空氣閥控制設(shè)計(jì)【鐵路貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)】【含三維UG及CAD圖紙】

空氣閥控制設(shè)計(jì)【鐵路貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)】【含三維UG及CAD圖紙】,鐵路貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),含三維UG及CAD圖紙,氣閥,控制,設(shè)計(jì),鐵路,貨車,空氣,制動(dòng),系統(tǒng),三維,UG,CAD,圖紙 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯演示文稿題題 目：目：空氣閥制動(dòng)控制設(shè)計(jì)空氣閥制動(dòng)控制設(shè)計(jì)學(xué)學(xué) 院：院：機(jī)電工程分院機(jī)電工程分院專專 業(yè)：業(yè)：機(jī)械電子工程機(jī)械電子工程班班 級(jí)：級(jí)：學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：學(xué)生姓名：學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院摘要摘要 空氣閥控制設(shè)計(jì)以鐵路空氣制動(dòng)為主要研究對(duì)象 鐵路是我國(guó)最主要的交通運(yùn)輸方式之一，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著不可替代的重要作用，它所擔(dān)負(fù)的客貨運(yùn)輸任務(wù)十分繁重。為了完成這個(gè)艱巨的任務(wù)，列車的牽引重量和運(yùn)行速度都要不斷提高，所以制動(dòng)技術(shù)在鐵路發(fā)展中越來越重要。隨著鐵路向高速、重載方向發(fā)展，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的研究顯得尤為重要，制動(dòng)問題是隨著鐵路而伴生的古老問題，其研究一直沿用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，一方面是由于空氣制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)驗(yàn)；另一方面是由于早期的氣體流動(dòng)理論的局限，難于與空氣制動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合。由于現(xiàn)在鐵路高速、重載的需要，空氣制動(dòng)系統(tǒng)日益復(fù)雜，單純依靠實(shí)驗(yàn)手段難度不斷增加，且耗資、費(fèi)時(shí)，特別是實(shí)驗(yàn)中制動(dòng)性能的離散性，促使人們開始轉(zhuǎn)向模擬研究。計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的提高，為數(shù)學(xué)模型的解創(chuàng)造了條件，促進(jìn)了制動(dòng)系統(tǒng)模擬研究的迅速發(fā)展。120型空氣控制閥就是為了適應(yīng)時(shí)速160km/h，編組24-30輛（即1500t）車廂，緊急制動(dòng)距離1400米的需要而設(shè)計(jì)的。本說明書對(duì)120型空氣控制閥中緊急閥進(jìn)行改進(jìn)研究并利用UG NX4.0進(jìn)行建模設(shè)計(jì)，以使?jié)M足鐵路貨車高速、重載的運(yùn)輸要求。（添加控制電路部分）（添加控制電路部分）關(guān)鍵詞：鐵路貨車；關(guān)鍵詞：鐵路貨車；120120型空氣控制閥；緊急閥；型空氣控制閥；緊急閥；UG NX4.0UG NX4.0建建 模；控制電路。模；控制電路。目錄目錄n n引引引引 言言言言n n第一章第一章第一章第一章 鐵路貨車相關(guān)介紹鐵路貨車相關(guān)介紹鐵路貨車相關(guān)介紹鐵路貨車相關(guān)介紹 1.1 1.1 鐵路貨車概述鐵路貨車概述 1.2 1.2 我國(guó)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架的基本形式我國(guó)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架的基本形式 1.3 1.3 轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)n n第二章第二章第二章第二章 鐵路貨車制動(dòng)裝置鐵路貨車制動(dòng)裝置鐵路貨車制動(dòng)裝置鐵路貨車制動(dòng)裝置 2.1 1202.1 120閥制動(dòng)系統(tǒng)組成閥制動(dòng)系統(tǒng)組成 2.2 1202.2 120型控制閥特點(diǎn)型控制閥特點(diǎn) 2.3 1202.3 120型控制閥的構(gòu)造型控制閥的構(gòu)造n n第三章第三章第三章第三章 120120120120閥緊急閥設(shè)計(jì)介紹閥緊急閥設(shè)計(jì)介紹閥緊急閥設(shè)計(jì)介紹閥緊急閥設(shè)計(jì)介紹 3.1 3.1 緊急閥的結(jié)構(gòu)緊急閥的結(jié)構(gòu) 3.2 3.2 緊急閥的受力分析緊急閥的受力分析 3.3 3.3 緊急閥的作用原理緊急閥的作用原理n n第四章第四章第四章第四章 總體控制電路部分總體控制電路部分總體控制電路部分總體控制電路部分 4.14.1 4.2 4.2 4.3 4.3 4.4 4.4n n第五章第五章第五章第五章第五章第五章第五章第五章 基于基于基于基于UG NX4.0UG NX4.0UG NX4.0UG NX4.0的建模的建模的建模的建模 5.1 5.1 三維實(shí)體建模的方法三維實(shí)體建模的方法 5.2 UG NX4.05.2 UG NX4.0參數(shù)化建模參數(shù)化建模 5.3 5.3 零部件的零部件的UG NX4.0UG NX4.0建模過程建模過程 5.4 5.4 零部件的零部件的UG NX4.0UG NX4.0裝配過程裝配過程n n總總總總 結(jié)結(jié)結(jié)結(jié)n n謝謝謝謝 辭辭辭辭引 言設(shè)計(jì)開發(fā)的項(xiàng)目背景介紹設(shè)計(jì)開發(fā)的項(xiàng)目背景介紹 在貨運(yùn)方面，由于我國(guó)鐵路運(yùn)輸形式屬于客貨混線，客車的大范圍提速使得貨車提速成為必然，但是，由于貨車轉(zhuǎn)向架性能、制動(dòng)裝置性能、線路質(zhì)量、管理調(diào)度等方面因素的制約，鐵路貨物列車運(yùn)行速度在全國(guó)范圍內(nèi)大提速的環(huán)境下，仍沒有大幅度的提高。為此，在2000年北京召開的重載運(yùn)輸委員會(huì)會(huì)議上，鐵道部提出了“重載、密度、高速”的貨車發(fā)展方向，鼓勵(lì)鐵路工廠和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)試驗(yàn)研制高速貨車轉(zhuǎn)向架和制動(dòng)系統(tǒng)，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求，為鐵路的進(jìn)一步提速提供更大的空間。設(shè)計(jì)開發(fā)的目的和意義設(shè)計(jì)開發(fā)的目的和意義 20世紀(jì)80年代后期，當(dāng)時(shí)的鐵路運(yùn)輸能力與運(yùn)輸量不相適應(yīng)的矛盾日益嚴(yán)重。舊型三通閥及103型分配閥由于其結(jié)構(gòu)性能的局限，已不能滿足新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展形勢(shì)對(duì)鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)能力提出的新的要求，即發(fā)展重載高速列車對(duì)車輛制動(dòng)機(jī)的要求。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，鐵路運(yùn)輸運(yùn)力、運(yùn)量的提高制約著我國(guó)鐵路運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，能夠設(shè)計(jì)和研究出更合適的制動(dòng)系統(tǒng)零部件來適應(yīng)高速、重載的的鐵路運(yùn)輸要求將會(huì)對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到十分重要的帶動(dòng)作用。第一章 鐵路貨車相關(guān)介紹1.1 鐵路貨車概述 鐵路貨車按其用途不同，可分為通用貨車和專用貨車。通用貨車是裝運(yùn)普通貨物的車輛，貨物類型多不固定，也無特殊要求。鐵路貨車中這類貨車占的比重較大，一般有敞車、平車、棚車、保溫車和灌車等幾種。專用貨車一般指只運(yùn)送一種或很少幾種貨物的車輛。用途比較單一,同一種車輛要求裝載的貨物重量或外形尺寸比較統(tǒng)一。專用貨車一般有集裝箱車、長(zhǎng)大貨物車、毒品車、家畜車、水泥車、糧食車和特種車等。1.2 我國(guó)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架的基本形式 我國(guó)貨車轉(zhuǎn)向架在建國(guó)前主要靠進(jìn)口美、日30t級(jí)貨車轉(zhuǎn)向架，自20世紀(jì)50年代初開始自行設(shè)計(jì)，走過了仿制生產(chǎn)、改進(jìn)設(shè)計(jì)、技術(shù)引進(jìn)、再技術(shù)創(chuàng)新的道路。研制了多種貨車轉(zhuǎn)向架，如轉(zhuǎn)8系列、轉(zhuǎn)K1、轉(zhuǎn)K2、轉(zhuǎn)K3、轉(zhuǎn)K4、轉(zhuǎn)K5和轉(zhuǎn)K6等。下面簡(jiǎn)單介紹幾種轉(zhuǎn)向架。轉(zhuǎn)8A型轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)K2型轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)K4型轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)K5型轉(zhuǎn)向架轉(zhuǎn)K6型轉(zhuǎn)向架1.3 轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu) 以轉(zhuǎn)K1型轉(zhuǎn)向架的爆炸圖（利用UG NX4.0 工程軟件制作）為例來說明我國(guó)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架的主要結(jié)構(gòu)。鐵路車輛轉(zhuǎn)向架，它包括兩個(gè)側(cè)架和搖枕。搖枕具有橫向相對(duì)的端部，每個(gè)端部延伸進(jìn)側(cè)架開口中并且在其內(nèi)支撐在彈簧組上。每個(gè)側(cè)架在每個(gè)端部處具有軸箱導(dǎo)框以容納承載鞍組件。該鐵路車輛轉(zhuǎn)向架還包括支撐在鐵路車輛轉(zhuǎn)向架搖枕和側(cè)架上的兩個(gè)制動(dòng)梁組件。每個(gè)制動(dòng)梁組件包括長(zhǎng)條形主體部分、支撐部分以及在主體部分和支撐部分之間延伸的支柱。由腿部和底部構(gòu)成的兩個(gè)制動(dòng)梁吊架支撐著制動(dòng)梁組件的端部。制動(dòng)梁吊架可以反轉(zhuǎn)，從而閘瓦托支撐部分可以橫向間隔開以適應(yīng)不同的軌距。另外，在搖枕的上表面上還設(shè)有改進(jìn)的心盤，其中心盤包括由奧貝球鐵圓盤構(gòu)成的心盤襯墊。第二章 鐵路貨車制動(dòng)裝置2.1 120閥制動(dòng)系統(tǒng)組成1旋壓密封式制動(dòng)缸；217升降壓氣室；3空車安全閥；4空重轉(zhuǎn)換塞門；5120閥；6組合式集塵器；711升加速緩解風(fēng)缸；8列車主風(fēng)管；9副風(fēng)缸；10空重車調(diào)整裝置；11ST2-250型雙向閘瓦間隙調(diào)整器2.2 120型控制閥的特點(diǎn) 120型控制閥具有充氣、減速充氣、緩減、加速緩減、常有制動(dòng)、保壓、緊急制動(dòng)等功能，適用于列車管500KPa和600KPa不同的壓力標(biāo)準(zhǔn)。120型空氣控制閥仍采用二壓力機(jī)構(gòu)，可與現(xiàn)有的鐵路貨車控制閥很好地混編，獲得較好的混編性能。120型空氣控制閥采用直接作用方式。通過加裝適當(dāng)?shù)逆i孔堵，解決了對(duì)不同直徑制動(dòng)缸適應(yīng)性的問題；配套采用閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器和密封式制動(dòng)缸，解決了制動(dòng)力衰減的問題；在控制閥以外設(shè)空重車自動(dòng)調(diào)制裝置，解決了空重車對(duì)制動(dòng)缸壓力需求不同的問題。120型空氣控制閥主控機(jī)構(gòu)仍采用密封性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的橡膠膜板和使用壽命較長(zhǎng)的金屬滑閥結(jié)構(gòu)。在120型空氣控制閥的主閥中增設(shè)加速緩減閥，達(dá)到加快制動(dòng)管充氣和提高緩減波速的目的。120型空氣控制閥設(shè)有緊急閥及局減室，采用常用制動(dòng)與緊急制動(dòng)分部作用的方式以及完善的兩階段局減作用；設(shè)有緊急二段閥，以緩和列車的縱向動(dòng)力作用。在緊急放風(fēng)閥中設(shè)有先導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)，提高了緊急制動(dòng)波速。適應(yīng)壓力保持操縱。120型空氣控制閥在主閥作用部的滑閥上設(shè)了一個(gè)呼吸孔，可在長(zhǎng)大下坡道上配合機(jī)車采用一把閘操縱以及在制動(dòng)保壓時(shí)機(jī)車對(duì)制動(dòng)管泄漏有自動(dòng)補(bǔ)風(fēng)（壓力保持）功能。在120型空氣控制閥中增設(shè)了半自動(dòng)緩減閥，作用可靠，操作方便。在緩減操作時(shí)，節(jié)省了人力并減少了耗風(fēng)量。零件的通用性和互換性較強(qiáng)，并能與多種制動(dòng)新技術(shù)配套使用。2.2 120型控制閥構(gòu)造 120型由中間體、主閥、半自動(dòng)緩減閥（下簡(jiǎn)稱緩減閥）和緊急閥等四部分組成。主閥和緊急閥分別用四套和兩套螺柱和螺母安裝在中間體的兩個(gè)相鄰垂直面上。緩減閥用兩套螺柱和螺母安裝在主閥體的側(cè)面安裝座上，它們相貼合的安裝面也有橡膠座墊。第三章 緊急閥的設(shè)計(jì)介紹3.1 緊急閥的結(jié)構(gòu)軸測(cè)圖：緊急閥主要由活塞部，先導(dǎo)閥部和放風(fēng)閥部等組成?；钊坑苫钊òňo急閥上、下活塞，S形橡膠膜板）、活塞桿、安定彈簧，還有螺母和濾塵套等部件組成。先導(dǎo)閥部由先導(dǎo)閥、先導(dǎo)閥彈簧、先導(dǎo)閥頂桿等組成。放風(fēng)閥部由放風(fēng)閥組件、放風(fēng)閥閥座、放風(fēng)閥導(dǎo)向桿、放風(fēng)閥彈簧等組成。1.1.緊急閥上蓋；緊急閥上蓋；2.2.濾塵套；濾塵套；3.3.緊急活塞桿；緊急活塞桿；4.4.緊急閥上活塞；緊急閥上活塞；5.5.緊急閥下活塞；緊急閥下活塞；6.6.緊急活塞膜板；緊急活塞膜板；7.7.緊急閥體；緊急閥體；8.8.濾塵網(wǎng)；濾塵網(wǎng)；9.9.先導(dǎo)閥頂桿；先導(dǎo)閥頂桿；10.10.縮孔堵；縮孔堵；11.11.先導(dǎo)閥彈簧座；先導(dǎo)閥彈簧座；12.12.緊急閥下蓋；緊急閥下蓋；13.13.放風(fēng)閥彈簧；放風(fēng)閥彈簧；14.14.先導(dǎo)閥彈簧；先導(dǎo)閥彈簧；15.15.先導(dǎo)閥；先導(dǎo)閥；16.16.放風(fēng)閥導(dǎo)向桿；放風(fēng)閥導(dǎo)向桿；17.17.放風(fēng)閥組件；放風(fēng)閥組件；18.18.安定彈簧；安定彈簧；19.19.螺母（螺母（M16 1.5M16 1.5）；）；20.20.螺柱（螺柱（M10 40M10 40）；）；21.21.螺母螺母M10M10；.限孔（限孔（2.32.3）；）；.限孔（限孔（0.50.5）.限孔（限孔（1.11.1）；）；.縮孔（縮孔（1.01.0）緊急閥主視全剖視圖：3.2 緊急閥的受力分析 由圖可列出平衡方程為：式中 為膜板阻力；為安定彈簧彈力，4.29N；G為緊急活塞桿組成質(zhì)量,0.22kg；為緊急活塞有效面積，約45 ；為列車管壓力；為緊急室壓力。當(dāng)列車管壓力和緊急室壓力發(fā)生變化后，活塞桿在合外力作用下產(chǎn)生位移。隨著合外力的變化，緊急活塞桿分別處于3個(gè)作用位置（初充氣時(shí)位置、常用制動(dòng)時(shí)位置、緊急制動(dòng)時(shí)位置）。3.3 緊急閥的作用原理 緊急閥由緊急活塞膜板隔離為上、下兩個(gè)腔。緊急活塞的上腔經(jīng)緊急閥上蓋和緊急閥體內(nèi)的通道與中間體內(nèi)的緊急室相通，緊急活塞的下腔經(jīng)安裝面上大的通孔及中間體內(nèi)的通路與列車管（制動(dòng)管）相通。放風(fēng)閥導(dǎo)向桿的下腔經(jīng)緊急閥下蓋和緊急閥體內(nèi)的暗道與列車管相通。（1）初充氣時(shí)，緊急閥活塞處于上位，列車制動(dòng)管壓力空氣經(jīng)緊急活塞下方緊急活塞桿下端面孔口中心限制孔緊急活塞桿上部徑向孔緊急活塞上方緊急閥上閥蓋與閥體內(nèi)通路中間體內(nèi)緊急室。緊急閥初充氣緊急閥保壓位緊急制動(dòng)排氣 （2）常用制動(dòng)時(shí)，緊急活塞下方的列車制動(dòng)管壓力下降，緊急閥活塞在充氣位基礎(chǔ)上略向下移動(dòng)，處于中位。緊急活塞上方的緊急室壓力空氣經(jīng)緊急活塞上部限孔、中部限孔和緊急活塞桿下端面孔口向緊急活塞下方逆流，緊急活塞兩側(cè)不會(huì)形成很大的足以壓縮安定彈簧很大壓縮量的壓力差，加之緊急活塞桿的下端面與先導(dǎo)閥頂桿之間有3mm 的距離，故先導(dǎo)閥及放風(fēng)閥均處于關(guān)閉狀態(tài)。（3）緊急制動(dòng)時(shí)，緊急閥活塞繼續(xù)下移，處于中下位(先導(dǎo)閥開放)或下位(放風(fēng)閥開放)。緊急室的緊急活塞上方的緊急室壓力空氣先經(jīng)緊急活塞桿的限孔、向列車制動(dòng)管逆流，繼而緊急活塞兩側(cè)形成足以壓縮安定彈簧的更大的壓力差，緊急活塞下移。下移量為3mm 時(shí)，緊急活塞桿的下端面與先導(dǎo)閥頂桿接觸并克服先導(dǎo)閥彈簧的阻力，通過先導(dǎo)閥頂桿向下頂開先導(dǎo)閥，于是，列車制動(dòng)管壓力空氣經(jīng)開啟的先導(dǎo)閥口與放風(fēng)閥導(dǎo)向桿的徑向孔排入大氣。與此同時(shí)，緊急活塞放風(fēng)閥上方的列車制動(dòng)管壓力空氣因縮孔堵的限制，不能更多地流向放風(fēng)閥導(dǎo)向桿的下方。因?yàn)榻?jīng)先導(dǎo)閥口排出很多，經(jīng)縮孔堵流入很少，因此，放風(fēng)閥的背壓急劇降低。當(dāng)緊急活塞再下移1mm，總下移量超過4mm時(shí)，緊急活塞桿的下端面頂開放風(fēng)閥，列車制動(dòng)管壓力空氣迅速排入大氣，形成緊急制動(dòng)放風(fēng)(局減)作用。放風(fēng)閥被壓開后，緊急活塞桿限孔（孔徑1.1mm）的徑向外孔口開啟，緊急室壓力空氣只能通過這個(gè)限孔限制性地流到緊急活塞下方排入大氣，所以緊急活塞被壓下的狀況要保持15秒左右，從而保證了緊急制動(dòng)作用的可靠性。結(jié)論：結(jié)論：緊急閥的性能如何主要表現(xiàn)為安定性和靈敏度，對(duì)于緊急活塞動(dòng)作的影響有兩類：一是緊急活塞兩側(cè)的空氣壓力差；二是緊急活塞的動(dòng)作阻力。只有在緊急活塞兩側(cè)形成足以克服緊急活塞動(dòng)作阻力的壓力空氣差時(shí)，才能推動(dòng)緊急活塞動(dòng)作,繼而帶動(dòng)各部動(dòng)作，產(chǎn)生緊急制動(dòng)和緩解作用。第四章 總體控制電路部分5.1鐵路制動(dòng)原理 鐵路練車制動(dòng)系統(tǒng)由機(jī)車制動(dòng)裝置和車輛制動(dòng)裝置組成，它保證練車安全運(yùn)行的關(guān)鍵裝備。其基本原理是將列車運(yùn)行的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能或者其他形式的能力，是列車能按運(yùn)行要求減速或者停車，并在緊急情況下保證列車停車的安全性。按其操作原理，制動(dòng)過程可分為制動(dòng)，保壓和緩解三個(gè)過程各個(gè)過程作用，基本原理如下：1）制動(dòng)過程列車管減壓，車輛制動(dòng)機(jī)使副風(fēng)缸內(nèi)的壓力空氣進(jìn)入制動(dòng)缸，再通過基礎(chǔ)制動(dòng)裝置，使閘瓦壓在車輪踏面上或閘片壓在制動(dòng)盤上，使車輪減速，再利用車輪和鋼軌間的摩擦力，產(chǎn)生組織列車向前運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)力。列車管減壓可以分步減壓，以產(chǎn)生階段制動(dòng)作用。（2）保壓過程列車管減壓后停止繼續(xù)減壓，保持列車管、副風(fēng)缸和制動(dòng)缸的壓力不變，但摩擦系數(shù)隨速度變化而有變化，因此制動(dòng)力也有所變化。（3）緩解過程在制動(dòng)或保壓作用以后，司機(jī)操縱制動(dòng)控制裝置使列車管增壓，此時(shí)車輛制動(dòng)機(jī)動(dòng)作使列車管壓力空氣充入副風(fēng)缸，制動(dòng)缸壓力空氣排入大氣，從而松開閘瓦或閘片，消除輪軌間的制動(dòng)力。自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)只有一次緩解作用，而使用電空制動(dòng)控制可實(shí)施分步增壓的階段緩解作用。5.2制動(dòng)過程5.3單片機(jī)與AD轉(zhuǎn)換器接口電路圖第五章 基于UG NX4.0的建模設(shè)計(jì)5.1 三維實(shí)體建模的方法 目前常用的兩種設(shè)計(jì)過程是：目前常用的兩種設(shè)計(jì)過程是：自底向上和自頂向下自底向上和自頂向下。自底向上自底向上的主要思路是先設(shè)計(jì)好各個(gè)零件，然后將這的主要思路是先設(shè)計(jì)好各個(gè)零件，然后將這些零件裝配成部件或整機(jī)，如果在裝配過程中發(fā)生零件干些零件裝配成部件或整機(jī)，如果在裝配過程中發(fā)生零件干涉或不符合設(shè)計(jì)意圖時(shí)就要對(duì)零件進(jìn)行修改，不斷重復(fù)這涉或不符合設(shè)計(jì)意圖時(shí)就要對(duì)零件進(jìn)行修改，不斷重復(fù)這個(gè)修改過程，直到設(shè)計(jì)滿意為止。個(gè)修改過程，直到設(shè)計(jì)滿意為止。自頂向下自頂向下是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，是在產(chǎn)品研發(fā)的初是一種先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法，是在產(chǎn)品研發(fā)的初期就按照產(chǎn)品的功能要求先定義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)并考慮組件與零期就按照產(chǎn)品的功能要求先定義產(chǎn)品結(jié)構(gòu)并考慮組件與零件、零件與零件之間的約束和定位關(guān)系，在完成產(chǎn)品的方件、零件與零件之間的約束和定位關(guān)系，在完成產(chǎn)品的方案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，再進(jìn)行單個(gè)零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)。這案設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后，再進(jìn)行單個(gè)零件的詳細(xì)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)過程最大限度地減少設(shè)計(jì)階段不必要的重復(fù)工作，種設(shè)計(jì)過程最大限度地減少設(shè)計(jì)階段不必要的重復(fù)工作，有利于提高工作效率。在方案設(shè)計(jì)過程中可以對(duì)產(chǎn)品的結(jié)有利于提高工作效率。在方案設(shè)計(jì)過程中可以對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵零件進(jìn)行仿真優(yōu)化和強(qiáng)度、剛度校核，從而使設(shè)構(gòu)、關(guān)鍵零件進(jìn)行仿真優(yōu)化和強(qiáng)度、剛度校核，從而使設(shè)計(jì)的產(chǎn)品更可靠。計(jì)的產(chǎn)品更可靠。目前，世界上流行的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件都提供了完整的自目前，世界上流行的工業(yè)設(shè)計(jì)軟件都提供了完整的自上而下的設(shè)計(jì)方案，通過定義頂層的設(shè)計(jì)意圖并從產(chǎn)品結(jié)上而下的設(shè)計(jì)方案，通過定義頂層的設(shè)計(jì)意圖并從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的頂層向下傳遞信息到有效的子裝配或零件中。構(gòu)的頂層向下傳遞信息到有效的子裝配或零件中。5.2 UG NX4.0參數(shù)化建模 UG NX4.0主要提供了以下幾種建模功能：實(shí)體建模，曲面建模，特征建模和裝配建模。運(yùn)用UG的三維實(shí)體造型模塊功能可以方便地創(chuàng)建圓柱體、長(zhǎng)方體、球體、管道和圓錐體等實(shí)體模型，也可以實(shí)現(xiàn)掃描、回轉(zhuǎn)等功能，并且可以進(jìn)行參數(shù)化公式編輯和布爾運(yùn)算等。UG三維實(shí)體造型技術(shù)是一種基于特征和約束的建模技術(shù)，可以使用草圖建立三維實(shí)體模型的截面圖，極大地方便了建立實(shí)體的截面模型。三維造型功能主要包括特征創(chuàng)建、特征操作和特征編輯。各功能都可以通過創(chuàng)建特征、特征操作和編輯特征工具欄中的圖標(biāo)來實(shí)現(xiàn)。裝配建模是指將創(chuàng)建的產(chǎn)品零件組合為產(chǎn)品，并且可以對(duì)形成的產(chǎn)品進(jìn)行總體結(jié)構(gòu)分析、裝配圖繪制、干涉分析等，裝配功能是通過系統(tǒng)提供的“裝配”模塊來實(shí)現(xiàn)的。在進(jìn)行建模時(shí)，UG軟件可以有最主要的兩種途徑：特征建模：特征是指有特定意義的幾何形狀，特征建?？梢苑譃轶w素特征建模、成形特征建模、加工特征建?；蚪Y(jié)構(gòu)特征建模等方式。體素特征包括塊、錐、柱和球等；成形特征包括槽、孔、凸臺(tái)等；加工特征包括倒圓、倒角和螺紋等；結(jié)構(gòu)特征是由部件抽象出結(jié)構(gòu)相似性，也可以成為自定義特征。草圖設(shè)計(jì)：這種方法首先創(chuàng)建帶有約束的二維草圖，然后通過拉伸、回轉(zhuǎn)、掃描等方式生成形體。草圖約束包括幾何約束和尺寸約束，幾何約束用來控制二維形體的相互位置，尺寸約束用來控制草圖對(duì)象的尺寸。通過幾何約束和尺寸約束可以控制形體的截面形態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)參數(shù)化設(shè)計(jì)。以上兩種設(shè)計(jì)方法是參數(shù)化設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是基本方法。綜合利用這兩種方法可以完成絕大部分零件部的參數(shù)化設(shè)計(jì)。5.3 零部件的UG NX4.0建模過程 下面以閥體為例簡(jiǎn)要說明其建模的主要步驟：（1）與緊急閥上蓋貼合的接觸面是不規(guī)則體，但其截面簡(jiǎn)單，故用草圖設(shè)計(jì)方法，先建立基準(zhǔn)線，再進(jìn)行草圖的繪制。圖中既有尺寸約束圖中既有尺寸約束(圓弧半徑、總體長(zhǎng)度圓弧半徑、總體長(zhǎng)度)，也有幾何約束（直線與圓壺相切）。，也有幾何約束（直線與圓壺相切）。（2）執(zhí)行拉伸命令，拉伸量為20（單位默認(rèn)為mm），然后生成一個(gè)片體，下面再加一個(gè)半徑為46.5，高度為5的突臺(tái)。（3）緊急活塞處是一個(gè)圓柱體，故可直接調(diào)用形體，參數(shù)為半徑32，高度60。（4）與緊急閥下閥蓋接觸處的形體也比較簡(jiǎn)單，故也采用草圖繪制，然后拉伸的方法，拉伸量為15。至此，閥體的總高度已確定，為100。（5）制作與中間體相連接的結(jié)合體。依然采用草圖拉伸方法。（6）再制作放風(fēng)閥的排風(fēng)腔。繪制草圖、拉伸并且拔模，拔模角為。至此，整個(gè)閥體的實(shí)體模型已完成，接下來就是進(jìn)行閥體內(nèi)腔和內(nèi)部管路的建模。（7）因?yàn)榍惑w內(nèi)部大多都是圓柱形狀，所以采用打孔命令就可實(shí)現(xiàn)，關(guān)鍵是要確定好孔的直徑和深度以及頂錐角，并且確定所打的各孔要同心。（8）在需要攻螺紋的孔洞處執(zhí)行螺紋命令。確定好各螺紋的主直徑、長(zhǎng)度、螺距以及螺紋升角，還有螺紋的左右旋。（9）在實(shí)用工具欄中點(diǎn)擊“移動(dòng)至圖層”，運(yùn)用類選擇器將“草圖”移動(dòng)至61層，將基準(zhǔn)移動(dòng)至21層。（10）我們對(duì)閥體進(jìn)行顏色和透明度的修改。在工具欄點(diǎn)擊“編輯”“對(duì)象顯示”選中所要修改的體點(diǎn)擊左上角綠色對(duì)勾打開“編輯對(duì)象顯示”對(duì)話框，然后就可以進(jìn)行顏色的選擇和透明度的設(shè)置。（11）顏色選擇為灰色，透明度設(shè)置為70%至此，建模完成，最終的效果如圖所示：5.4 零部件的UG NX4.0裝配過程 UG的裝配模塊用于將已用UG建好的零部件模型裝配成為完整的機(jī)器、機(jī)械或者機(jī)構(gòu)。在裝配過程中可以先將一部分零部件裝配成為一個(gè)裝配件，再將裝配好的幾個(gè)不同裝配件，裝配成一個(gè)完整的機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)在就以120閥緊急閥為例來簡(jiǎn)單介紹基于UG NX4.0的裝配過程。具體的裝配順序步驟如下：（1）啟動(dòng)UG NX4.0，在“啟示”命令中點(diǎn)擊“裝配”，打開裝配模塊。先將緊急活塞桿、緊急閥上活塞、緊急閥下活塞、緊急活塞膜板、螺母、O型密封圈、濾塵套、密封圈八個(gè)零部件裝配成為一個(gè)裝配件，在此命名為裝配件2。因?yàn)檫@八個(gè)零部件都是回轉(zhuǎn)體，都有軸線，所以在整個(gè)過程中只運(yùn)用“中心”和“距離”兩個(gè)命令就可以完成全部裝配。（2）點(diǎn)擊裝配菜單欄中的“添加現(xiàn)有組件”“選擇部件文件”選擇“緊急活塞桿”點(diǎn)擊“OK”在“定位”中選擇“絕對(duì)”，在彈出的點(diǎn)構(gòu)造器中選擇絕對(duì)，先添加好絕對(duì)裝配的零部件。（3）再點(diǎn)擊裝配菜單欄中的“添加現(xiàn)有組件”“選擇部件文件”選擇“緊急閥上活塞”點(diǎn)擊“OK”本次及以后都在“定位”中選擇“配對(duì)”。（4）然后在“配對(duì)條件”中選擇裝配命令選擇“距離”在緊急閥上活塞的上表面上點(diǎn)擊，確定好裝配表面再在緊急活塞桿上點(diǎn)擊螺柱面的下表面，確定好裝配表面。（5）再選擇“中心”裝配命令點(diǎn)擊緊急閥上活塞的中心孔內(nèi)表面，確定好裝配表面再點(diǎn)擊緊急活塞桿的圓柱面，確定好裝配表面。（6）然后裝配完畢點(diǎn)擊“預(yù)覽”，若裝配滿足要去，則點(diǎn)擊確定（若裝配方向與正確方向相反，則點(diǎn)擊“反向”按鈕）。（7）裝配件2的其他零部件采用同樣的命令步驟順序，則可裝配完成。（8）再將放風(fēng)閥組件、放風(fēng)閥導(dǎo)向桿、先導(dǎo)閥頂桿、先導(dǎo)閥、先導(dǎo)閥彈簧、先導(dǎo)閥彈簧座、放風(fēng)閥導(dǎo)向桿套、放風(fēng)閥彈簧八個(gè)零部件裝配成為另一個(gè)整體裝配件，在此命名為裝配件3。因?yàn)檫@八個(gè)零部件也同樣都是回轉(zhuǎn)體，都有軸線，所以在整個(gè)過程中同樣只運(yùn)用“中心”和“距離”兩個(gè)命令就可以完成全部裝配過程。(裝配順序和步驟同裝配件2,在此裝配過程從略)（9）接下來，以閥體為絕對(duì)裝配件，將裝配件2、裝配件3以及緊急閥上、下蓋和螺柱、螺母、排氣保護(hù)罩墊、排氣墊鉚釘、濾塵網(wǎng)等其余的零部件為配對(duì)件進(jìn)行裝配。由于閥體的內(nèi)腔以及管路等都是圓柱或平面，則裝配過程也是只運(yùn)用“中心”和“距離”兩個(gè)命令就可完成。在裝配過程中要注意的兩點(diǎn)就是裝配距離的把握和裝配方向的控制。至此，整個(gè)裝配過程結(jié)束。裝配效果圖如下:在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，大部分時(shí)間用于對(duì)UG NX4.0三維實(shí)體建模軟件和Auto CAD二維制圖軟件的操作運(yùn)用。在進(jìn)行各零部件的參數(shù)化建模之前，先進(jìn)行緊急閥的方案論證以及可行性研究，明白緊急閥在空氣控制閥中的地位和作用，其工作原理和在工作過程中所要達(dá)到的功用，然后進(jìn)行尺寸比例的確定和閥體內(nèi)各零部件的裝配位置分配，確保達(dá)到其工作目的要求，最后進(jìn)行UG NX4.0三維實(shí)體參數(shù)化建模、裝配。再有就是完成實(shí)體建模后，進(jìn)行Auto CAD的二維圖創(chuàng)作?？諝饪刂崎y緊急閥是在緊急制動(dòng)時(shí)為加快制動(dòng)管的排氣，使緊急制動(dòng)的作用可靠，提高其緊急制動(dòng)的靈敏度而設(shè)計(jì)的。120型空氣控制閥是目前我國(guó)在貨車上的新型制動(dòng)閥，在大批量對(duì)103閥及GK閥進(jìn)行改造的同時(shí)，也不可避免的出現(xiàn)了問題，諸如120閥在貨車常用制動(dòng)過程中的意外緊急故障。針對(duì)以上問題的出現(xiàn)，對(duì)緊急閥進(jìn)行了改造：將緊急活塞桿的限孔改為 2.3，使緊急制動(dòng)時(shí)緊急室的逆流風(fēng)量加大，減小活塞上下腔形成的壓差，降低了緊急靈敏度；安定彈簧的高度從46mm改為54.5mm，主要是安定性試驗(yàn)中提高了活塞向下運(yùn)動(dòng)的承受能力，從而提高緊急閥的安定性。而其余尺寸未動(dòng)，因而此次緊急閥的改造在本質(zhì)上降低了緊急靈敏度而提高了安定性，以便于解決貨車常用制動(dòng)過程中的意外緊急等故障。總結(jié)總結(jié)謝 辭 將近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，在這期間，首先要感謝的是我的畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師吳翠紅老師的悉心指導(dǎo)和定期驗(yàn)收，尤其是在設(shè)計(jì)的初期，由于資料的不足和查找的困難，致使設(shè)計(jì)的進(jìn)展非常的緩慢，吳翠紅特別給我們復(fù)印了相關(guān)的資料，幫助了我們把握住了設(shè)計(jì)的大方向，使畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠順利的進(jìn)行下去。其次，還要感謝在設(shè)計(jì)中幫助過我的其他的老師和同學(xué)，在他們的幫助下，使我對(duì)專業(yè)設(shè)計(jì)軟件的領(lǐng)悟進(jìn)一步的得到了提升，學(xué)會(huì)了一些在當(dāng)初不懂的東西。也正是有了畢業(yè)設(shè)計(jì)這樣的機(jī)會(huì)，才把我們一個(gè)個(gè)的個(gè)體溝通成為了一個(gè)團(tuán)體，團(tuán)體成員互相協(xié)作，同進(jìn)同退，最終完成設(shè)計(jì)任務(wù)。就是在這些老師和同學(xué)們的幫助下，我才能夠順利的完成整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，所以，我在此處向你們表示再次的感謝！感謝各位答辯老師的觀摩 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目申報(bào)表 院 別 機(jī) 電 工 程 分 院 教 研 室 機(jī) 械 工 程 教 研 室 指導(dǎo)教師 吳翠紅 職稱 講師 職稱 2011年11月1日 題目名稱 空氣閥控制設(shè)計(jì) 題目類別 設(shè)計(jì)類 √ 題目性質(zhì) 結(jié)合實(shí)際 √ 專業(yè) 機(jī)械電子工程 參加本題目學(xué)生人數(shù) 1人 論文類 虛擬題目 題目來源、教師準(zhǔn)備情況、主要培養(yǎng)學(xué)生哪些能力 1．本題目來源于指導(dǎo)教師的命題。 2．指導(dǎo)教師對(duì)此課題有較深的理論基礎(chǔ)及經(jīng)驗(yàn)，在師生共同努力下定能順利、按期完成該課題設(shè)計(jì)。 3．本課題主要培養(yǎng)學(xué)生對(duì)已有知識(shí)的運(yùn)用能力、查找資料和閱讀能力、英譯漢的能力、工程機(jī)械的設(shè)計(jì)、制造能力。 題 目 內(nèi) 容 及 要 求 題目?jī)?nèi)容： 鐵路是我國(guó)最主要的交通運(yùn)輸方式之一，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著不可替代的重要作用，它所擔(dān)負(fù)的客貨運(yùn)輸任務(wù)十分繁重。為了完成這個(gè)艱巨的任務(wù)，列車的牽引重量和運(yùn)行速度都要不斷提高，所以制動(dòng)技術(shù)在鐵路發(fā)展中越來越重要。 要求： 1.寫出1～1.5萬字的論文，繪制總裝圖和重要的零件圖。 論文內(nèi)容包括: （1）鐵路貨車相關(guān)介紹。 （2）鐵路貨車制動(dòng)裝置。 （3）120閥緊急閥設(shè)計(jì)介紹。 （4）總體控制電路。 （5）基于UG NX4.0的建模設(shè)計(jì)。 2.將一篇與本課題有關(guān)的英文資料，翻譯成中文（約5000字）。 實(shí) 踐 環(huán) 節(jié) 安 排 實(shí)習(xí) 4周 實(shí)驗(yàn) 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 計(jì)算機(jī)繪圖4周 中、外文參考資料： [1] 李福生，董 茜.120閥緊急閥改造后有關(guān)問題的探討.鐵道機(jī)車車輛. 2000年，第 4 期：40-41 [2] 張衛(wèi)斌，胡小英，閆海旭.120閥緊急閥夾布膜板結(jié)構(gòu)優(yōu)化.萬方數(shù)據(jù). http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_7308193.aspx .2011-5-25 [3] 郭全喜. 120閥在運(yùn)用中的常見故障及原因分析.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2008年,第19期：70 [4] 馮 捷.120型緊急閥故障分析.鐵道機(jī)車車輛.2004年，第4期：41-43 [5] 魏占輝.120型控制閥常見故障分析.鐵道機(jī)車車輛.2002年，第5期：55、63 [6] 劉曉霞，李俊發(fā)，冀宏.120型控制閥存在問題和建議.鐵道機(jī)車車輛.2002年，第2期：51-52 教研室主任 審 批 簽 字 分 院 院 長(zhǎng) 審 批 簽 字 注：題目類別和題目性質(zhì)請(qǐng)用符號(hào)√填在相應(yīng)欄內(nèi)。 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 分院 機(jī)電工程分院 專業(yè) 機(jī)械電子工程 班級(jí) 08522 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 設(shè)計(jì)（論文）起止日期 2012年 2月28日-6月17日 教研室主任 題目名稱（包括主要技術(shù)參數(shù)）及要求 1. 題目名稱：空氣閥控制設(shè)計(jì) 貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)是列車產(chǎn)生制動(dòng)和緩解的主要控制部分，為實(shí)現(xiàn)貨物列車安全制動(dòng)和緩解，貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求: ①采用自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)，即可在列車發(fā)生分離事故時(shí)，全列車可立即自動(dòng)緊急停車。 ②具有強(qiáng)大的制動(dòng)力，以保證列車在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)停車。 ③能保持制動(dòng)力不衰減，以保證長(zhǎng)大坡道制動(dòng)過程中始終有足夠的制動(dòng)力，使列車能夠安全通過坡道。 ④具有較高的制動(dòng)靈敏性和制動(dòng)波速，同時(shí)滿足穩(wěn)定性和安全性的要求，使制動(dòng)作用能夠迅速準(zhǔn)確地傳遞到列車尾部，確保全列車的制動(dòng)作用。提高的制動(dòng)靈敏性可降低列車制動(dòng)時(shí)的縱向沖擊，但靈敏性過高會(huì)造成列車緩解穩(wěn)定性和常用制動(dòng)安定性的降低。 ⑤具有較大的制動(dòng)功率和再充氣能力，以適應(yīng)長(zhǎng)大坡道實(shí)施連續(xù)制動(dòng)的要求。列車在長(zhǎng)大坡道實(shí)施連續(xù)制動(dòng)時(shí)，列車的再充氣問題是一個(gè)非常嚴(yán)峻的句題，列車在制動(dòng)后的緩解過程中，列車尾部的副風(fēng)缸壓力空氣能否及時(shí)得到充分的補(bǔ)充，是列車能否安全通過長(zhǎng)大坡道的關(guān)鍵。 ⑥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱方便。 ⑦便于維修，檢修周期較長(zhǎng)。 ⑧各部件結(jié)構(gòu)合理，便于制造，堅(jiān)固耐用，機(jī)械效率高。 ⑨盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。 論文開題報(bào)告（設(shè)計(jì)方案論證） 應(yīng)包括以下幾方面的內(nèi)容： 1、 本課題研究的意義；2、調(diào)研（社會(huì)調(diào)查）情況總結(jié)；3、查閱文獻(xiàn)資料情況（列出主要文獻(xiàn)清單）；4、擬采取的研究路線；5、進(jìn)度安排。 1. 本課題研究的意義： 鐵路是我國(guó)最主要的交通運(yùn)輸方式之一，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著不可替代的重要作用，它所擔(dān)負(fù)的客貨運(yùn)輸任務(wù)十分繁重。為了完成這個(gè)艱巨的任務(wù)，列車的牽引重量和運(yùn)行速度都要不斷提高，所以制動(dòng)技術(shù)在鐵路發(fā)展中越來越重要。 2. 調(diào)研情況總結(jié)： 為了更好的完成本設(shè)計(jì)，我們參觀了長(zhǎng)春客車廠，并在網(wǎng)上查閱了大量有關(guān)資料，對(duì)鐵路貨車的制動(dòng)系統(tǒng)的功能、原理及結(jié)構(gòu)有了直觀的了解，對(duì)順利完成本設(shè)計(jì)起到了至關(guān)重要的作用。 3. 參考文獻(xiàn)： [1] 李福生，董 茜.120閥緊急閥改造后有關(guān)問題的探討.鐵道機(jī)車車輛. 2000年， 第 4 期：40-41 [2] 張衛(wèi)斌，胡小英，閆海旭.120閥緊急閥夾布膜板結(jié)構(gòu)優(yōu)化.萬方數(shù)據(jù). http://d.g.wanfangdata.com.cn/Conference_7308193.aspx .2011-5-25 [3] 郭全喜. 120閥在運(yùn)用中的常見故障及原因分析.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào).2008年, 第19期：70 [4] 馮 捷.120型緊急閥故障分析.鐵道機(jī)車車輛.2004年，第4期：41-43 [5] 魏占輝.120型控制閥常見故障分析.鐵道機(jī)車車輛.2002年，第5期：55、63 [6] 劉曉霞，李俊發(fā)，冀宏.120型控制閥存在問題和建議.鐵道機(jī)車車輛.2002年， 第2期：51-52 [7] 康春玲，孫憲存，王富玲.120型控制閥緩解不良故障的分析與改進(jìn).見：孫立國(guó).鐵道機(jī)車車輛.2003年4月，第23卷第2期：47-48 [8] 孫憲存，康春玲，王富玲.120型控制閥緩解不良故障的快速判斷與處理.鐵道機(jī)車車輛工人.2003年1月.第1期：13-15 4.擬采取的研究路線： 指導(dǎo)老師下達(dá)任務(wù)→充分理解本課題要解決的問題→查閱文件和素材（圖書館、上網(wǎng)）→翻譯英文資料（吉林省圖書館，長(zhǎng)春市圖書館，達(dá)新校區(qū)圖書館）→到長(zhǎng)春精誠(chéng)機(jī)械參觀→撰寫論文（吉林省圖書館，長(zhǎng)春市圖書館，達(dá)新校區(qū)圖書館）→CAD繪圖→指導(dǎo)教師審查→修改、完善、定稿→準(zhǔn)備答辯。 5．進(jìn)度安排： 2月 28日— 3月 15日 查閱文件，書籍材料。 3月16日—3月 29日 翻譯英文材料。 3月30日—4月 26日 寫課題論文，寫初稿。 4月 27日—5月 17日 完善論文，定稿。 5月 18日—6月7日 繪制設(shè)計(jì)草圖、打印。 6月8日—6月 17日 整理，熟悉文件,準(zhǔn)備答辯 指導(dǎo)教師審閱意見： 年 月 日 記事： 指導(dǎo)教師審閱意見： 年 月 日 長(zhǎng)春理工大學(xué)光電信息學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 空氣閥控制設(shè)計(jì) Air valve control design 學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 機(jī)械電子工程 學(xué) 號(hào) 指 導(dǎo) 教 師 分 院 機(jī)電工程分院 摘 要 鐵路是我國(guó)最主要的交通運(yùn)輸方式之一，在我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著不可替代的重要作用，它所擔(dān)負(fù)的客貨運(yùn)輸任務(wù)十分繁重。為了完成這個(gè)艱巨的任務(wù)，列車的牽引重量和運(yùn)行速度都要不斷提高，所以制動(dòng)技術(shù)在鐵路發(fā)展中越來越重要。 隨著鐵路向高速、重載方向發(fā)展，對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)的研究顯得尤為重要，制動(dòng)問題是隨著鐵路而伴生的古老問題，其研究一直沿用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法，一方面是由于空氣制動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于實(shí)驗(yàn)；另一方面是由于早期的氣體流動(dòng)理論的局限，難于與空氣制動(dòng)系統(tǒng)相結(jié)合。由于現(xiàn)在鐵路高速、重載的需要，空氣制動(dòng)系統(tǒng)日益復(fù)雜，單純依靠實(shí)驗(yàn)手段難度不斷增加，且耗資、費(fèi)時(shí)，特別是實(shí)驗(yàn)中制動(dòng)性能的離散性，促使人們開始轉(zhuǎn)向模擬研究。計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的提高，為數(shù)學(xué)模型的建立創(chuàng)造了條件，促進(jìn)了制動(dòng)系統(tǒng)模擬研究的迅速發(fā)展。 關(guān)鍵詞：鐵路貨車 120型空氣控制閥 緊急閥 總體控制電路 UG NX4.0建模 ABSTRACT Railway is the one of most important transportations of our country, in the development of our country’s economy, it takes the important role of the freight and passenger transportation. To complete this difficulty task, the train’s pull weight and run speed always to rise, therefore, brake technology is being important in railway development. As railway develops to high speed and heavy haul, the research on braking system is very important. Brake problem is an ancient problem along with railway, its studies always use the traditional method of experiment, on the one hand, it is because of air brake system’s structure simple, is easy to test; on the other hand, it is because of the limitation of air flow dynamics in early stage, is hard to combine with air brake system. Because of the railway need develops to high speed and heavy haul for the present, and air braking system became more complex, only depend on using the method of experiment means more difficulty, more time and money consuming, especially due to the discrete of brake capability in experiment, make people begin to change research direction to simulation. The raising of computer operational ability, make the condition to work out mathematics model, and promote the brake system quickly development of simulated research. Keywords：Railroad freight 120 type air control valves Emergency valve General control circuit UG NX4.0 modeling 目 錄 引 言 1 第一章 鐵路貨車相關(guān)介紹 2 1.1 鐵路貨車概述 2 1.2 我國(guó)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架的主要類型 3 1.3 我國(guó)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu) 7 1.4 鐵路貨車轉(zhuǎn)向架制造 8 1.5 鐵路貨車制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展 8 1.5.1 國(guó)外鐵路車輛制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展 8 1.5.2 我國(guó)鐵路車輛制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展 9 1.6 鐵路貨車制動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 10 1.7 鐵路貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 11 第二章 鐵路貨車制動(dòng)裝置 12 2.1 鐵路貨車制動(dòng)系統(tǒng)的組成 12 2.2 120閥制動(dòng)系統(tǒng)組成 12 2.3 120型控制閥特點(diǎn) 13 2.4 120型控制閥構(gòu)造 14 2.4.1 主閥 15 2.4.2 緩減閥 15 2.4.3 中間體 16 2.4.4 緊急閥 16 第三章 120閥緊急閥設(shè)計(jì)介紹 17 3.1 120閥緊急閥的結(jié)構(gòu) 17 3.1.1 放風(fēng)閥導(dǎo)向桿結(jié)構(gòu)及安裝位置 18 3.1.2 緊急活塞桿結(jié)構(gòu)及安裝位置 19 3.2 緊急閥關(guān)鍵部件安裝特點(diǎn) 20 3.3 120閥緊急活塞受力分析 21 Ⅰ 3.4 120閥緊急閥的作用原理 21 3.5 緊急閥常見故障分析 23 3.5.1 緊急制動(dòng)不靈敏或不起緊急制動(dòng)作用 23 3.5.2 緊急室充風(fēng)時(shí)間不合格 23 3.5.3 緊急室排風(fēng)時(shí)間不合格 23 3.5.4 常用制動(dòng)時(shí)起緊急制動(dòng)作用： 24 3.5.5 緊急制動(dòng)后緊急管充氣時(shí)排風(fēng)口大漏 24 第四章 總體控制電路部分. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 4.1總體控制過程. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .24 4.2 壓力采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ................................................26 4.3 元器件選擇及其參數(shù)..................................................27 4.4 總結(jié). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29 第五章 基于UG NX4.0的建模設(shè)計(jì) 33 5.1 三維實(shí)體設(shè)計(jì)的內(nèi)容 33 5.2 三維實(shí)體設(shè)計(jì)的方法 34 5.3 UG NX系列軟件簡(jiǎn)介 34 5.4 UG NX4.0參數(shù)化建模 34 5.5 零部件的UG NX4.0建模過程 35 5 .6 零部件的UG NX4.0裝配過程.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39 結(jié) 論 44 致 謝 45 參考文獻(xiàn) 46 Ⅱ 引 言 鐵路是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起著十分重要的作用。特別是近年來，隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速、穩(wěn)定的發(fā)展，鐵路管理和研究部門通過一系列的體制改革、管理改革和技術(shù)革新，使我國(guó)的鐵路事業(yè)取得了令人矚目的成績(jī)。 隨著全國(guó)鐵路第六次大提速，我國(guó)鐵路旅客列車的速度在主要干線已經(jīng)提高到了200km/h，現(xiàn)在正向300km/h的目標(biāo)邁進(jìn)。而貨物列車的最高速度還停留在120km/h，因而嚴(yán)重降低了鐵路線路的使用率，因此貨運(yùn)快捷化勢(shì)在必行。我國(guó)根據(jù)鐵路貨運(yùn)提速的要求，應(yīng)盡快開發(fā)160km/h貨車，以消除鐵路全面提速的瓶頸，而160km/h快速貨車需要解決的首要問題是列車制動(dòng)問題。 制動(dòng)技術(shù)包括制動(dòng)控制技術(shù)和基礎(chǔ)制動(dòng)技術(shù)，是貨車重載提速的關(guān)鍵技術(shù)。制動(dòng)控制技術(shù)是與產(chǎn)生和輸出制動(dòng)動(dòng)力，控制、調(diào)節(jié)和保持車輛制動(dòng)力等有關(guān)的技術(shù)?；A(chǔ)制動(dòng)技術(shù)是與傳遞和放大制動(dòng)動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)和保持制動(dòng)力，轉(zhuǎn)換和消耗車輛動(dòng)能等有關(guān)的技術(shù)。我國(guó)鐵路貨車以壓縮空氣作為制動(dòng)動(dòng)力源，控制系統(tǒng)采用空氣制動(dòng)機(jī)，包括制動(dòng)控制閥、空重車調(diào)整裝置、副風(fēng)缸等輔助風(fēng)缸等。基礎(chǔ)制動(dòng)系統(tǒng)則由機(jī)械傳動(dòng)裝置、閘閥間隙調(diào)整器和閘瓦等組成。 而本文對(duì)制動(dòng)技術(shù)中120型空氣控制閥緊急閥進(jìn)行了認(rèn)真的研究和分析，從而使鐵路貨車能夠達(dá)到高速、重載的運(yùn)輸要求，使我國(guó)鐵路貨車在客貨共線運(yùn)營(yíng)、安全可靠的前提下，實(shí)現(xiàn)速度、密度、重量同步提升，走出一條具有中國(guó)特色的提速、重載并舉發(fā)展之路，滿足我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)又好又快發(fā)展的要求。 1 第一章 鐵路貨車相關(guān)介紹 1.1 鐵路貨車概述 鐵路貨車按其用途不同，可分為通用貨車和專用貨車。 通用貨車是裝運(yùn)普通貨物的車輛，貨物類型多不固定，也無特殊要求。鐵路貨車中這類貨車占的比重較大，一般有敞車、平車、棚車、保溫車和灌車等幾種。 專用貨車一般指只運(yùn)送一種或很少幾種貨物的車輛。用途比較單一,同一種車輛要求裝載的貨物重量或外形尺寸比較統(tǒng)一。專用貨車一般有集裝箱車、長(zhǎng)大貨物車、毒品車、家畜車、水泥車、糧食車和特種車等。 1.2 我國(guó)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架的主要類型 我國(guó)貨車轉(zhuǎn)向架在建國(guó)前主要靠進(jìn)口美、日30t級(jí)貨車轉(zhuǎn)向架，自20世紀(jì)50年代初開始自行設(shè)計(jì)，走過了仿制生產(chǎn)、改進(jìn)設(shè)計(jì)、技術(shù)引進(jìn)、再技術(shù)創(chuàng)新的道路。研制了多種貨車轉(zhuǎn)向架，如K1、K2、K3、K4、K5和K6等。下面簡(jiǎn)單介紹幾種轉(zhuǎn)向架。 （1）K2型轉(zhuǎn)向架 K2型轉(zhuǎn)向架主要由輪對(duì)和軸承裝置、側(cè)架、搖枕、下交叉支撐裝置、搖枕彈簧、減振裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等組成。其主要性能參數(shù)和基本尺寸如下兩表： 2 圖1.1 K2型轉(zhuǎn)向架效果圖 表1.1 K2型轉(zhuǎn)向架主要性能參數(shù)表 軸重（t） 21 自重（t） ≤4.2 商業(yè)運(yùn)行速度（km/h） 120 軌距(mm) 1435 軸型 輪徑(mm) 840 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置制動(dòng)倍率 4 通過最小曲線半徑（m） 145 表1.2 K2型轉(zhuǎn)向架基本尺寸表 固定軸距（mm） 1750 軸頸中心距（mm） 1956 旁承中心距（mm） 1520 下心盤直徑(mm) 355 空車下心盤面距軌面高(mm) 682 下心盤面至彈性旁承頂面距離(mm) 93 （2）K4型轉(zhuǎn)向架 K4型轉(zhuǎn)向架主要由輪對(duì)和軸承裝置、側(cè)架、搖枕、彈簧托板、搖動(dòng)座、搖動(dòng)座支撐、彈性懸掛系統(tǒng)及減振裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、常接觸式彈性旁承及橫跨梁組成。 3 圖1.2 K4型轉(zhuǎn)向架效果圖 表1.3 K4型轉(zhuǎn)向架主要性能參數(shù)表 軸重（t） 21 自重（t） ≤4.2 商業(yè)運(yùn)行速度（km/h） 120 軌距(mm) 1435 輪型 HDS 輪徑(mm) 840 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置制動(dòng)倍率 6.48 通過最小曲線半徑（m） 145 表1.4 K4型轉(zhuǎn)向架基本尺寸表 固定軸距（mm） 1750 軸頸中心距（mm） 1956 旁承中心距（mm） 1520 下心盤直徑(mm) 308/355 下心盤面距軌面自由高(mm) 705 下心盤面至彈性旁承頂面距離(mm) 71 側(cè)架上平面距軌面高(mm) 743 側(cè)架下平面距軌面高(mm) 165 （3）K5型轉(zhuǎn)向架 K5型轉(zhuǎn)向架主要由輪對(duì)和軸承裝置、搖枕、側(cè)架、彈性懸掛系統(tǒng)及減振裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置、彈性托板、搖動(dòng)座、常接觸式彈簧旁承及橫跨梁等組成。 4 圖1.3 K5型轉(zhuǎn)向架效果圖 表1.5 K5型轉(zhuǎn)向架主要性能參數(shù)表 軸重（t） 25 自重（t） ≤4.7 商業(yè)運(yùn)行速度（km/h） 120 軌距(mm) 1435 輪型 HEZB或HESA 軸型 輪徑(mm) 840 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置制動(dòng)倍率 4 通過最小曲線半徑（m） 145 表1.6 K5型轉(zhuǎn)向架基本尺寸表 固定軸距（mm） 1800 軸頸中心距（mm） 1981 旁承中心距（mm） 1520 下心盤直徑(mm) 375 下心盤面距軌面自由高(mm) 703 下心盤面至彈性旁承頂面距離(mm) 83 側(cè)架上平面距軌面高(mm) 765 側(cè)架下平面距軌面高(mm) 160 （4）K6型轉(zhuǎn)向架 K6型轉(zhuǎn)向架適用于標(biāo)準(zhǔn)軌距、軸重25t、最高商業(yè)運(yùn)營(yíng)速度120km/h的各型提速、重載鐵路貨車。其構(gòu)造主要由輪對(duì)、軸承裝置、軸箱橡膠墊、側(cè)架、搖枕、下交叉支撐裝置、搖枕彈簧、減振裝置、基礎(chǔ)制動(dòng)裝置等組成。其主要性能參數(shù)和基本尺寸如下兩表： 5 圖1.4 K6型轉(zhuǎn)向架效果圖 表1.7 K6型轉(zhuǎn)向架主要性能參數(shù)表 軸重（t） 25 自重（t） ≤4.8 商業(yè)運(yùn)行速度（km/h） 120 軌距(mm) 1435 輪型 HEZB或HESA 軸型 通過最小曲線半徑（m） 145 表1.8 K6型轉(zhuǎn)向架基本尺寸表 固定軸距（mm） 1830 軸頸中心距（mm） 1981 旁承中心距（mm） 1520 下心盤直徑(mm) 375 空車心盤面到軌面高(mm) 680 下心盤面至下旁承頂面距離(mm) 93 側(cè)架上平面距軌面高(mm) 787 55 側(cè)架下平面距軌面高(mm) 162 6 1.3 我國(guó)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu) 鐵路車輛轉(zhuǎn)向架，它包括兩個(gè)側(cè)架和搖枕。搖枕具有橫向相對(duì)的端部，每個(gè)端部延伸進(jìn)側(cè)架開口中并且在其內(nèi)支撐在彈簧組上。每個(gè)側(cè)架在兩個(gè)端部處具有軸箱導(dǎo)框以容納承載鞍組件。 鐵路車輛轉(zhuǎn)向架還包括支撐在鐵路車輛轉(zhuǎn)向架搖枕和側(cè)架上的兩個(gè)制動(dòng)梁組件。每個(gè)制動(dòng)梁組件包括長(zhǎng)條形主體部分、支撐部分以及在主體部分和支撐部分之間延伸的支柱。由腿部和底部構(gòu)成的兩個(gè)制動(dòng)梁吊架支撐著制動(dòng)梁組件的端部。制動(dòng)梁吊架可以反轉(zhuǎn)，從而閘瓦托支撐部分可以橫向間隔開以適應(yīng)不同的軌距。另外，在搖枕的上表面上還設(shè)有改進(jìn)的心盤，其中心盤包括由奧貝球鐵圓盤構(gòu)成的心盤襯墊。 下圖是以K1型轉(zhuǎn)向架的結(jié)構(gòu)分解圖為例，來說明我國(guó)鐵路貨車轉(zhuǎn)向架的主要結(jié)構(gòu)的。 心盤組成 兩級(jí)剛度彈簧 基礎(chǔ)制動(dòng)裝置 搖枕組成 側(cè)架組成 彈性旁承 輪對(duì)組成 四連桿支撐組成 承載鞍 轉(zhuǎn)K1型轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)圖 圖1.5 K1型轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)圖 7 1.4 鐵路貨車轉(zhuǎn)向架制造 為了適應(yīng)鐵路貨車大批量生產(chǎn)的特點(diǎn)，轉(zhuǎn)向架的組裝工藝線都是按標(biāo)準(zhǔn)化、簡(jiǎn)單化、專業(yè)化的原則進(jìn)行設(shè)計(jì)的，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、零件標(biāo)準(zhǔn)化、工藝流程標(biāo)準(zhǔn)化、裝配人員操作專業(yè)化，以提高組裝質(zhì)量。目前，有一部分工藝線還具備了在線檢測(cè)功能，可對(duì)組裝前的零部件或組裝過程及成品性能進(jìn)行檢查，使制造質(zhì)量在組裝生產(chǎn)過程中得到有效控制。 轉(zhuǎn)向架制造技術(shù)主要包括搖枕、側(cè)架的鑄造及加工，輪軸加工及壓裝，搖枕、側(cè)架組成及轉(zhuǎn)向架組裝，另外還包括制動(dòng)梁、交叉架、彈性托板等部件的制造工藝。 1.5 鐵路貨車制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展 1.5.1 國(guó)外鐵路車輛制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展 車輛制動(dòng)技術(shù)隨著車輛的進(jìn)步在不斷發(fā)展。早在1848年，沙米爾黎司達(dá)發(fā)明了利用車輪回轉(zhuǎn)力帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)力，這種制動(dòng)方式的原理與現(xiàn)今機(jī)車應(yīng)用的液力制動(dòng)近似。1853年，庫(kù)雷瑪發(fā)明了彈簧式制動(dòng)機(jī)，列車運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)利用拉桿把螺旋彈簧壓縮，當(dāng)需要制動(dòng)時(shí)，司機(jī)在司機(jī)室通過傳動(dòng)杠桿把彈簧松開，并壓在閘瓦上產(chǎn)生制動(dòng)作用。它與現(xiàn)今機(jī)車使用的彈簧儲(chǔ)能制動(dòng)原理相近。1855年，洛立吉發(fā)明了索鏈制動(dòng)機(jī)，通過索鏈控制閘瓦，產(chǎn)生制動(dòng)力，它相當(dāng)于當(dāng)今車輛上的手制動(dòng)機(jī)。 1869年，美國(guó)的喬治·韋斯汀豪斯從空氣鉆巖機(jī)得到啟發(fā)，研究出了適合鐵道車輛使用的空氣制動(dòng)機(jī)。首次使用壓力空氣來操縱列車制動(dòng)機(jī)，從此，列車制動(dòng)開始擺脫“人力”制動(dòng)，轉(zhuǎn)入了“機(jī)力”制動(dòng)的初始階段。機(jī)力制動(dòng)為發(fā)展長(zhǎng)大列車的安全運(yùn)行提供了可能性。 早期的空氣制動(dòng)機(jī)是直通的，當(dāng)列車分離時(shí)失去了作用，不能自動(dòng)停車。因此，韋斯汀豪斯于1872年又發(fā)明了自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)。美國(guó)最早采用的貨車空氣控制閥為H型和K型閥。在1933年開發(fā)了AB型制動(dòng)機(jī)，1968年改進(jìn)為ABD型。1975年，為了適應(yīng)長(zhǎng)大列車進(jìn)一步發(fā)展的需要，在ABD閥的基礎(chǔ)上增添了常用制動(dòng)加速閥(簡(jiǎn)稱“W閥”，也稱連續(xù)局減閥)而改稱為ABDW型貨車空氣控制閥，以改善常用制動(dòng)性能， 8 縮短常用制動(dòng)距離，并于1977年正式定型，代替ABD閥裝于新造貨車上。此后ABDW閥的運(yùn)用中發(fā)現(xiàn)間歇式排氣效果較差，又研制了連續(xù)排氣的ABDX閥，可以改善其加速制動(dòng)作用。20世紀(jì)90年代，北美在礦山的重載單元列車上開始采用ECP電控制動(dòng)系統(tǒng)，可以使列車前后車輛同時(shí)制動(dòng)，并且各個(gè)車輛的制動(dòng)率基本一致，大大的降低了列車制動(dòng)時(shí)的縱向沖擊，制動(dòng)距離也有較大的縮短。 1.5.2 我國(guó)鐵路車輛制動(dòng)技術(shù)的發(fā)展 我國(guó)50年代的車輛大多數(shù)是載重30t及40t貨車，軸重為12-15t。車輛使用K1和K2型三通閥，沒有空重車調(diào)整裝置，重車制動(dòng)率僅為35%，而空車制動(dòng)率則高達(dá)80%。因此列車速度較低。為了發(fā)展載重50t及60t貨車，必須提高重車制動(dòng)率，大型貨車必須用直徑356mm制動(dòng)缸來滿足提高制動(dòng)率的要求。1957年鐵道部四方車輛研究所在原K2型三通閥的基礎(chǔ)上研究出了GK型制動(dòng)機(jī)，基本上滿足了貨車運(yùn)用的需要。 50年代初，為適應(yīng)車輛發(fā)展的要求，曾引進(jìn)前蘇聯(lián)的M-135型空氣分配閥。這種空氣分配閥具有空重車調(diào)整位和制動(dòng)波速高等特點(diǎn)，但在試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生自然緩解現(xiàn)象，不能與我國(guó)制動(dòng)機(jī)混編使用。隨后又從捷克引進(jìn)了DAKO型空氣分配閥，安裝在現(xiàn)車上進(jìn)行試驗(yàn)。列車編組為60輛時(shí)，發(fā)現(xiàn)尾部車輛制動(dòng)機(jī)緩解時(shí)間太長(zhǎng)，需要200s，要想使列車完全緩解，必須將列車管壓力充到制動(dòng)之前的壓力值。當(dāng)時(shí)，還從德國(guó)引進(jìn)了裝有克諾爾制動(dòng)機(jī)的車輛，發(fā)現(xiàn)其制動(dòng)機(jī)與DAKO型空氣分配閥性能沒有區(qū)別，它們均系歐洲三壓力空氣分配閥。由于三壓力空氣分配閥的車輛不能與我國(guó)車輛混編，一些進(jìn)口車輛都改裝了我國(guó)的GK型三通閥。 1958-1960年，在貨車上曾試驗(yàn)過單線電空制動(dòng)機(jī)，由齊齊哈爾車輛廠生產(chǎn)產(chǎn)了100輛，并且在線路上做了靜置試驗(yàn)和運(yùn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)表明這種電空制動(dòng)機(jī)性能優(yōu)越，可以滿足長(zhǎng)大貨物列車的使用要求。由于在貨車上全面實(shí)現(xiàn)電空制動(dòng)有許多困難，不易推廣，因而停止了試驗(yàn)。1960-1970年的10年間，著重從事貨車空氣分配閥的研究，從101到102型空氣分配閥的樣機(jī)實(shí)驗(yàn)，最后發(fā)展為103型貨車用空氣分配閥。103型貨車用空氣分配閥是間接作用方式，副風(fēng)缸必須有足夠的容量，因此列車的初充氣時(shí)間較長(zhǎng)，又由于采用了緊急部加速放風(fēng)閥，當(dāng)列車編組作業(yè)中打開折角塞門時(shí)，稍不小心便會(huì)引起意外緊急制動(dòng)，浪費(fèi)了壓縮空氣，延長(zhǎng)了列車再充氣時(shí)間，造成列 9 車開車晚點(diǎn)。1989-1993年，為了適應(yīng)重載列車的需要，著手進(jìn)行了120型控制閥的研究與試驗(yàn)。120型控制閥采用直接作用方式，先后完成了試驗(yàn)室試驗(yàn)和線路上列車試驗(yàn)，并于1993年通過部級(jí)鑒定，現(xiàn)在新造貨車已裝用120型控制閥，一部分段修貨車也改裝120型控制閥。 在基礎(chǔ)制動(dòng)方面，我國(guó)通過對(duì)空重車調(diào)整裝置、閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器、合成閘瓦等的研究、試制、運(yùn)用，也有了很大發(fā)展。但是與世界先進(jìn)工業(yè)國(guó)家相比，還有一定差距。如德國(guó)和法國(guó)已經(jīng)在貨車制動(dòng)系統(tǒng)中采用了盤形制動(dòng)，并裝有無級(jí)空重車自動(dòng)調(diào)整裝置及防滑器等，能使制動(dòng)缸壓力隨載重按比例變化，以防止制動(dòng)力過大產(chǎn)生滑行或造成車輪擦傷。另外還安裝了電空控制系統(tǒng)，能使列車前后制動(dòng)、緩解作用同步，以縮短制動(dòng)距離、降低縱向沖動(dòng)。 1.6 鐵路貨車制動(dòng)系統(tǒng)的基本要求 貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)是列車產(chǎn)生制動(dòng)和緩解的主要控制部分，為實(shí)現(xiàn)貨物列車安全制動(dòng)和緩解，貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足以下要求: ①采用自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)，即可在列車發(fā)生分離事故時(shí)，全列車可立即自動(dòng)緊急停車。 ②具有強(qiáng)大的制動(dòng)力，以保證列車在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)停車。 ③能保持制動(dòng)力不衰減，以保證長(zhǎng)大坡道制動(dòng)過程中始終有足夠的制動(dòng)力，使列車能夠安全通過坡道。 ④具有較高的制動(dòng)靈敏性和制動(dòng)波速，同時(shí)滿足穩(wěn)定性和安全性的要求，使制動(dòng)作用能夠迅速準(zhǔn)確地傳遞到列車尾部，確保全列車的制動(dòng)作用。提高的制動(dòng)靈敏性可降低列車制動(dòng)時(shí)的縱向沖擊，但靈敏性過高會(huì)造成列車緩解穩(wěn)定性和常用制動(dòng)安定性的降低。 ⑤具有較大的制動(dòng)功率和再充氣能力，以適應(yīng)長(zhǎng)大坡道實(shí)施連續(xù)制動(dòng)的要求。列車在長(zhǎng)大坡道實(shí)施連續(xù)制動(dòng)時(shí)，列車的再充氣問題是一個(gè)非常嚴(yán)峻的句題，列車在制動(dòng)后的緩解過程中，列車尾部的副風(fēng)缸壓力空氣能否及時(shí)得到充分的補(bǔ)充，是列車能否安全通過長(zhǎng)大坡道的關(guān)鍵。 ⑥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱方便。 ⑦便于維修，檢修周期較長(zhǎng)。 10 ⑧各部件結(jié)構(gòu)合理，便于制造，堅(jiān)固耐用，機(jī)械效率高。 ⑨盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)件和通用件。 1.7 鐵路貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 重載貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)除符合上述要求外，還應(yīng)遵循以下設(shè)計(jì)原則: 首先，重載貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)能同時(shí)滿足列車管定壓500KPa和600kPa的制動(dòng)要求。 其次，重載貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)滿足我國(guó)鐵路對(duì)重載貨物列車的制動(dòng)距離的規(guī)定，制動(dòng)距離是綜合反映列車制動(dòng)系統(tǒng)性能和實(shí)際制動(dòng)效果的主要技術(shù)指標(biāo)。鐵道部最近頒布的《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》中規(guī)定的我國(guó)鐵路貨車的緊急制動(dòng)距離為:在初速12Okm/h實(shí)施緊急制動(dòng)，制動(dòng)距離不超過1400m。 第三，在任何條件下，車輛制動(dòng)時(shí)輪軌之間均不得發(fā)生滑行，以免造成車輪擦傷。即車輛制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力不能大于車輛輪軌之間的粘著力。車輛輪軌之間的粘著力的大小由粘著系數(shù)決定，粘著系數(shù)是指車輛輪軌粘著力與車輪鋼軌間垂直載荷的比值。粘著系數(shù)的大小由車輪和鋼軌的表面狀況和車輛的運(yùn)行速度決定，車輪和鋼軌的表面狀況越差，車輛的運(yùn)行速度越高，粘著系數(shù)越小。重載貨車空氣制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)能保證車輛制動(dòng)時(shí)最大的制動(dòng)力小于粘著力的最小值。 第四，盡可能減小閘瓦壓力，減小車輪熱負(fù)荷，以提高車輪的使用壽命。在滿足車輛制動(dòng)距離需要的前提下應(yīng)盡可能的使閘瓦壓力最小，增大閘瓦壓力會(huì)增大基礎(chǔ)制動(dòng)裝置中零部件的載荷，對(duì)杠桿、拉桿等零部件的受力不利，而且增大閘瓦壓力會(huì)增大車輪和閘瓦的熱負(fù)荷，熱負(fù)荷過大時(shí)會(huì)產(chǎn)生車輪熱裂紋、車輪擦傷等現(xiàn)象。因此重載貨車制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)盡可能使閘瓦壓力最小。 另外，重載貨車制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)還盡可能減小列車制動(dòng)和緩解時(shí)的縱向沖擊。 11 第二章 鐵路貨車制動(dòng)裝置 2.1 鐵路貨車制動(dòng)系統(tǒng)的組成 制動(dòng)系統(tǒng)是為使列車能實(shí)施制動(dòng)和緩解而安裝在車輛上的一套設(shè)備系統(tǒng)。貨車制動(dòng)系統(tǒng)主要由制動(dòng)機(jī)(空氣制動(dòng)部分)和基礎(chǔ)制動(dòng)部分組成，制動(dòng)機(jī)是制動(dòng)系統(tǒng)中可直接受司機(jī)的操縱控制并產(chǎn)生制動(dòng)力的來源部分，基礎(chǔ)制動(dòng)裝置則是將制動(dòng)缸產(chǎn)生的推力放大后均勻的傳遞到各個(gè)閘瓦(或制動(dòng)盤等)并產(chǎn)生制動(dòng)作用的部分。 2.2 120閥制動(dòng)系統(tǒng)組成 120閥制動(dòng)系統(tǒng)由120閥、旋壓密封式制動(dòng)缸、ST2-250型閘調(diào)器、副風(fēng)缸、17升降壓氣室、11升加速緩解風(fēng)缸、組合式集塵器、手動(dòng)二級(jí)空重車調(diào)整裝置等組成。下圖是以漣鋼C64型自備敞車制動(dòng)系統(tǒng)配置為例說明的。 12 1—旋壓密封式制動(dòng)缸；2—17升降壓氣室；3—空車安全閥；4—空重轉(zhuǎn)換塞門；5—120閥； 6—組合式集塵器；7—11升加速緩解風(fēng)缸；8—列車主風(fēng)管；9—副風(fēng)缸；10—空重車調(diào)整裝置；11—ST2-250型雙向閘瓦間隙調(diào)整器 圖2.1 120閥制動(dòng)系統(tǒng)組成圖 2.3 120型控制閥特點(diǎn) 120型控制閥的設(shè)計(jì)制造，結(jié)合了103型分配閥結(jié)構(gòu)和性能方面的優(yōu)點(diǎn)，吸取了國(guó)外鐵路貨車空氣控制閥結(jié)構(gòu)和性能的優(yōu)點(diǎn)。主要具有如下特點(diǎn)： ①120型控制閥具有充氣、減速充氣、緩減、加速緩減、常有制動(dòng)、保壓、緊急制動(dòng)等功能，適用于列車管500KPa和600KPa不同的壓力標(biāo)準(zhǔn)，在兩種定壓下，它的各種性能沒有差異。按AAR標(biāo)準(zhǔn)方法計(jì)算時(shí)，其緊急制動(dòng)波速達(dá)到250m/s以上；常用制動(dòng)波速達(dá)到225-255m/s；緩減波速應(yīng)達(dá)到190m/s。緊急制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)缸壓力二階段上升，躍升壓力為120-160KPa；制動(dòng)缸總升壓時(shí)間為（101）s；制動(dòng)缸排氣時(shí)間自350KPa降到40KPa為（151）s。 ②120型空氣控制閥仍采用二壓力機(jī)構(gòu)，可與現(xiàn)有的鐵路貨車控制閥很好地混編，獲得較好的混編性能。 ③120 型空氣控制閥采用直接作用方式。而原來認(rèn)為的直接作用方式存在的一些問題，卻由于這些年來采用了制動(dòng)新技術(shù)以及使用條件的變化，已部分地得到解決。如：通過加裝適當(dāng)?shù)目s孔堵，解決了對(duì)不同直徑制動(dòng)缸適應(yīng)性的問題；配套采用閘瓦間隙自動(dòng)調(diào)整器和密封式制動(dòng)缸，解決了制動(dòng)力衰減的問題；在控制閥以外設(shè)空重車自動(dòng)調(diào)制裝置，解決了空重車對(duì)制動(dòng)缸壓力需求不同的問題。 ④120型空氣控制閥主控機(jī)構(gòu)仍采用密封性好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的橡膠膜板和使用壽命較長(zhǎng)的金屬滑閥結(jié)構(gòu)。 ⑤在120型空氣控制閥的主閥中增設(shè)加速緩減閥，達(dá)到加快制動(dòng)管充氣和提高緩減波速的目的。 ⑥120型空氣控制閥設(shè)有緊急閥及局減室，采用常用制動(dòng)與緊急制動(dòng)分部作用的方式以及完善的兩階段局減作用；設(shè)有緊急二段閥，以緩和列車的縱向動(dòng)力作用。 ⑦在緊急放風(fēng)閥中設(shè)有先導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)，提高了緊急制動(dòng)波速。 ⑧適應(yīng)壓力保持操縱。120型空氣控制閥在主閥作用部的滑閥上設(shè)了一個(gè)呼吸 13 孔，可在長(zhǎng)大下坡道上配合機(jī)車采用一把閘操縱以及在制動(dòng)保壓時(shí)機(jī)車對(duì)制動(dòng)管泄漏有自動(dòng)補(bǔ)風(fēng)（壓力保持）功能。 ⑨在120型空氣控制閥中增設(shè)了半自動(dòng)緩減閥，作用可靠，操作方便。在緩減操作時(shí)，節(jié)省了人力并減少了耗風(fēng)量。 ⑩零件的通用性和互換性較強(qiáng)，并能與多種制動(dòng)新技術(shù)配套使用。120型空氣控制閥能與JZ-7、26-L、ET\6、DK-1等型機(jī)車制動(dòng)機(jī)匹配，并能適應(yīng)機(jī)車制動(dòng)機(jī)壓力，保持操縱要求；能與空氣車調(diào)制裝置、球芯折角塞門、密封式制動(dòng)缸、雙向閘瓦自動(dòng)調(diào)整器、高摩擦系數(shù)合成閘瓦等新制動(dòng)配件配套使用。 2.4 120型控制閥構(gòu)造 120型控制閥由中間體、主閥、半自動(dòng)緩減閥（下簡(jiǎn)稱緩減閥）和緊急閥等四部分組成。主閥和緊急閥分別用四套和兩套螺柱和螺母安裝在中間體的兩個(gè)相鄰垂直面上。緩減閥用兩套螺柱和螺母安裝在主閥體的側(cè)面安裝座上，它們相貼合的安裝面也有橡膠座墊。如下圖所示。 緊急閥 主閥 中間體 緩解閥 14 圖2.2 120型控制閥構(gòu)造圖 2.4.1 主閥 主閥是控制閥的心臟部分，它根據(jù)制動(dòng)管不同的壓力變化，控制制動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)充氣、緩減、制動(dòng)、保壓等作用。主閥（包括緩減閥）由作用部（主控部）、減速部、局減閥、加速緩減閥和緊急二段閥等五個(gè)部分組成。 作用部仍采用與103閥相同的S形橡膠膜板及滑閥結(jié)構(gòu)。它由主活塞壓板、節(jié)制閥彈簧、節(jié)制閥、滑閥彈簧、滑閥、滑閥銷、滑閥座、穩(wěn)定裝置等零件組成。 減速部在作用部下面，位于主閥下蓋內(nèi)，由減速?gòu)椈?、減速?gòu)椈勺M成。 局減閥由局減閥套、局減閥桿、局減膜板、局減活塞壓板、局減活塞體、局減閥彈簧、毛氈、壓墊等零件組成。 加速緩減閥由加速緩減閥套、加速緩減彈簧、夾心閥、加速緩減彈簧座、擋圈、加速緩減膜板、加速活塞壓板、加速活塞體、活塞緊固螺釘、頂桿等組成。 緊急二段閥位于主閥安裝面旁，由緊急二段閥桿、緊急二段閥彈簧、緊急二段閥套等零件組成。 主閥體設(shè)置有用來安裝作用部（包括減速部）、局減閥、加速緩減閥、緊急二段閥等零部件的空腔?？涨粌?nèi)裝有與各部件相配的銅套，內(nèi)部鑄造或加工各部相應(yīng)的通路。 2.4.2 緩減閥 緩減閥的用途是利用人工拉動(dòng)緩減閥手柄，主閥排氣口開始排氣或緩減閥排氣口開始排氣，只要制動(dòng)缸壓力空氣一開始排氣，就可松開拉手，制動(dòng)缸壓力空氣會(huì)自動(dòng)地排完，使制動(dòng)機(jī)緩解。也可一直拉著緩減閥拉手，將整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)（包括制動(dòng)缸、副風(fēng)缸、加速緩減風(fēng)缸、制動(dòng)管等）的壓力空氣全部排出。 15 緩減閥由手柄部和活塞部?jī)刹糠纸M成。手柄部由手柄、手柄座、手柄座套、頂桿、閥座、止回閥（16夾心閥）、止回閥彈簧等組成，活塞部由緩減閥膜板、壓板、活塞體、活塞桿、緩減閥彈簧、O型密封圈（D162.4和D142.25）、緩減閥套、排風(fēng)閥、上閥座、下閥座等組成。 2.4.3 中間體 中間體用鑄鐵鑄成，外形呈長(zhǎng)方體形，用來安裝主閥和緊急閥，并通過4個(gè)突耳上的22孔，用螺栓和螺母將整個(gè)閥直接吊裝在車體底架上，在廠修時(shí)和必須更換時(shí)才卸下。 中間體外部四個(gè)立面分別作為主閥、緊急閥安裝座和制動(dòng)管、加速緩解風(fēng)缸管、副風(fēng)缸管和制動(dòng)缸管的安裝座。內(nèi)部設(shè)有兩個(gè)獨(dú)立的空腔經(jīng)通道與主閥安裝座或緊急閥安裝座相關(guān)孔連通。 中間體靠車體外側(cè)的立面為緊急閥安裝座，與緊急閥安裝座相鄰的左側(cè)立面為主閥安裝座，分別用兩套和四套螺柱和螺母加裝緊急閥墊和主閥墊來緊固。 中間體內(nèi)靠緊急閥安裝座側(cè)的上部為容積1.5L的緊急室，下部為容積0.6L的局減室。 2.4.4 緊急閥 緊急閥，其功用是在施行列車管緊急減壓時(shí)，產(chǎn)生動(dòng)作使制動(dòng)管緊急排氣，進(jìn)一步加快制動(dòng)管減壓速度，提高緊急制動(dòng)作用的靈敏度，確保后部車輛產(chǎn)生緊急制動(dòng)作用，提高緊急制動(dòng)波速。 本設(shè)計(jì)說明書主要是針對(duì)鐵路貨車空氣緊急閥的設(shè)計(jì)，故在下章將對(duì)該閥做詳細(xì)介紹。 16 第三章 120閥緊急閥設(shè)計(jì)介紹 3.1 120閥緊急閥的結(jié)構(gòu) 緊急閥主要由活塞部，先導(dǎo)閥部和放風(fēng)閥部等組成。 活塞部由活塞（包括緊急閥上、下活塞，S形橡膠膜板）、活塞桿、安定彈簧，還有螺母和濾塵套等部件組成。 先導(dǎo)閥部由先導(dǎo)閥、先導(dǎo)閥彈簧、先導(dǎo)閥頂桿等組成。 放風(fēng)閥部由放風(fēng)閥組件、放風(fēng)閥閥座、放風(fēng)閥導(dǎo)向桿、放風(fēng)閥彈簧等組成。 17 1.緊急閥上蓋；2.濾塵套；3.緊急活塞桿；4.緊急閥上活塞；5.緊急閥下活塞；6.緊急活塞膜板；7.緊急閥體；8.濾塵網(wǎng)；9.先導(dǎo)閥頂桿；10.縮孔堵；11.先導(dǎo)閥彈簧座；12.緊急閥下蓋；13.放風(fēng)閥彈簧；14.先導(dǎo)閥彈簧；15.先導(dǎo)閥；16.放風(fēng)閥導(dǎo)向桿；17.放風(fēng)閥組件；18.安定彈簧；19.螺母（M161.5）；20.螺柱（M1040）； 21.螺母M10； Ⅲ.限孔（2.3）；Ⅳ.限孔（0.5）；Ⅴ.限孔（1.1）；Ⅵ.縮孔（1.0） 圖3.1 緊急閥主視圖全剖視圖 3.1.1 放風(fēng)閥導(dǎo)向桿結(jié)構(gòu)及安裝位置 放風(fēng)閥導(dǎo)向桿是一個(gè)中空的銅質(zhì)套管，下部外圓柱桿作為上下移動(dòng)的導(dǎo)向桿，內(nèi)部中空部分形成上、下兩個(gè)空腔，兩個(gè)空腔之面成為先導(dǎo)閥的閥座，上腔內(nèi)裝入先導(dǎo)閥、先導(dǎo)閥彈簧。 先導(dǎo)閥頂桿 放風(fēng)閥閥座 放風(fēng)閥組件 先導(dǎo)閥 放風(fēng)閥導(dǎo)向桿 放風(fēng)閥套 放風(fēng)閥彈簧 緊急閥下蓋 縮孔堵 放風(fēng)閥導(dǎo)向桿安裝位置： 圖3.2 放風(fēng)閥導(dǎo)向桿安裝位置圖 18 3.1.2 緊急活塞桿結(jié)構(gòu)及安裝位置 120型緊急閥緊急活塞桿為中空結(jié)構(gòu)，其作用是充氣時(shí)將制動(dòng)管壓縮空氣導(dǎo)入緊急室內(nèi)，在緊急制動(dòng)時(shí)緊急室內(nèi)壓縮空氣在緊急活塞上部形成背壓，推動(dòng)緊急活塞下移，打開放風(fēng)閥，確保緊急制動(dòng)作用；活塞桿上部有一開口為13 mm 的凹形槽，深1.4mm，邊緣有的傾角，為14mm異型橡膠密封圈的安裝位置；其下部有一的空腔，為濾塵套的安裝位置。 空心的緊急活塞桿上部設(shè)一徑向限孔Ⅳ，中部軸向設(shè)一限孔Ⅲ，下部設(shè)一徑向限孔Ⅴ。 各限孔的功用： 限孔Ⅲ：緊急活塞桿中部軸向限孔，常用減壓，保證制動(dòng)機(jī)的安定性；緊急減壓，限制了緊急室的壓縮空氣向制動(dòng)管的逆流速度，確保緊急制動(dòng)作用的產(chǎn)生，提高緊急制動(dòng)靈敏度。 限孔Ⅳ：緊急活塞桿上部徑向限孔，限制制動(dòng)管壓縮空氣向緊急室的充氣速度，防止過快充氣而引起意外緊急制動(dòng)。 限孔Ⅴ：緊急活塞桿下部徑向孔，提高緊急制動(dòng)靈敏度，并限制緊急制動(dòng)后，緊急室的排氣速度。 縮孔Ⅵ：緊急閥活塞部下腔通放風(fēng)閥彈簧室限孔，當(dāng)緊急減壓時(shí)，緊急活塞桿推先導(dǎo)閥頂桿，開啟先導(dǎo)閥，消除放風(fēng)閥背壓時(shí)，從而使緊急活塞較容易地下移推開放風(fēng)閥，產(chǎn)生緊急局減。 限孔Ⅳ 限孔Ⅲ 限孔Ⅴ 圖3.3 緊急活塞桿結(jié)構(gòu)圖 19 緊急活塞桿的安裝位置： 1.安定彈簧；2.緊急閥下活塞；3.緊急閥上活塞；4.緊急活塞桿；5.緊急閥上蓋； 6.緊急活塞膜板；7.緊急閥體；8.緊急閥上蓋定位點(diǎn) 圖3.4 緊急活塞桿安裝位置圖 3.2 緊急閥關(guān)鍵部件安裝特點(diǎn) （1）緊急活塞桿頂面圓槽中嵌密封圈稍突出頂面。在充氣緩解時(shí)，緊急活塞下方制動(dòng)管壓力高于上側(cè)緊急室壓力，加之安定彈簧彈力的作用，緊急活塞處于上部極端位置。 （2）放風(fēng)閥套嵌于緊急閥下蓋內(nèi)，下蓋與閥體用兩套螺栓緊固，放風(fēng)閥導(dǎo)向桿上密封圈是為防止制動(dòng)管壓縮空氣向大氣漏泄而設(shè)的，導(dǎo)向桿下方通制動(dòng)管是為了克服放風(fēng)閥關(guān)閉狀態(tài)下制動(dòng)管壓縮空氣作用在放風(fēng)閥面上的壓力的，也即不論制動(dòng)管壓力如何變化，只要末發(fā)生緊急排氣作用，放風(fēng)閥上下受的制動(dòng)管壓力總是相互抵消的，放風(fēng)閥的開閉狀態(tài)只受放風(fēng)閥彈簧的彈力作用。 （3）緊急活塞處于上方極端位時(shí)，活塞桿下端距離關(guān)閉的放風(fēng)閥面有4mm間隙，防止制動(dòng)管常用制動(dòng)減壓時(shí)，緊急活塞稍下移即推開放風(fēng)閥產(chǎn)生意外緊急制動(dòng)作用。 （4）放風(fēng)閥導(dǎo)向桿中空部分為兩個(gè)空腔，中部為先導(dǎo)閥彈簧座。平時(shí)在先導(dǎo)閥彈簧作用下，先導(dǎo)閥與放風(fēng)閥導(dǎo)向桿密貼。當(dāng)先導(dǎo)閥被其頂桿頂開時(shí)，放風(fēng)閥導(dǎo)向桿下腔內(nèi)的制動(dòng)管壓縮空氣經(jīng)導(dǎo)向桿上徑向孔→緊急閥排氣口→排向大氣，緊急活塞更迅速地下移推開放風(fēng)閥，產(chǎn)生制動(dòng)管緊急排氣，即制動(dòng)管緊急局部減壓作用。 20 3.3 120閥緊急活塞受力分析 由圖可列出平衡方程為： 式中為膜板阻力；為安定彈簧彈力，4.29N；G為緊急活塞桿組成質(zhì)量,0.22kg；為緊急活塞有效面積，約45；為列車管壓力；為緊急室壓力。 圖3.5 緊急活塞受力分析圖 當(dāng)列車管壓力和緊急室壓力發(fā)生變化后，活塞桿在合外力作用下產(chǎn)生位移。隨著合外力的變化，緊急活塞桿分別處于3個(gè)作用位置（初充氣時(shí)位置、常用制動(dòng)時(shí)位置、緊急制動(dòng)時(shí)位置），下面將分別介紹。 3.4 120閥緊急閥的作用原理 緊急閥由緊急活塞膜板隔離為上、下兩個(gè)腔。 緊急活塞的上腔經(jīng)緊急閥上蓋和緊急閥體內(nèi)的通道與中間體內(nèi)的緊急室相通，緊急活塞的下腔經(jīng)安裝面上大的通孔及中間體內(nèi)的通路與列車管（制動(dòng)管）相通。 放風(fēng)閥導(dǎo)向桿的下腔經(jīng)緊急閥下蓋和緊急閥體內(nèi)的暗道與列車管相通。 （1）初充氣時(shí)，緊急閥活塞處于上位，列車制動(dòng)管壓力空氣經(jīng)緊急活塞下方→緊急活塞桿下端面孔口→中心限制孔Ⅲ→緊急活塞桿上部徑向孔Ⅳ→緊急活塞上方→緊急閥上蓋與閥體內(nèi)通路→中間體內(nèi)緊急室。 （2）常用制動(dòng)時(shí)，緊急活塞下方的列車制動(dòng)管壓力下降，緊急閥活塞在充氣位基礎(chǔ)上略向下移動(dòng)，處于中位。緊急活塞上方的緊急室壓力空氣經(jīng)緊急活塞上部限孔 21Ⅳ、中部限孔Ⅲ和緊急活塞桿下端面孔口向列車制動(dòng)管逆流，緊急活塞兩側(cè)不會(huì)形成很大的足以壓縮安定彈簧很大壓縮量的壓力差，加之緊急活塞桿的下端面與先導(dǎo)閥頂桿之間有3mm 的距離，故先導(dǎo)閥及放風(fēng)閥均處于關(guān)閉狀態(tài)。 （3）緊急制動(dòng)時(shí)，緊急閥活塞繼續(xù)下移，處于中下位(先導(dǎo)閥開放)或下位(放風(fēng)閥開放)。緊急活塞上方的緊急室壓力空氣先經(jīng)緊急活塞桿的限制孔Ⅳ、Ⅲ向列車制動(dòng)管逆流，繼而緊急活塞兩側(cè)形成足以壓縮安定彈簧的更大的壓力差，緊急活塞下移。下移量超過3mm 時(shí)，緊急活塞桿的下端面與先導(dǎo)閥頂桿接觸并克服先導(dǎo)閥彈簧的阻力，先導(dǎo)閥頂桿向下頂開先導(dǎo)閥，于是，放風(fēng)閥導(dǎo)向桿下方的壓力空氣經(jīng)開啟的先導(dǎo)閥口與放風(fēng)閥導(dǎo)向桿的徑向孔排入大氣。 與此同時(shí)，放風(fēng)閥上方的列車制動(dòng)管壓力空氣因縮孔堵Ⅵ的限制，不能更多地流向放風(fēng)閥導(dǎo)向桿的下方。因?yàn)榻?jīng)先導(dǎo)閥口排出很多，經(jīng)縮孔堵Ⅵ流入很少，因此，放風(fēng)閥的背壓急劇降低。 當(dāng)緊急活塞再下移超過1mm，即總下移量超過4mm時(shí)，緊急活塞桿的下端面頂開放風(fēng)閥面，列車制動(dòng)管壓力空氣迅速排入大氣，形成緊急制動(dòng)放風(fēng)(局減)作用。 放風(fēng)閥被壓開后，緊急活塞桿限孔Ⅴ（孔徑1.1mm）的徑向外孔口開啟，緊急室壓力空氣只能通過這個(gè)限制孔限制性地流到緊急活塞下方排入大氣，所以緊急活塞被壓下的狀況總要保持15秒左右，從而保證了緊急制動(dòng)作用的可靠性。 緊急制動(dòng)排氣 緊急閥保壓位 緊急閥初充氣 圖3.6 緊急閥作用原理圖 緊急閥的性能如何主要表現(xiàn)為安定性和靈敏度，對(duì)于緊急活塞動(dòng)作的影響有兩類：一是緊急活塞兩側(cè)的空氣壓力差；二是緊急活塞的動(dòng)作阻力。只有在緊急活塞兩側(cè)形成足以克服緊急活塞動(dòng)作阻力的壓力空氣差時(shí)，才能推動(dòng)緊急活塞動(dòng)作,繼而帶 22 動(dòng)各部動(dòng)作，產(chǎn)生緊急制動(dòng)和緩解作用。 3.5 緊急閥常見故障分析 3.5.1 緊急制動(dòng)不靈敏或不起緊急制動(dòng)作用 原因分析： 1.緊急模板穿孔，當(dāng)列車管急劇減壓時(shí)，緊急室壓力空氣通過穿孔處流向緊急活塞下側(cè)，因而形不成使緊急活塞下移的壓力差，或形成壓差較晚； 　　2.緊急活塞中心限孔過大，使緊急活塞兩測(cè)形成的壓力差較小，難以推動(dòng)先導(dǎo)閥頂桿； 　　3.安定彈簧過強(qiáng)，緊急活塞兩側(cè)壓力差，雖然形成，但緊急活塞因安定彈簧過強(qiáng)而難以下移； 　　4.先導(dǎo)閥桿別勁，放風(fēng)閥彈簧過強(qiáng)或?qū)驐U卡位，雖然緊急活塞兩側(cè)的壓力差大且緊急活塞也下移，但緊急活塞桿壓不開或不易壓開先導(dǎo)閥和放風(fēng)閥，所以造成不起緊急制動(dòng)作用或緊急制動(dòng)靈敏度差。 3.5.2 緊急室充風(fēng)時(shí)間不合格 原因分析： 1.緊急室充氣時(shí)間過長(zhǎng)：緊急活塞桿上的徑向限孔Ⅳ（Φ0.5）或軸向限孔Ⅲ（Φ2.3）或?yàn)V塵套被雜質(zhì)堵塞或接觸部有漏風(fēng)。 　　2.緊急室充氣時(shí)間過短：充氣限孔過大；緊急活塞桿頂部凹穴密封圈漏泄；緊急膜板穿孔，不入槽，上下活塞漏泄，制動(dòng)管壓力空氣除經(jīng)限孔向緊急室充氣外，還通過漏泄部位向緊急室充氣。 3.5.3 緊急室排風(fēng)時(shí)間不合格 原因分析： 23 1. 緊急室排氣時(shí)間過長(zhǎng)：緊急活塞桿上的橫孔過小或被臟物堵塞。 2. 緊急室排氣時(shí)間過短：緊急活塞桿上的橫孔過大或活塞桿端面與先導(dǎo)閥頂桿 上端面接觸不平，嚴(yán)重漏風(fēng)造成的；還有就是緊急膜板穿孔。 3.5.4 常用制動(dòng)時(shí)起緊急制動(dòng)作用： 原因分析： 　　1.安定彈簧弱，緊急活塞兩側(cè)形成的壓力差極易壓縮安定彈簧； 　　2.緊急活塞軸向限孔過小或被異物堵塞，當(dāng)制動(dòng)管減壓時(shí)，緊急室的壓力空氣要經(jīng)活塞桿軸向孔向制動(dòng)管逆流，但由于限孔堵塞，很快就在緊急活塞兩側(cè)形成較大的壓力差，使緊急活塞下移，產(chǎn)生緊急制動(dòng)。 3.5.5 緊急制動(dòng)后緊急管充氣時(shí)排風(fēng)口大漏 原因分析： 1.放風(fēng)閥與閥座間有夾雜物，造成制動(dòng)管壓力空氣向排風(fēng)口大漏； 2.放風(fēng)閥套內(nèi)粗糙度差，使放風(fēng)閥別勁，放風(fēng)閥彈簧過弱或折損，因此即使緊急室壓力空氣己經(jīng)全部排盡，但放風(fēng)閥仍不能恢復(fù)到原來的關(guān)閉位置； 3.先導(dǎo)閥頂桿配合太緊，阻力大，而先導(dǎo)閥彈簧和放風(fēng)閥彈簧又弱，當(dāng)緊急制動(dòng)以后，制動(dòng)管再充氣，由于放風(fēng)閥導(dǎo)向桿上的先導(dǎo)閥口不能關(guān)閉或關(guān)閉不嚴(yán)，所以放風(fēng)閥口將大量排放列車管的風(fēng)，影響列車正常運(yùn)行。 第四章 總體控制電路部分 4.1總體控制過程 鐵路列車的制動(dòng)系統(tǒng)由機(jī)車制動(dòng)裝置和車輛制動(dòng)裝置組成，它是保證列車安全運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備。其基本原理是將列車運(yùn)行的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能或其他能力，是列車能按運(yùn)行要求減速或停車，并在緊急情況下保證列車停車的安全性。按其作用原理，制動(dòng)過程可分為制動(dòng)、保壓和緩解三個(gè)過程，各種過程作用基本原理如下： 24 （1）制動(dòng)過程——列車管減壓，車輛制動(dòng)機(jī)使副風(fēng)缸內(nèi)的壓力空氣進(jìn)入制動(dòng)缸，再通過基礎(chǔ)制動(dòng)裝置，使閘瓦壓在車輪踏面上或閘片壓在制動(dòng)盤上，使車輪減速，再利用車輪和鋼軌間的摩擦力，產(chǎn)生組織列車向前運(yùn)動(dòng)的制動(dòng)力。列車管減壓可以分步減壓，以產(chǎn)生階段制動(dòng)作用。 （2）保壓過程——列車管減壓后停止繼續(xù)減壓，保持列車管、副風(fēng)缸和制動(dòng)缸的壓力不變，但摩擦系數(shù)隨速度變化而有變化，因此制動(dòng)力也有所變化。 （3）緩解過程——在制動(dòng)或保壓作用以后，司機(jī)操縱制動(dòng)控制裝置使列車管增壓，此時(shí)車輛制動(dòng)機(jī)動(dòng)作使列車管壓力空氣充入副風(fēng)缸，制動(dòng)缸壓力空氣排入大氣，從而松開閘瓦或閘片，消除輪軌間的制動(dòng)力。自動(dòng)空氣制動(dòng)機(jī)只有一次緩解作用，而使用電空制動(dòng)控制可實(shí)施分步增壓的階段緩解作用。 當(dāng)制動(dòng)閥手柄置于緩解位Ⅲ時(shí)，總風(fēng)缸的風(fēng)經(jīng)制動(dòng)閥進(jìn)到列車管（充風(fēng)增壓），并進(jìn)入三通閥，將其中的（主）活塞推至右極端（緩解位）并經(jīng)三通閥活塞套上部的“充氣溝”進(jìn)入副風(fēng)缸。此時(shí)，制動(dòng)缸經(jīng)三通閥（緩解槽和排氣孔）通大氣。如制動(dòng)缸原來在制動(dòng)狀態(tài)則可得到緩解。當(dāng)制動(dòng)閥手柄置于制動(dòng)位Ⅰ時(shí)，列車管經(jīng)制動(dòng)閥通大氣（排風(fēng)減壓），副風(fēng)缸的風(fēng)壓將三通閥（主）活塞推向左極端（制動(dòng)位），從而打 25開了三通閥上通往制缸的孔路，使副風(fēng)缸的風(fēng)可通往制動(dòng)缸，產(chǎn)生制動(dòng)作用。當(dāng)制動(dòng)閥手柄置于保壓位Ⅱ時(shí)，列車管既不通總風(fēng)缸也不通大氣，列車管空氣強(qiáng)保持不變。此時(shí)，副風(fēng)缸仍繼續(xù)向制動(dòng)缸供風(fēng)，副風(fēng)缸空氣壓強(qiáng)仍在下降。當(dāng)副風(fēng)缸的空氣壓強(qiáng)降至列車管空氣壓強(qiáng)略低時(shí)，列車管風(fēng)壓會(huì)將三通閥（主）活塞向右反推至中間位置（中立位或保壓位），剛好使三通閥通制動(dòng)缸的孔被關(guān)閉（遮斷），副風(fēng)缸停止向制動(dòng)缸供風(fēng)，副風(fēng)缸空氣壓強(qiáng)不再下降，處于保壓狀態(tài)，制動(dòng)缸空氣壓強(qiáng)不再上升，也處于保壓狀態(tài)。如在制動(dòng)缸升壓過程中將手柄反復(fù)置于制動(dòng)位和保壓位，則制動(dòng)缸空氣壓強(qiáng)變可分階段上升，即實(shí)現(xiàn)階段制動(dòng)。 氣動(dòng)控制 空氣制動(dòng)執(zhí)行 輪軌關(guān)系 4.2壓力采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 整個(gè)壓力采集系統(tǒng)分別由數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)接收單元4部分組成。數(shù)據(jù)采集單元負(fù)責(zé)采集制動(dòng)缸、列車管和副風(fēng)缸的壓力信號(hào)，數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)將檢測(cè)到的壓力信號(hào)經(jīng)過信號(hào)調(diào)理電路放大并通過A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換然后接入單片機(jī)進(jìn)行編碼并轉(zhuǎn)存到外擴(kuò)存儲(chǔ)器中。信號(hào)傳輸單元負(fù)責(zé)將外擴(kuò)存儲(chǔ)器收集的壓力數(shù)據(jù)經(jīng)過無線發(fā)射裝置傳送到中央PC進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與處理。 數(shù)據(jù)采集單元 數(shù)據(jù)處理單元