货车安全阀故障应急处理及其改进

及其改进措施

铁路货车空重手动调整装置在我国已应用了近半个世纪，现在仍然在不少车辆上装配使用。五十年代，随GK型制动机而推出了两级手动空重车调整，然后相继出现了间接作用式的103型空气制动机到直接作用式的120空气制动机配套的空重手动调整装置，后来120空气制动机开始配套使用自动调整式的空重调整装置。近年来随着120阀在货车上的广泛使用，大部分货车已配置自动调整式空重调整装置，但仍有不少货车车辆使用的是手动空重调整装置。

一、空气制动机

配置空重手动调整装置的GK 型制动机(120型制动机手动空重调整装置类似)的简图及组成如下图1所示，

图1 GK 型空气制动机

1 －三通阀； 2 －缓解阀， 3 －副风缸； 4 －制动缸； 5 －远心集尘器； 6 －截断塞门； 7 －制动主管； 8 －折角塞门； 9 －连接器； 10 －车长阀； 11 －制动支管； 12 －软管； 13 －安全阀； 14 －降压风缸； 15 －空重车转换手把。

空重车手动调整装置由降压气室、安全阀、空重车塞门、空重车指示牌及调整手把等组成。其调整方法是当车辆每轴平均载重未满6t时，将空重车调整手把置于空车位；当车辆每轴平均载重在6t及其以上时，将空重车调整手把置于重车位。车辆总重（自重+总重）达到40t时，按重车调整。这种空重车调整装置采用的是空重二级调整方式，空重车的制动力不同是通过改变制动缸的容积来实现的。

空车位时，开放空重车塞门，使制动缸与降压气室(容积17L)连通，扩大制动缸容积。当制动时，副风缸压力空气经三通阀进入制动缸，同时经空重车塞门进入降压气室，制动缸压力由于其容积扩大而降低，为了使空车位时制动缸压力控制在186.2kPa(1.9kgf/cm²)以下，在制动缸降压气室的连通管(或降压气室)上设有安全阀。它的调整压力为186.2kPa（1.9kgf/cm²），如果空车位制动缸压力超过186.2kPa(1.9kgf/cm²)，则多余的压力空气都从安全阀排掉；而当压力下降至160 kPa时，安全阀就会停止排风，保证制动缸有足够大的压力产生制动力。

重车位时，关闭空重车塞门，截断降压气室与制动缸的连络，因此，制动时，副风缸压力空气只进入制动缸，制动缸压力就较高[最高可达372.4kPa(3.8kgf/cm²)]。GK型制动机配套的空重车调整装置就是通过这种方式来调整制动缸的压力，从而达到使空车、重车获得不同的制动力的目的。

二、安全阀漏泄故障分析

在货车运用过程中，空气制动机空重手动调整装置常见的问题就是安全阀漏泄故障。到达列车进行试风作业时，无论空车重车都要将空重车调整手把置于空车位后进行。此时进行试风作业就很容易判断三通阀至降压风缸连通是否存在漏泄，如果是安全阀漏泄时，就需要更换安全阀。当安全阀发生漏泄情况时，大部分情况并不是安全阀损坏的原因，而是安全阀设计、制造过程中存在的一些缺陷导致列车运行一段时间后安全阀失效。

120型空气制动机上的安全阀失效，会直接导致列车主管压力在制动保压位时下降，将增加列车再充风缓解时间，影响到列车司机在长大坡道再次制动的时机，严重危及列车行车安全。图2为安全阀的构造和作用方式，

图2 安全阀的构造和作用

安全阀失效的主要原因要从它的结构和原理上分析。安全阀主要由盖形螺母、弹簧、调整螺母、阀杆、阀芯、阀体组成（见图3）。其作用原理是：弹簧压紧阀芯起限压作用，弹簧对阀芯作用力的大小决定安全阀限制压力的大小；调整螺母通过螺牙间的配合来定位，从而达到控制锁定弹簧弹力大小的目的；因此最终决定安全阀限压大小的是调整螺母和阀体螺牙的配合位置。问题就出在阀体与调整螺母间螺牙的配合上，因为运动物体上螺牙间的配合是极不稳定的。安全阀调整弹簧在给阀芯一个向下压力的同时会给调整螺母一个向上的张力，在这个恒定张力的作用下，车辆运行过程频繁的振动就会使得螺牙间的配合产生自然缓解，导致调整螺母在阀套内向上移动，造成阀芯失去弹簧的压力，无法对降压风缸进行限压作用。那么在制动时，制动缸的压力空气就会顺着连管到安全阀，再由安全阀流向大气，使得车辆制动发生缓解，危及行车安全。

图3 安全阀配件图

三、应急处理方法

在车辆运用中，安全阀失效（漏泄）时，卸下安全阀防盗罩，拧下盖型螺母后，就会发现调整螺母是上图4左边状态，此时，安全阀内阀没有受到弹簧的作用力或受的作用力很小，如果把空重车手把打到空车位置，降压风缸内压力达到较小值时安全阀就处于开放状态（作用良好的安全阀要求风压达到190KPa时排风，降至160KPa前停止排风），降压风缸内的空气就会通过安全阀排到大气中。在没有新安全阀更换的情况下，可以通过调整调整螺母来处理安全阀的漏泄。如下图5所示，调整到阀杆上部露出调整螺母10~15mm，然后在列车制动时将空重手把打到空车位，检查安全阀是否发生漏泄。

如上办法只是紧急处理方法，经过调整后的安全阀是无法保证达到风缸压力升至190KPa前排风，降至160KPa前停止排风（制规）的要求的。

图4 左：调整螺母位移导致阀失效时 右：阀起作用时

图5 安全阀失效示意图

图6 调整方法

四、安全阀改进方法

针对上述问题，本人提出如下改进意见，共相关部门参考。要提高安全阀的稳定性，必须防止调整螺母与阀体间螺牙配合的自然解锁作用。我的建议是在安全阀出厂时在盖形螺母和调整螺母间加装垫块，使得调整螺母的位置在允许的极小范围内移动，不至脱出导致安全阀失效。垫块的厚度等于经过检定作用良好的安全阀H-h的值。具体做法如上图7所示。垫块材料可以使用防腐处理后一般木材制作，保证硬度的同时也能有一定自由度的张力。

图7 安全阀改进示意图

货车GK型空气制动机配套的空重车调整装置如上图所示，由降压气室、安全阀、空重车塞门、空重车指示牌及调整手把等组成。为了使空车位时制动缸压力控制在190 kPa 以下，在制动缸降压气室的连通管(或降压气室)上设有安全阀。其作用是在空车位时，通过安全阀自动开启与关闭来控制制动缸的压力，从而达到使空重车获得不同制动力的目的。安全阀调整压力为190 kPa，如果空车位制动缸压力超过 190kPa，则多余的压力空气都从安全阀排掉；低于160kPa时，安全阀停止排气。重车位时关闭空重车塞门，截断降压气室与制动缸的连通，安全阀不起作用 。