缓解风缸充气时间在6～8s之间（120阀主阀

加速缓解风缸充气时间正常值在12～18s之间），

充气过程较快的问题。将该批120阀更换试验台重

新试验，试验结果合格，此现象显然不是120阀检

修质量问题，应是试验台本身故障所致。

此时的试验台通路如图5所示：

图5 加速缓解风缸充气试验台通路

试验前，已对120阀专用试验台进行过机能试

验且机能试验合格，调取当天此试验台机能试验数

据，发现加速缓解风缸及其管路系统一分钟内压力

下降3.6kPa，副风缸及其管路系统一分钟内压力下

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降2.2kPa。

对试验台机能试验情况进行排查，加速缓解风

缸、副风缸及其管路系统的各接头处无漏泄点。加

速缓解风缸及其管路系统、副风缸及其管路系统保

压试验时均有漏泄情况存在，试验台所用加速缓解

风缸及副风缸为双室结构，联想到加速缓解风缸与

副风缸之间是否存在串通情况，从而导致此类情况

的发生。

为验证这一想法，手动对加速缓解风缸充

气到500KPa，进行保压，手动对副风缸充气到200KPa，并进行保压，观察两个风缸的压力变化

情况，一段时间后，加速缓解风缸压力下降，副风

缸压力有所上升，初步判定加速缓解风缸与副风

缸之间存在串通，导致这一现象的产生。拆除加

速缓解风缸及副风缸的压力变送器，在副风缸的压

力变送器接口处接通压力空气并充气，用肥皂液检

查加速缓解风缸的压力变送器接口处，有肥皂泡并

破裂，最终确认加速缓解风缸与副风缸之间存在串

通。

对串通的加速缓解风缸与副风缸由专业厂家按

压力容器制造的相关规定进行维修，并分别对加速

缓解风缸、副风缸进行压力试验，检定计量容积，

合格装用试验台，消除此故障。(3)120阀专用试验台电磁阀组阀芯磨损 由于

120阀试验过程中，120阀专用试验台的电磁阀不

断实现充排气的功能，长期工作导致电磁阀阀芯磨

损，产生电磁阀阀芯漏泄，导致试验台机能试验不

合格。

针对试验台电磁阀长期使用，电磁阀阀芯漏泄

的现象，特对拆卸的电磁阀进行分解，查找电磁阀

损坏的具体原因。由于试验台所用电磁阀的阀芯为含铝材质，磨损性差，长期使用，铝材质阀芯磨损

而产生漏泄，最终更换电磁阀，才能消除120阀专

用试验台此类故障，导致维修工作量及维修成本增

加。

鉴于上述情况，选择阀芯为铜质材料的同型

号、同规格电磁阀替代120阀专用试验台原电磁

阀，更换铜质材料阀芯的电磁阀使用寿命明显延

长，一般情况下，铝质材料阀芯的电磁阀阀芯使用

寿命为0.5~1年，而改进后的铜质材料阀芯的电磁

阀使用2年还没有出现问题，试验台机能试验时也

不会出现由于阀芯磨损而产生的漏泄，试验台机能

试验效率得到提升。电磁阀阀芯改进前后的对照如

图6所示。

5. 结语

120阀专用试验台是铁路货车制造、检修工厂

的重要装备之一，120阀专用试验台及120阀结构及

作用原理复杂性，给我们对120阀专用试验台及120

阀故障分析、判断、处理带来一定的难度，120阀

专用试验台故障的分析、处理过程不是一个简单容

易掌握的技术，需要我们熟悉掌握120阀专用试验

台及120阀结构及作用原理，不断学习，积累工作