呼职院电力机车制动机讲义10制动机对车辆制动机的控制

模块十制动机对车辆制动机的控制项目一机车制动机控制车辆制动机的基础当司机控制制动管充气、减压以及保压时，不仅使机车制动机产生动作，而且制动管的压力变化沿制动管向后传播，使车辆制动机也发生缓解、制动以及保压作用。列车的制动距离、缓解和制动时的纵向动作用力也受到车辆制动机性能影响。由于车辆制动机在构造、作用原理方面与机车制动机有所不同，通过对车辆制动机的学习和了解，可以进一步地提高司机的操纵水平。目前我国铁路货车安装的车辆制动机有GK型、103型和120型制动机；客车使用的制动机有LN型、F-8型和104型等。分配阀（三通阀或控制阀）是车辆制动机的主要部件，本章先介绍104型分配阀、120型控制阀及F-8型分配阀的构造、作用原理，然后对国产“中原之星”、“中华之星”两种交流传动电动车组的制动系统作一简要介绍。项目二以三通阀为主要部件的车辆制动机的工作原理（1）客车104型空气制动机104型空气制动机是以我国上世纪70年代自行研制的104型分配阀命名的，并在客车上陆续投入使用。近年来，随着列车电空制动机的发展，在104型分配阀的基础上，通过增设电空阀、缓解风缸以及电缆等部件，成功开发了104型车辆电空制动机。—、104型空气制动机的组成104型空气制动机为二压力控制、间接作用方式的制动机，主要由104型分配阀、副风缸、工作风缸（压力风缸）、制动缸、闸瓦间隙自动调整器、远心集尘器、制动缸管、截断塞门、制动缸排风塞门等组成，如图10-1所示。图图10-1104型空气制动机制动缸；2—闸瓦间隙自动调整器；3—制动缸管；4—截断塞门；5—远心集尘器；6—104型分配阀；7—副风缸；8—工作风缸；9—制动缸排风塞门。二、104型空气分配阀构造104型分配阀由主阀、紧急阀和中间体三部分组成，如图10-2所示。1．中间体中间体用铸铁铸成长方体结构,用以安装主阀、紧急阀及构成内部通路和作用容积，并把分配阀安装于车体。中间体的垂直面上共有8个清砂孔，用螺堵拧紧，不允许有漏泄。中间体内有三个独立的作用容积:分别为1.5L的紧急室，0.6L的局减室，3.8L的容积室。紧急室通紧急阀安装座紧急室孔；容积室有两条通路，其—由安装座容积室孔r5通向主阀部均衡活塞下侧，其二由安装座容积室孔r通向主阀紧急增压阀；局减室通向主阀安装座局减室孔。中间体主阀安装座面的制动管通路L上设—直径50mm的圆孔，内装杯形滤尘器，过滤由制动管而来的压力空气中的水分、尘垢等杂质。图图10-2104型分配阀组成1—紧急阀；2—紧急阀垫；3—双头螺栓；4—中间体；5—螺堵；6—滤尘器；7—主阀垫；8—主阀。2．主阀主阀是104型分配阀中的最主要部件，它根据制动管的压力变化，控制车辆制动机实现缓解、制动、保压及紧急作用，由作用部、充气部、均衡部、局减阀、紧急增压阀等5部分组成。(1)作用部：作用部由主活塞、滑阀、节制阀和稳定装置等组成。主活塞上侧通制动管，下侧滑阀室通工作风缸，作用部的功能是根据主活塞上下两侧的制动管与工作风缸之间的压力差，主活塞带动滑阀、节制阀上下移动，构成不同的气路，产生充气、局减、制动、保压、缓解等作用。主活塞包括主活塞杆、主活塞压板、主活塞膜板、主活塞及密封圈等零件。滑阀由翅形滑阀弹簧压紧在滑阀座上，并嵌于主活塞杆上、下两肩之间，滑阀与主活塞两肩之间沿轴向有4mm间隙。节制阀嵌在主活塞杆上的节制阀槽内，由节制阀弹簧将其压紧在滑阀背面的节制阀座上，节制阀随主活塞同步移动，配合滑阀实现分配阀的各种作用。稳定装置安装于主活塞杆尾部的内腔，由稳定杆、稳定弹簧、稳定弹簧座和挡圈组成。稳定杆的顶部与滑阀下端面相接触，由于稳定弹簧有—定的预压力，使得制动管的轻微压力波动不会引起节制阀、主活塞动作，防止制动管的轻微压力波动引起主活塞动作而产生自然制动或自然缓解。(2)充气部：充气部的功能是控制对副风缸与工作风缸的充气速度，使它们保持—致，并防止副风缸压力空气逆流。充气部由充气止回阀部和充气阀部两部分构成，充气止回阀上方通充气阀室，充气止回阀下方通主活塞上部，即与制动管相通，当其下方制动管压力高于上方压力时，充气止回阀被“吹起”离开止回阀座（“吹开”），制动管压力空气流人充气阀上部。当充气阀开启时，即可向副风缸充气。副风缸充气结束时，则充气止回阀在上方空气压力和止回阀弹簧作用下关闭，可以防止在制动减压时副风缸压力空气逆流人制动管，造成局部增压，影响制动作用甚至造成自然缓解。充气活塞下方通工作风缸，上方通副风缸，当工作风缸压力高于副风缸压力时，充气活塞被顶起，充气活塞顶杆顶开充气阀，于是从充气止回阀来的制动管压力空气经开放的充气阀口充人副风缸。当副风缸与工作风缸压力接近相同时，在充气活塞、充气阀的自重及充气阀弹簧作用下，充气阀下移关闭阀口，停止了制动管向副风缸充气，这样即协调了副风缸与工作风缸充气速度。(3)均衡部均衡部的功能是根据容积室的压力变化，控制制动缸的排气、充气和保压作用。均衡部由均衡阀（作用阀）部和均衡活塞部两部分构成。均衡阀与均衡阀杆用销子联接，以使均衡阀动作灵活，容易与均衡阀座关闭严密。均衡阀室装滤尘套，过滤副风缸进入主阀体的压力空气中的杂质。均衡阀弹簧室经阀体暗道通制动缸。均衡活塞杆上半部设有轴向中心孔，中部4个径向孔经阀体暗道通向大气，在径向孔上、下设两道密封圈以防止制动缸压力空气漏人大气。均衡活塞下部经阀体暗道通向容积室。铜质缩堵Ⅱ以螺纹形式拧在均衡活塞上部通向制动缸的阀体暗道上，将制动缸与均衡活塞上部连通，使制动缸压力与容积室压力同步、稳定变化。制动缸的排气、充气和保压作用对应均衡阀的的三种开闭状态，均衡阀的开闭状态由均衡活塞相应的位置控制，均衡活塞的位置由均衡活塞上下两侧的压力差控制。制动缸的排气作用：当容积室压力小于制动缸压力时，制动缸空气压力推动均衡活塞下移，使均衡活塞杆上端口脱离均衡阀，制动缸压力空气经均衡活塞杆上端口、轴向孔、径向孔d5以及均衡部排气口d6排向大气。制动缸的充气作用：当容积室压力高于制动缸压力时，容积室空气压力推动均衡活塞上移，均衡活塞杆顶开均衡阀，使得副风缸压力空气经均衡阀口充到制动缸；同时进入均衡阀弹簧室及均衡活塞上方（经缩堵II）。制动缸的保压作用：当容积室空气压力大致等于制动缸空气压力时，在均衡阀弹簧室制动缸压力、均衡阀弹簧的伸张力作用下，均衡阀推均衡活塞杆下移，均衡阀与均衡阀座密贴，关闭了副风缸向制动缸充气的通路。此时均衡活塞杆顶部与均衡阀仍密贴，均衡阀和均衡活塞杆上端部之间的作用力大小大致为均衡阀弹簧室制动缸压力所产生，制动缸排气通路未开通，形成制动缸保压状态。(4)局减阀局减阀的功能是在制动作用刚开始阶段，使制动管的部分压力空气经局减阀充人制动缸，使制动管产生局部减压，加快后部车辆产生制动作用，以提高制动波速，改善制动性能，同时本车制动缸压力获得跃升，缩短空走距离。局减阀位于作用部与均衡部之间，由局减阀、局减阀活塞及局减阀弹簧等构成，局减阀盖上有Φ3轴向孔使局减活塞外侧室通大气，在局减活塞外移时消除空气背压，使局减阀开闭灵活。局减阀盖将压圈和局减膜板紧固于主阀体上，毛毡被局减阀弹簧紧压在阀盖轴心孔内，防止杂质侵入。局减阀套上有8个Φ1径向孔，经阀体暗道通滑阀座上的局减阀孔。局减阀杆缩颈处有两个Φ3径向孔经轴向孔及均衡阀下方通制动缸。局减阀的作用原理：平时在局减阀弹簧伸张作用下，局减活塞与局减阀向内侧移动，局减阀开放，即开通滑阀座局减阀孔到制动缸的通路，这样在制动作用开始阶段，使制动管压力空气经局减阀充人制动缸，产生所谓的第二阶段局部减压作用，提高制动波速。当制动缸压力（也即局减活塞内侧压力）达50～70kPa时，局减阀被推动外移压缩局减阀弹簧，局减阀关闭，即切断制动管向制动缸充气的局部减压通路，第二阶段局部减压作用结束。(5)紧急增压阀紧急增压阀的功能是在紧急制动时提高制动缸的压力，产生紧急增压作用，以获得更大的制动力，缩短制动距离，确保旅客列车的安全。增压阀套压入主阀体内，有8个Φ1径向孔f5经阀体暗道通副风缸。增压阀上方通制动管，下方空腔通容积室和滑阀座上的容积室孔。中部两个Φ3径向孔与轴向孔相通。在增压阀上套装两个Φ24密封圈，用以防止副风缸、制动管及容积室之间漏泄窜气。通常，在制动管压力与增压阀弹簧作用下增压阀处于下方闭位置，增压阀套上的小孔f5处在增压阀上两道密封圈之间，使副风缸、容积室不相通。在紧急制动时，增压阀上部的制动管压力急剧下降，而下部容积室压力迅速上升，当容积室空气压力与制动管空气压力形成的压力差能克服增压阀弹簧反力、增压阀自重及移动阻力时，增压阀上移，增压阀套上的小孔f5从增压阀密封圈下方露出来，使副风缸与容积室相连通，这时工作风缸和副风缸都向容积室充气，容积室实现增压作用。由容积室控制的制动缸也实现了增压作用。3．紧急阀紧急阀的功能是在紧急制动初期，引起强烈的制动管紧急局部减压，提高紧急制动波速，提高列车制动机紧急制动的可靠性，改善紧急制动性能。紧急阀由紧急活塞部和放风阀部两部分构成。紧急活塞上方经阀体暗道通紧急室，紧急活塞下方及放风阀导向杆下方与制动管相通。紧急活塞杆顶端圆孔中嵌装Φ16异形密封圈，稍突出顶面，平时在安定弹簧弹力的作用下，紧急活塞上移处于极限位置，使密封圈与紧急阀上盖密贴。紧急活塞空心杆中部设—轴向缩孔Ⅲ，上部设—径向缩孔Ⅳ，下部设—径向缩孔V。紧急活塞处于上方极端位置时，活塞杆下端距离关闭的放风阀面有4mm间隙。紧急阀体用铸铁制成，在安装面的大孔内装有—个滤尘网，滤除空气中的杂质。在阀体的排大气口处设有排气保护罩垫，以防尘埃侵入。缩孔Ⅲ用以控制紧急室压力空气向制动管逆流速度，以保证常用制动的安定性，同时保证紧急制动的灵敏度。缩孔Ⅳ用以限制制动管向紧急室的充气速度，防止紧急室过充气引起意外紧急制动。缩孔V用以限制紧急制动后紧急室排气速度，在15s内放风阀开放，防止紧急减压被中止，造成列车产生剧烈的纵向冲动和断钩等事故的发生。三、104型分配阀的作用原理 104型分配阀的作用由充气缓解位、常用制动位、制动保压位、紧急制动位来实现。（一）充气缓解位制动管充气增压时，压力空气进入中间体后—路经滤尘器进人主阀，另—路经滤尘网进人紧急阀。1．主阀作用制动管压力空气充入主活塞的上腔，主活塞上侧压力增大，主活塞在两侧压力差的作用下带动节制阀、滑阀下移，到达下方的极端位置，即为充气缓解位。（1）工作风缸充气：制动管压力空气经滑阀座上的制动管充气孔、滑阀上的充气孔，向工作风缸充气，同时到达充气部充气活塞的下方，顶起充气活塞，通过充气活塞顶杆将充气阀“顶开”。（2）副风缸充气：制动管压力空气经“吹开”的充气止回阀、“顶开”的充气阀向副风缸充气。工作风缸的充气通过充气部间接地控制实现了副风缸的充气。当副风缸压力与工作风缸压力接近平衡时，在充气阀弹簧作用下，充气阀下移关闭，也就停止了向副风缸充气。增压阀套径向孔f5与副风缸相通，作好了紧急增压作用的准备。（3）容积室排气：容积室压力空气经滑阀座容积室孔r2、滑阀缓解联络槽d1及滑阀座缓解孔d2排向大气d3，容积室压力下降到零。 （4）制动缸排气：容积室排气引起均衡活塞下方的压力下降。均衡活塞上下侧压力差推均衡活塞下移，使均衡活塞杆上端口脱离均衡阀，制动缸压力空气→均衡活塞杆轴向孔→径向孔d5→均衡部排气口d6→大气，制动缸开始缓解，可见容积室缓解控制制动缸的缓解。初充气时，上述缓解气路存在，但因各容器无压力空气，故排气口均无排气现象。由于104分配阀为二压力机构，所以只要制动管增压，主活塞均下移至充气缓解位，容积室压力空气就会排完，制动缸压力空气也随着排完。所以104分配阀只能一次缓解（直接缓解），而无阶段缓解。2．紧急阀作用 在安定弹簧和制动管压力空气共同作用下，紧急活塞被压到上方极限位，使活塞杆顶部密封圈与紧急阀上盖密贴，制动管压力空气只能经紧急活塞杆轴向孔缩孔Ⅲ、径向孔缩孔IV向紧急室充气。缩孔Ⅳ限制了向紧急室的充气速度，防止了紧急室的过充气。制动管的压力空气同时进人放风阀弹簧室，抵消安定弹簧室压力空气作用在放风阀上方的压力，则放风阀依靠放风阀弹簧作用与放风阀座密贴关闭。 （二）常用制动位 当制动管常用制动减压时，主活塞在两侧压力差作用下分阶段带动节制阀、滑阀上移，最后到达上极限位置，形成制动作用。在主活塞上移过程中，先后产生两阶段局减作用。第一段局减作用是制动管压力空气经滑阀、节制阀充入中间体内的局减室，第二段局减作用是制动管压力空气经滑阀、局减阀进入制动缸。1．第—段局减作用当制动管常用制动减压时，工作风缸的压力空气来不及向制动管逆流，当主活塞两侧形成—定的压力差后，能克服受压缩稳定弹簧的反力、自重以及节制阀的所受到的摩擦阻力上移，直至主活塞杆下肩与滑阀接触而止；因滑阀与滑阀座之间静摩擦阻力较大，滑阀未动，形成第—段局减作用（简称—段局减）。第—段局减通路：制动管压力空气→滑阀座制动管局减用孔l3→滑阀局减孔l6→节制阀局减联络槽l10→滑阀局减室孔l7→滑阀座局减阀孔jul→主阀安装面局减室孔ju→中间体内局减室Ju，再经主阀安装面上的缩堵I（Ф0.8）排向大气，使制动管产生了第一段局减作用。局减作用的可以提高制动波速。同时节制阀关闭了滑阀上的充气限制孔，截断了工作风缸到制动管的逆流通路，露出了滑阀上的制动孔r1，为制动作用作好了准备。2．第二段阶段局减作用以及制动作用第一段局减作用使主活塞上下两侧迅速形成更大的压力差，此压力差能克服滑阀与滑阀座之间的摩擦阻力，推动主活塞带动节制阀、滑阀上移到上极限位，即制动位。第一段局减通路被滑阀切断，一段局减作用结束，第二段局减作用与制动作用同时产生。主活塞带动节制阀、滑阀上移到制动位后，沟通如下通路：（1）第二段局减通路：制动管压力空气→局减阀→制动缸，形成了制动管的第二段局减作用。由于制动作用也同时产生，该局减作用将制动管的压力空气（与副风缸压力空气一起）送人制动缸。制动缸压力获得初跃升，第二阶段局减作用与第一段局减作用一起提高了制动波速，有效地减轻了列车制动时的纵向冲动。当制缸压力达50~70kPa时，局减活塞压缩局减阀弹簧，关闭局减阀套上径向孔z2，第二阶段局减压作结束。 （2）容积室充气：工作风缸压力空气→增压阀下部→容积室，使容积室增压。（3）制动缸充气：容积室增压后，其空气压力推动均衡活塞上移，顶开均衡阀，副风缸压力空气→均衡阀口→制动缸，制动缸压力增大，本车制动力增大。3．紧急阀作用制动管施行常用制动减压时，紧急室压力空气经紧急活塞杆上端口、轴向缩孔Ⅲ向制动管逆流，紧急活塞处于“悬浮”状态，即紧急活塞杆上端脱离上阀盖，紧急活塞杆下端不接触放风阀，以保证常用制动的安定性。（三）制动保压位当制动管停止减压而保压时，主活塞上侧的制动管压力保压，由于作用部仍处于制动位，工作风缸继续向容积室充气，容积室压力上升，制动缸压力也随容积室压力上升而上升。工作风缸压力继续下降，即主活塞下侧工作风缸空气压力继续下降。当主活塞上下两侧空气压力接近平衡时，在主活塞及节制阀的自重及稳定弹簧伸张力作用下，主活塞带动节制阀下移，滑阀不动，主活塞杆上肩部与滑阀上端面接触而停止，形成了作用部的制动保压位。1．容积室的保压作用：节制阀遮住滑阀背面的制动孔r1,切断工作风缸向容积室充气的通路，工作风缸停止了减压，容积室停止了增压，形成了容积室的保压作用。2．制动缸的保压作用：容积室保压后，均衡活塞下侧也形成保压。副风缸经均衡阀口继续向制动缸充气，当制动缸压力上升到与均衡活塞下侧的容积室压力大致相等时，在均衡阀弹簧的弹力作用下，作用阀推作用活塞杆下移与作用阀座密贴，关闭了副风缸向制动缸充气的通路。形成制动缸保压状态。3．自动补风作用:当制动缸因漏泄等原因压力下降时，均衡活塞上侧的压力下降，均衡活塞两侧作用力失去保压位的平衡，均衡活塞下侧的容积室压力推均衡活塞上移，重新顶开均衡阀使副风缸向制动缸充气。当制动缸压力恢复到与容积室压力的重新平衡，均衡阀再—次关闭，实现了制动力不衰减的性能。在制动管减压量小于最大有效减压量时，制动保压后，操纵制动管减压，主活塞两侧形成压力差带动节制阀克服稳定弹簧反力上移，又恢复了工作风缸向容积室充气，容积室增压导致制动缸增压。司机分阶段操纵制动管减压、保压，则作用部控制容积室分阶段增压、保压，再通过均衡部控制动缸分阶段增压、保压的过程，称为阶段制动。（四）紧急制动位1．主阀作用制动管紧急减压，除紧急增压阀作用外，主阀的作用与常用制动相似。当然，由于紧急时制动管减压速度极快，相应主阀各部动作也更加迅速。紧急增压阀作用：紧急制动时，工作风缸经增压阀下部向容积室充气，当增压阀下侧的压力能克服增压阀上方制动管剩余压力、增压阀弹簧反力以及增压阀自重和移动阻力时，增压阀被推动上移，增压阀下部密封圈处于增压阀套径向孔上方位置，紧急增压阀呈开放状态。副风缸也开始经增压阀套径向孔f5向容积室充气，实现了容积室增压，则均衡部控制制动缸实现了紧急制动增压作用。此时，工作风缸、副风缸、容积室、制动缸四个容器相互沟通。四容器压力最终达到相互平衡，制动缸压力较常用制动时最大压力增压10％～15％（受副风缸的容积大小影响）。2．紧急放风作用制动管急剧减压，紧急活塞下方压力迅速下降，由于紧急室压力空气经缩孔Ⅲ向制动管逆流不及，在紧急活塞上、下两侧迅速形成较大压力差，紧急活塞克服安定弹簧反力下移，使紧急活塞杆下端口与放风阀接触，导致紧急室压力空气只能经缩孔Ⅲ、缩孔V向制动管逆流。由于缩孔V直径更小，使逆流速度更慢，造成紧急活塞两侧的压力差骤增，紧急活塞克服安定弹簧、放风阀弹簧的反力下移，紧急活塞杆顶开放风阀。制动管的压力空气经放风阀口排向大气，产生制动管紧急排气作用，提高紧急制动波速。放风阀开放后，紧急室的压力空气只能经缩孔V逆流排向大气，在紧急室的压力作用下，大约15s时间内，放风阀一直处于开放状态。确保紧急制动停车后才能充气缓解，防止列车产生剧烈的纵向动力作用和断钩等事故的发生。（2）货车120型空气制动机120型制动机上采用了很多制动新技术来适应重载货物列车的运用需求。目前，120型空气制动机已成为我国铁路货车的主型制动机，为铁路货运向高速重载方向发展发挥着巨大的作用。一、120型空气制动机的组成120型空气制动机用在新造货车上，由远心集尘器、制动支管、120型控制阀、比例阀、空重车阀、副风缸、加速缓解风缸、降压风缸、制动缸及摇枕接触板等组成。其构造如图10-4所示。图7-4图7-4120型空气制动机二、120型空气控制阀的构造120型控制阀由中间体、主阀、半自动缓解阀和紧急阀等四部分组成。1．中间体中间体用铸铁制成长方体结构，把120型控制阀安装于车体，并且用以安装主阀、紧急阀及空气管路。中间体上安装有制动管，副风缸管，制动缸管以及加速缓解风缸管，内有两个独立的空腔：1.5L的紧急室与0.6L的局减室。2．主阀主阀是120型控制阀的关键部件，它的功能是根据制动管的压力变化，控制制动机实现缓解、制动、保压及紧急作用，由作用部、减速部、加速缓解阀、局减阀和紧急二段阀五部分组成。如图10-5所示。(1)作用部作用部主要由主活塞、滑阀、滑阀弹簧、节制阀、节制阀弹簧、稳定装置等组成，主活塞上侧通制动管，下侧滑阀室通副风缸。作用部的功能是：主活塞受制动管与副风缸之间的压力差推动，带动滑阀、节制阀上下移动以产生缓解、局减、制动、保压等作用。主活塞包括主活塞杆、主活塞压板、主活塞膜板、主活塞及密封圈等零件。滑阀嵌于主活塞杆上、下两肩之间，与主活塞两肩之间沿轴向有6mm间隙。节制阀嵌在主活塞杆节制阀槽内，由节制阀弹簧将其压紧在滑阀背面，节制阀随主活塞同步移动，配合滑阀实现120型控制阀的各种作用。稳定装置安装于主活塞杆尾部，由稳定杆、稳定弹簧等组成，使作用部具有一定的稳定性。(2)减速部减速部由减速弹簧套和减速弹簧组成，在制动管充气缓解时，根据列车前后部车辆制动管局部增压速度的不同，抑制列车前部车辆副风缸充气速度，即抑制前部车辆副风缸充气对制动管的分流效应，提高列车后部制动管增压速度（缓解波速），以缓和前后部车辆因缓解作用不一致所引起的纵向动力作用。(3)加速缓解阀加速缓解阀由加速缓解阀套、夹心阀、加速缓解阀弹簧、顶杆和加速活塞等组成，加速缓解阀设一个止回阀部，由止回阀、止回阀弹簧、止回阀座等组成。加速活塞左侧通大气，右侧经主阀体暗道与滑阀座上缓解孔相通，并经缩孔堵Ⅱ通制动缸排气口。(4)局减阀局减阀主要由局减阀、局减阀弹簧、局减阀套、局减活塞等构成。其用途产生制动管第二段局部减压，以提高制动波速；同时，在制动作用初始阶段，可使本车制动缸压力快速上升，缩短空走时间。平时局减阀处于内侧开放位置，当作用部移到制动位时，沟通制动管与制动缸，产生制动管二段局部减压。当制动缸压力达50～70kPa以上，局减阀随局减活塞外移将局减阀套径向孔遮住，局减阀处于关闭状态。图10-5图10-5120型控制阀主阀1—主阀体；2—主阀下盖；4—缩孔堵Ⅷ；6—二段阀；7—二段阀套；8—二段阀弹簧；9—缩孔堵Ⅶ；10—滑阀；11—主活塞杆；12—主活塞；13—主活塞压板；14—主活塞膜板；15—密封圈；16—塞堵；17—主阀上盖；18—主活塞压板螺母；20—滑阀套；21—滑阀弹簧；23—节制阀；24—节制阀弹簧；25—滑阀弹簧销；26—稳定杆；27—稳定弹簧；29—减速弹簧套；30—稳定弹簧座；31—挡圈。32—减速弹簧；3、5、19、22、28—O形密封圈。(5)紧急二段阀紧急二段阀主要由二段阀、二段阀套、二段阀弹簧等组成，当使用Φ254制动缸时，二段阀轴向孔内拧上Φ2.2的缩孔堵Ⅷ。二段阀上方弹簧室通制动管，二段阀下部空腔沟通制动缸和半自动缓解阀。当作用部进入制动状态时，紧急二段阀在副风缸和制动缸之间构成一大一小两通路：Z5→二段阀三棱形杆与二段阀套之间空隙→Z6为大通路；Z5→二段阀下部空腔→二段阀轴向孔（缩孔堵Ⅷ）→中部径向孔→Z6为小通路。3．紧急阀120型控制阀的紧急阀与104阀紧急阀相比，增加了先导阀机构用以提高紧急制动灵敏度及紧急制动波速，其余结构大同小异。制动管经缩孔堵Ⅵ（Ф1.0）通放风阀弹簧室。当制动管紧急排风时，紧急活塞杆下移顶开先导阀（背压较放风阀为小），放风阀弹簧室内压力空气排向大气。因缩孔Ⅵ的限制，紧急活塞下腔的制动管压力空气来不及充入放风阀弹簧室，放风阀下方背压急剧下降，放风阀上下两侧产生压力差，放风阀迅速被推开，制动管的压力空气经放风阀口排向大气。4．半自动缓解阀（简称缓解阀）半自动缓解阀为方便人工缓解车辆制动机而设，缓解阀由手柄部和活塞部组成。手柄部由手柄、手柄座、手柄座套、顶杆座、顶杆（两套）、止回阀座（两套）、止回阀（两套）、止回阀弹簧（两套）等组成。活塞部由缓解活塞、缓解阀弹簧、缓解活塞杆套、排气阀、上阀座、下阀座等组成。人为拉动缓解阀手柄，等到主阀排气口或缓解阀活塞部下方排气口开始排气后，松开拉杆，制动缸压力空气就会自动地排完，实现制动机缓解；如果一直拉住拉杆，制动系统的压力空气将全部排出。三、120型空气控制阀的作用原理120型空气控制阀的缓解、制动、保压等基本作用是由充气缓解位、减速充气缓解位、常用制动位、制动保压位及紧急制动位来实现的。120型控制阀构造图如图7-6所示。充气缓解位制动管充风时，压力空气经中间体进入主阀和紧急阀。1．主阀作用进人主阀的压力空气经主阀体内孔道及通路到主活塞上部，将主活塞压下，主活塞带动节制阀、推动滑阀下移。由于后部车辆制动管增压速度较慢，主活塞两侧形成的压力差较小，主活塞杆尾部接触减速弹簧套，不压缩减速弹簧，主活塞一直停留在该位置，形成了作用部的充气缓解位。(1)制动缸排气：由于在充气缓解位，滑阀上的缓解联络槽z2把滑阀座上的制动缸孔z1，和缓解孔z3连通，则形成制动缸通大气的通路：制动缸→紧急二段阀→半自动缓解阀活塞部→滑阀座z1孔→滑阀上的缓解联络槽z2→滑阀座z3孔→加速活塞外侧Z3→缩孔堵Ⅱ→主阀排气口D1→大气。初充气时，上述缓解气路存在，但制动缸无压力空气，主阀排气口不排气。(2)加速缓解作用：再充气时，制动缸压力空气经加速活塞右侧排向大气，由于缩孔堵Ⅱ的节流效应，加速活塞外侧空气压力上升，将加速活塞推向内移，推加速缓解夹心阀离开加速缓解阀座，加速缓解风缸的压力空气→止回阀上部空腔→吹开止回阀→止回阀口→加速缓解阀内侧空腔H3→加速缓解阀口→加速缓解阀套径向孔→加速缓解阀外侧空腔→制动管，形成了制动管局部增压作用，提高缓解波速，缓和长大列车低速缓解时的纵向动力作用。当制动缸的压力空气排人大气后，Z3腔压力逐渐消除，加速缓解阀弹簧推夹心阀关闭。初充气时，加速缓解风缸没有压力空气，并且制动缸无压力空气，加速缓解阀部不能产生动作，故加速缓解气路不存在。(3)副风缸充气：制动管→滑阀座制动管充气孔l1→滑阀充气孔l4→滑阀室F1→暗道f→副风缸以及半自动缓解阀的副风缸排气止回阀弹簧室。 (4)加速缓解风缸充气：制动管～滑阀座制动管充气孔l1～滑阀充气孔l4～滑阀室F1～滑阀加速缓解风缸充气孔f2～滑阀座上加速缓解风缸孔h1～加速缓解风缸。应注意，在再充气开始时，加速缓解风缸压力空气经上述通路向滑阀室逆流，当加速缓解风缸压力与副风缸压力相平衡后，制动管充人滑阀室的压力空气开向加速缓解风缸充气，直至充至定压。(5)主阀的局减阀：局减阀在制动缸的压力作用下处于关闭位置。当制动缸压力降至20kPa时开启，为再次制动做好二段局减的准备。(6)主阀的紧急二段阀：紧急二段阀弹簧室内的制动管空气压力及二段阀弹簧的伸张力使紧急二段阀处于下方开放位置。2．紧急阀的作用制动管压力空气进入紧急阀的紧急活塞下侧，使紧急活塞杆上端密封圈与紧急阀上盖密贴，制动管的压力空气→紧急活塞杆轴向中心孔→缩孔Ⅲ→缩孔Ⅳ→紧急室，紧急室充气。由于缩孔Ⅳ的作用，防止了紧急室过充气而引起意外紧急制动。制动管压力空气还经缩孔堵Ⅵ进入放风阀弹簧室，使放风阀上下侧所受到制动管的压力相互抵消，在放风阀弹簧和先导阀弹簧作用下，放风阀和先导阀处于关闭状态。（二）减速充气缓解位制动管充气增压时，前部车辆由于制动管增压较快，主活塞上、下两侧迅速形成较大压力差，主活塞带动节制阀、滑阀迅速下移，越过充气缓解位，压缩减速弹簧到下极限位，形成减速充气缓解位。减速充气缓解作用与充气缓解作用空气通路基本一样，不同之处：1．副风缸减速充气：制动管→滑阀减速充气孔l3→滑阀室→副风缸。2．加速缓解风缸减速充气：制动管→滑阀减速充气孔l3→滑阀室→……→加速缓解风缸。由于减速充气孔较充气孔孔径为小，因而列车前部车辆充气对制动管的分流效应减弱，列车后部车辆充气速度被提高，前后部车辆的充气缓解时间差缩短，有效地提高了缓解波速，减轻低速缓解时的纵向动力作用。充气一段时间后，主活塞上下两侧压力差减小，减速弹簧伸张，主活塞连同滑阀、节制阀被推到充气缓解位。减速充气缓解位的其它通路及作用与充气缓解位相同。（三）常用制动位制动管常用制动减压时，主阀和紧急阀分别产生如下作用过程。1．第一段局减作用制动管常用制动减压时，副风缸（加速缓解风缸）压力空气来不及经充气通路向制动管逆流，主活塞两侧形成一定的压力差，克服稳定弹簧反力、自重及移动阻力带动节制阀上移，而滑阀保持不动。节制阀遮断逆流通路，并且沟通第一段局减气路：制动管→l2→l5→l6→ju1→ju2→局减室,同时经缩孔Ⅰ排向大气。2．第二段局减作用及制动一段局减产生后，主活塞两侧压力差迅速增大，能够克服滑阀与滑阀座间的摩擦力后，主活塞带动节制阀、滑阀移到上极限位，即制动位，第一段局减作用结束，产生第二段局减作用与制动作用。(1)第二段局减作用作用部到达制动位后，沟通了如下气路：制动管压力空气→滑阀座局减阀孔→局减阀套径向孔→局减活塞内侧室→制动缸，形成了制动管的第二阶段局部减压。当制动缸压力达50~70kPa时，局减活塞压缩局减阀弹簧右移关闭，第二段局部减压作用结束。(2)制动缸充气作用部到达制动位后，副风缸向制动缸充气的通路也开放：副风缸→滑阀室F1→滑阀制动孔f3→滑阀座制动缸孔z1→半自动缓解阀活塞部空腔Z1→二段阀空腔Z5→二段阀套径向孔空腔Z6→制动缸。第二段局减结束后，局减阀在制动缸压力作用下一直处于关闭状态。常用制动时，紧急二段阀上方的压力与二段阀弹簧弹力之和大于其下部的制动缸压力，故二段阀处于下方位置。3．紧急阀的作用制动管常用制动减压时，紧急室压力空气经缩孔Ⅳ、缩孔Ⅲ向制动管逆流，使紧急活塞上下两侧的压力差较小，紧急活塞稍下移后即停止，然后紧急室压力空气经紧急活塞杆轴向中心孔及缩孔Ⅲ向制动管逆流。缩孔Ⅲ可保证在常用制动减压时，紧急活塞两侧的压力差不能压缩安定弹簧继续下移，紧急活塞处于“悬浮”状态，加之紧急活塞杆的下端口与先导阀顶杆之间有3mm的间隙，确保先导阀和放风阀关闭，紧急阀不产生紧急排气作用，保证了制动机常用制动的安定性。（四）制动保压位制动管停止减压时，作用部仍处于制动状态，副风缸压力空气继续向制动缸充气，使副风缸压力继续下降，滑阀室的压力也随之下降。当副风缸压力降至与制动管压力大致相等时，在主活塞、节制阀自重及稳定弹簧伸张力作用下，主活塞杆带动节制阀下移，当主活塞杆的上肩接触滑阀时停止，滑阀不动。此时，节制阀遮断了副风缸向制动缸充气的通路，副风缸停止减压，制动缸停止增压，即实现了制动保压作用。制动保压位时，节制阀露出了滑阀背面的副风缸充气孔f1和加速缓解风缸充气孔f2，则副风缸与制动管经眼泪孔f4（呼吸小孔）相通，作用是：①当制动管轻微漏泄时，副风缸压力空气经眼泪孔向制动管逆流，防止主活塞上移到制动位，引起列车制动力持续增加。②当副风缸轻微漏泄时，制动管经眼泪孔向副风缸补充压力空气，防止主活塞下移到充气缓解位，引起自然缓解，列车制动力减小。（五）紧急制动位1．紧急二段阀的作用制动管紧急减压时，除紧急二段阀外，主阀各部分的作用，均与常用制动相似，只是动作更迅速，且两个阶段局减作用效果不明显，制动缸得到最大压力。由于制动管紧急减压，副风缸先经二段阀的大、小通路向制动缸充气，制动缸压力迅速上升。当二段阀下部制动缸压力跃升到能克服二段阀弹簧反力、二段阀弹簧室的制动管剩余空气压力以及二段阀自重和移动阻力时，二段阀上移，其下部密封圈与二段阀套密贴，关闭副风缸通制动缸的大通路，进入二段阀下腔的副风缸压力空气只能经缩孔Ⅷ充人制动缸，使制动缸压力上升变缓，紧急制动制动缸压力上升过程就分为先快后慢两阶段，有效地缓和长大货物列车在紧急制动时的纵向冲动。2．紧急制动放风作用制动管急剧减压，紧急活塞下方压力迅速下降，由于紧急室压力空气经缩孔Ⅲ向制动管逆流不及，在紧急活塞上、下两侧迅速形成较大压力差，紧急活塞克服安定弹簧反力下移，使紧急活塞杆下端口与放风阀接触，导致紧急室压力空气只能经缩孔Ⅲ、缩孔V向制动管逆流。由于缩孔V直径更小，使逆流速度更慢，造成紧急活塞两侧的压力差骤增，紧急活塞克服安定弹簧的反力下移，紧急活塞杆下移顶开先导阀，放风阀弹簧室内压力空气排向大气。因缩孔Ⅵ的节流限制，紧急活塞下腔的制动管压力空气来不及充入放风阀弹簧室，放风阀背压急剧下降，放风阀上下两侧产生压力差，放风阀迅速被推开，制动管的压力空气经放风阀口排向大气，形成制动管紧急放风，确保列车制动机的紧急制动作用的产生，提高制动波速。紧急放风作用产生后，紧急室压力空气只能经缩孔V限制排向大气，需15s左右才能排完。在紧急室压力作用下，放风阀一直被紧急活塞推在下方开启位置，确保施行紧急制动后，必须在列车停车以后方可充气缓解，防止没有停车就进行充气缓解而造成列车产生剧烈的纵向冲动和可能造成的断钩事故。（六）半自动缓解阀的作用原理1．半自动缓解阀非工作状态无论主阀处于制动或缓解状态，只要不拉缓解阀手柄时，缓解阀就不动作，只提供制动缸充气或制动缸排气的通路。手柄部上方2个止回阀在止回阀弹簧弹和压力空气作用下关闭。缓解活塞上腔D3与大气一直相通，下腔经缓解活塞杆套中部的径向孔c、缓解活塞杆套外围空腔B、阀体孔道b通手柄弹簧室A，再经手柄与手柄座套的间隙通大气。缓解活塞上下腔均通大气，在缓解弹簧作用下下移，排气阀与下阀座密贴，形成通路：滑阀座上制动缸孔z1～空腔Z1～空腔Z5～紧急二段阀部～空腔Z6～制动缸。2．半自动缓解阀的单独缓解作用制动后若希望单独排放本车制动缸压力，可拉半自动缓解阀手柄来实现，有两种情况：（1）当制动管减压量未超过最大有效减压量时此时，副风缸与制动管压力大致相等，作用部处于制动保压位。拉动缓解阀手柄，顶杆上移，顶杆先顶开副风缸排气止回阀，（如拉足手柄，则加速缓解风缸排气止回阀也被顶开）。副风缸压力空气→手柄部F6→排气止回阀口→弹簧室A→拉倾斜的手柄与空套间隙→大气。副风缸压力下降，主活塞被制动管压力空气推向下移到充气缓解位，制动缸压力空气经缓解通路从主阀排气口D1排向大气。此时放下缓解阀手柄，制动缸压力空气会继续经缓解气路从主阀排气口D1一直排完，实现缓解作用。（2）当制动管减压量超过最大有效减压量时此时制动管压力低于副风缸压力，因而作用部主活塞仍处在制动位。拉动缓解阀手柄，上移，顶杆先顶开副风缸排气止回阀，（如拉足手柄，则加速缓解风缸排气止回阀也被顶开）。副风缸压力空气经止回阀口进人手柄弹簧室A，一方面，压力空气经拉倾斜的手柄与空套间隙排向大气；另一方面，副风缸压力空气→弹簧室A→阀体暗道b→缓解活塞杆套空腔B→缓解阀套中部径向孔c→缓解活塞下腔C。压力空气推动缓解活塞上移。缓解活塞杆带动下部排气阀离开下阀座上移关闭上阀口，同时开通下阀口。制动缸的压力空气→Z6→紧急二段阀通路→Z5→缓解阀活塞部下部空腔Z5→排气阀下阀口→缓解阀排气口D4→大气。制动缸的压力空气经缓解阀排气口D4一直排完实现缓解。缓解活塞上移后，副风缸压力空气→滑阀座上制动缸孔z1→活塞部空腔Z1→e孔→缓解活塞下腔C，使缓解活塞一直“锁”在上方上方位置。制动管再充气时，主活塞下移到充气缓解位，缓解活塞下腔的压力空气经缓解通路排向大气，缓解活塞在缓解阀弹簧作用下下移，恢复到非工作状态。3．半自动缓解阀的排放系统压力空气作用如果要排掉制动系统的全部压力空气，须一直拉住缓解阀手柄，使副风缸、加速缓解风缸的压力空气经手柄座套间隙排向大气，制动管的压力空气也会经主阀排气口D1或者缓解阀排气口D4排出。项目三以分配阀为主要部件的车辆制动机的工作原理F8型空气制动机主要由F8型分配阀(简称F8阀)、制动管、截断塞门、远心集尘器、副风缸、工作风缸和制动缸等组成。F8型分配阀是F8型客车空气制动机及F8型电空制动机中的重要部件，车辆的制动、缓解、保压等作用是通过它来实现的。F8型分配阀采用“橡胶模板活塞—柱塞”结构，具有良好的密封效果。F8型空气制动机是二、三压力混合机构的制动机。F8阀的主阀是直接作用方式的三压力阀，因而具有阶段缓解性能。但是，只要把“转换盖板”由“阶段缓解位”换置到“一次缓解位”，它又能与二压力阀混编连挂。一、F8型分配阀的构造F8型分配阀由主阀部、辅助阀部和中间体(管座)三部分构成。(一)中间体中间体是一个呈六面体的铸铁件。除了作为主阀、辅助阀及各连接管路的安装座，还在中间体内设有各种暗道通路和空腔，直接参与F8型分配阀的作用。中间体内有两个空腔：3L的辅助室和0．8L的局减室。(二)主阀部F8型分配阀的主阀部由主阀、充气阀、限压阀、副风缸充气止回阀、局减阀、转换盖板等组。1．主阀主阀是三压力机构阀，主要由大活塞、小活塞、位于小活塞上方的主阀杆、均衡阀和位于大活塞下方的空心柱塞、缓解阀等组成。大活塞上、下腔分别通制动管和工作风缸，小活塞上、下腔分别通制动缸和大气。主阀的功能是通过比较制动管、制动缸与工作风缸压力空气作用在大活塞、小活塞上向下和向上的合力大小，以产生缓解、制动、保压作用。(1)缓解作用：当制动管增压时，制动管、制动缸压力空气（通过大、小活塞间的顶杆传递）作用在大活塞上的向下的合力大于工作风缸压力空气作用在大活塞上向上的力，使大活塞向下移动，主阀下方的空心柱塞下移顶开缓解阀，使制动缸压力空气经排气弯头排向大气，产生缓解作用。(2)局减作用：在制动管压力下降，大活塞、空心柱塞开始向上移动时，大活塞上方制动管与局减阀间的通路开放，制动管的压力空气经空心柱塞上的中心孔、径向孔，“吹开”局减止回阀，进人中间体内的局减室，使制动管发生局部减压作用，促进主阀迅速动作进人制动位。(3)制动作用：当制动管减压时，主活塞上方的空气压力下降，主活塞上下两侧形成一定的压力差，在工作风缸压力空气的作用下，主阀杆随大、小活塞上移顶开均衡阀，副风缸压力空气→均衡阀下方→限压阀→制动缸，产生制动作用。(4)保压作用：制动管停止减压（阶段缓解时为停止增压）时，制动缸压力还在上升（阶段缓解时为下降），当制动管、制动缸和工作风缸三者空气压力在大、小活塞上的作用力平衡时，均衡阀恢复关闭（阶段缓解时为缓解阀恢复关闭），此时制动缸压力保持不变，主阀处于保压位状态。注意：阶段缓解保压位是在充气缓解作用后施行的制动管保压状态，所以大活塞、空心柱塞、主阀杆等都处于下方位置，即缓解阀刚关闭的位置，制动管与局减室的通路被遮断。制动保压位是在常用制动作用后施行的制动管保压状态，大活塞、空心柱塞、主阀杆等都处于上方位置，即均衡阀刚关闭的状态，制动管与局减室的通路开放。 2．充气阀充气阀主要由充气阀活塞、充气阀弹簧、充气柱塞、充气阀套等组成。其作用为：(1)当制动缸压力降至20kPa以下时，充气阀弹簧伸张使充气阀活塞处于上位，制动管压力空气经充气阀套→充气柱塞沟槽及转换盖板沟槽（当转换盖板置于一次缓解位时）→缩堵I→主阀空心柱塞套，如果主阀处于充气缓解位，制动管与工作风缸沟通。同时，局减室压力空气经充气阀套、排气罩排人大气。(2)制动缸压力升至20kPa以上时，制动缸压力空气推动充气阀活塞下移，充气柱塞沟槽不再沟通上述通路，同时充气柱塞下移遮断局减室通大气的通路，以保证主阀的正常作用。3．限压阀限压阀主要由限压阀套、缩堵II、限压阀弹簧、限压阀、调整螺柱、螺母等组成。其作用是限制常用制动和紧急制动时的制动缸最高压力值，限制值可由调整螺柱调整，然后由螺母锁紧。 4．副风缸充气止回阀 副风缸充气止回阀主要由止回阀套、缩堵III、止回阀弹簧、止回阀等组成。当制动管压力高于副风缸压力与止回阀弹簧作用力的等效压力之和时，制动管压力空气“吹开”止回阀，向副风缸充气，并防止制动管减压时副风缸压力空气向制动管逆流，保证主阀正常工作。5．局减阀局减阀主要由止回阀、止回阀弹簧、螺盖等组成。当制动管减压时，制动管压力空气可以“吹开”局减阀向局减室充气，并防止局减室压力空气向制动管逆流。(三)辅助阀部辅助阀部主要由辅助阀活塞、辅助阀杆、辅助阀套、常用排气堵V、紧急排气堵Ⅵ、紧急放风阀等组成。辅助阀活塞上方为辅助室压力空气，下方为制动管压力空气。辅助阀杆的上半部有中心孔，中心孔的下端经过径向孔与辅助活塞上方相通。 辅助阀的作用是：(1)制动管充气时，辅助阀活塞下方的空气压力上升，推动辅助阀活塞向上移动，辅助阀处于充气缓解位。工作风缸压力空气经中间体通路、辅助阀杆沟槽充人辅助室和辅助活塞上方，辅助室与制动管压力空气达到平衡。(2)制动管以常用制动减压速率减压时，辅助阀到达常用制动位，辅助阀杆遮断工作风缸与辅助室的通路，并且辅助室压力空气经过常用制动排气堵V排向大气。(3)制动管停止减压，辅助阀活塞上侧的压力低于下侧压力时，辅助阀活塞带动辅助阀杆向上移动，辅助阀到达制动保压位，辅助阀杆遮断辅助室与大气的通路，辅助室停止排气。(4)制动管以紧急减压速率减压时时，辅助阀活塞下方的空气压力迅速降低，辅助室空气压力将辅助活塞连同阀杆推向下移，顶开紧急放风阀，辅助阀到达紧急制动位，制动管压力空气经顶开的紧急放风阀从排气弯头排向大气，从而使F8阀产生紧急放风作用。辅助室压力空气经过常用制动排气堵V和紧急制动排气堵Ⅵ排向大气，在10~15秒内，辅助室空气压力使紧急放风阀处于开放状态。二、F8型分配阀的作用F8型分配阀的作用有：充气缓解位、常用制动位、制动保压位、阶段缓解保压位、紧急制动位等五个作用位置。（一）充气缓解位1．初充气制动管充气时，压力空气经制动支管、截断塞门和远心集尘器进入中间体，一路经滤尘器、主阀部安装面孔a1进入主阀部；另一路经安装面孔a1′进入辅助阀部。进入主阀部的压力空气，经通路a2到主活塞4的上腔a3，推动主活塞下移，同时压缩主活塞下方的弹簧，直到主活塞到达下极限位置，此时主阀处于充气缓解位。制动管压力空气经下列通路分别充入副风缸、工作风缸和辅助室。（1）副风缸充气：制动管压力空气→通路a1→通路a2→“吹开”副风缸充气止回阀→b1→中间体内通路→副风缸。通过副风缸充气止回阀的压力空气也充入主阀上部均衡阀1的上腔b2。（2）工作风缸充气：进入主活塞上腔a3的制动管压力空气→a4→充气阀柱塞14沟槽（充气阀活塞13处于上位时）以及转换盖板内的沟槽（当转换盖板置于一次缓解位时）→a5→缩孔堵I→下阀体内通路a6→主阀空心柱塞5的沟槽→主活塞下腔c1→上阀体内通路c2→中间体内通路→工作风缸。工作风缸最后充至定压。（3）辅助室充气：进入辅助阀活塞10下腔a2′的制动管压力空气将辅助阀活塞推至上极端位置，即充气缓解位。压力空气同时经紧急放风阀中心孔充入紧急放风阀下腔a3′。工作风缸压力空气→辅助阀体通路c1′→辅助阀杆9沟槽→辅助阀活塞上腔d1′→辅助阀体和中间体的通路d2′→辅助室，辅助室最后充至定压。2．再充气当制动管制动后再充气增压时，制动管压力和制动缸压力作用于大、小活塞上所形成的向下力的合力，大于工作风缸压力作用在大活塞的上所形成的向上力，因而大、小活塞被推至下位，主阀的空心柱塞5顶开缓解阀6。再充气时，副风缸、工作风缸和辅助室的充气通路与初充气相同，但在作用上有所不同。（1）工作风缸充气：如果转换盖板置于一次缓解位，由转换盖板内的沟槽使工作风缸与制动管相通。如果转换盖板置于阶段缓解位，当制动缸压力降至20kPa以下时，充气阀活塞在其弹簧作用下向上移动至上位后，工作风缸与制动管之间才由充气阀柱塞14沟槽沟通。（2）制动缸排气：制动缸压力空气→中间体和上阀体内的通路e1，e2→空心柱塞5下端颈部→缓解阀口→排气弯头→大气。同时，主阀小活塞上腔e3和充气阀活塞上腔e4的压力空气→限压阀底部的大缩孔堵Ⅱ→限压阀套与限压阀柱塞间隙的通路e5，随制动缸压力空气一起排入大气。如果转换盖板置于阶段缓解位，当司机控制制动管阶段增压，则主阀小活塞上方制动缸压力下降，直到大、小活塞上制动管、制动缸压力产生的向下的作用力稍小于工作风缸压力产生的向上的作用力，大活塞即稍向上移动，关闭缓解阀口，制动缸排气通路被切断，制动缸停止排气而处于保压状态，主阀处于阶段缓解保压位。如果转换盖板置于一次缓解位，不论制动管是否增至定压，由于转换盖板沟槽沟通工作风缸与制动管，使大活塞上、下腔压力迅速相等，在小活塞上方制动缸压力作用下，主阀一直处于下位，缓解阀一直处于被顶开状态，制动缸压力一次缓解到零。如转换盖板置于阶段缓解位，司机操纵制动管压力一次增压到定压的话，则制动缸压力也一次缓解到零，但主阀的作用原理是不同的。（3）局减室排气：当制动缸压力降至20kPa以下时，充气阀活塞13在弹簧作用下向上移动至上位，充气阀杆开启通路：局减室→中间体和上阀体内的通路f1→f2→充气阀柱塞下腔→大气。（二）常用制动位制动管施行常用制动减压时，大活塞上方的压力下降，大活塞在两侧压力差作用下带着主阀杆和空心柱塞向上移动，切断工作风缸压力空气向制动管逆流的通路。同时，在缓解弹簧作用下，缓解阀向上移动而关闭缓解阀口，使制动缸排气通路被切断。常用制动作用过程及通路如下：1．第一段局减作用大活塞上腔a3大活塞上腔a3的制动管压力空气→空心柱塞中心通道及径向通道→通路a7→缩孔堵Ⅳ→“吹开”局减止回阀→→f3→f1→局减室。→f2→充气阀排气口→大气。形成第一段局减作用。2．制动缸充气由于局减作用，大活塞上下侧压力差更大，故迅速上移，主阀杆顶开了均衡阀，主阀处于制动位，制动缸充气通路：均衡阀上腔b2的副风缸压力空气→开启的均衡阀口→上阀体内通路→限压阀柱塞与阀套上的通路下阀体内通路→e5，e1→制动缸充气，产生制动作用。同时，制动缸压力空气→限压阀柱塞下腔→缩孔堵II→主阀小活塞上腔与充气阀活塞上腔，克服充气阀弹簧反力，使充气阀向下移动，充气阀杆上的密封圈遮断局减室通大气的通路，第一阶段局减作用结束；制动缸压力空气还经下阀体内通路e2到缓解阀弹簧室。3．第二段局减作用第一段局减作用结束，制动管压力空气向局减室充气的通路并没有切断，局减室空气压力继续上升，直到局减室空气压力与制动管空气压力平衡为止，即第二段局减作用。4．辅助室排气在制动管常用制动减压时，辅助阀活塞下侧空气压力也下降。当其上下两侧压力差达到一定值时，辅助阀杆随辅助阀活塞一起向下移动，先遮断工作风缸与辅助室的空气通路，然后开放辅助室常用排气通路。辅助阀处于常用制动位置。（三）制动保压位当制动管停止减压后，副风缸的压力空气继续对制动缸充气，当作用在大、小活塞上向下的作用力大致等于向上的作用力时，在均衡阀弹簧室压力空气及弹簧作用下，大、小活塞稍向下移动，直到均衡阀碰到其阀座时，副风缸压力空气流向制动缸的通路被切断，制动缸保压。辅助室继续排气，当辅助阀活塞上侧辅助室压力稍低于下侧制动管压力时，辅助阀活塞和阀杆也上移，阀杆遮断了辅助室经常用排气堵V的排气通路。主阀和辅助阀均处于制动保压位。如果对制动管追加减压，主阀和辅助阀再一次实现常用制动作用，副风缸压力空气又向制动缸充气，制动缸增压；辅助室再一次常用排气。当制动管停止减压时，主阀和辅助阀又随之处于制动保压位，副风缸停止向制动缸充气，制动缸保压。如此，随着制动管的分阶段减压，制动缸就分阶段增压，可实现阶段制动作用。主阀处于制动保压状态时，如果制动缸压力下降，因而大、小活塞所受的向上、向下作用力失去平衡，于是均衡阀被稍微顶开，副风缸压力空气充向制动缸，当制动缸被补足到原来的压力时，均衡阀恢复关闭，这种作用叫做“自动补风作用”。（四）阶段缓解保压位转换盖板置于阶段缓解位，由于转换盖板切断了工作风缸与制动管的直接联络通路，当制动缸压力高于20kPa时，充气阀活塞处于下位，即使主阀处于缓解位，工作风缸的压力空气也不能向制动管逆流。如果制动管停止增压，制动缸压力继续减小，当作用在大、小活塞上向下的作用力大致等于向上的作用力时，在缓解阀弹簧室压力空气及弹簧作用下，大活塞带动空心柱塞稍向上移动，缓解阀刚好关闭，切断了制动缸向大气的排气通路，主阀从充气缓解状态进入阶段缓解保压位。只有制动缸压力降到20kPa以下，充气阀活塞在其弹簧作用下上移，充气阀柱塞沟槽重新沟通工作风缸与制动管，确保制动缸压力缓解到零；同时，充气阀柱塞也开放了局减室通大气的通路。（五）紧急制动位1．主阀紧急作用紧急制动时，主阀的动作与常用制动时相似，只是由于制动管急速排气，主阀的动作更迅速。而且，由于制动管压力下降到零，主活塞上下两侧形成的压力差也比常用制动时大得多，再充气缓解之前，大、小活塞一直处于制动位，均衡阀一直开通，而不是象常用制动后到达保压位，副风缸的压力空气迅速进入制动缸，制动缸的压力迅速上升。由于主阀部的限压阀柱塞的下腔与制动缸一直是连通的，一旦制动缸压力超过限压阀弹簧的预紧力，限压阀柱塞上移，e5处通路被遮断，所以尽管主阀处于制动位，均衡阀开启，但副风缸压力空气只能到达限压阀处，而不能继续充向制动缸，限压阀限制了制动缸压力的继续上升。2．辅助阀紧急作用由于制动管紧急减压，辅助阀活塞下方的空气压力骤降，辅助阀活塞的上下两侧形成较大的压力差，辅助阀活塞迅速向下移动，辅助阀杆压缩放风阀弹簧，顶开紧急放风阀，形成通路：制动管压力空气→辅助阀活塞下腔a2′→顶开的紧急放风阀→排气弯头→大气，实现了紧急制动时制动管局部迅速减压的目的。同时，由于辅助阀活塞与阀杆下移量较大，因而辅助室压力空气→辅助阀活塞上腔d1′→阀杆纵向中心孔→阀杆上腔→常用排气堵V及紧急排气堵Ⅵ→大气，所以辅助室的压力空气也排出。制动管压力迅速排至零后，辅助室压力空气继续由两个排气堵排入大气，大约需经10～15s后，辅助室压力基本上排至零。然后，紧急放风阀才能在其下面的弹簧作用下向上移关闭位，放风阀关闭前，向制动管充气是无效的。项目四其他车辆制动机简介近年来，国产各型交流传动电动车组相继问世，车辆制动技术取得不断发展。在兼顾传统的同时，运用微机网络控制技术，强化复合制动。在制动力分配上，优先采用电气动力制动，动力制动力不足时，由制动控制单元发出电气指令，通过E/P单元转换成气压力信号控制制动缸充气产生空气制动力，补充动力制动力不足的部分。一、“中原之星”号动力分散型电动车组制动系统图10-8空电联合转换器原理框“中原之星”DJF1型动力分散交流传动电动车组采用两动一拖作为一个单元，全车由2个单元组成。DJF1型电动车组空电联合制动装置主要包括DK-1型电空制动机、微机控制系统、空电联合转换器、模拟阀、切控阀、保护电空阀以及F8型客车制动机等，能实现优先并充分使用再生制动，使动力制动与空气制动自动补充混合，使总制动力达到要求。图10-8空电联合转换器原理框1．空电联合转换器空电联合转换器用于将制动管减压量信号转换为在一定条件下输出的电压信号。图10-8中3848、3849为DC110V输入开关信号。只有在3848为高电位且3849为低电位时才允许空电联合转换器输出。3851、3852为输入电流信号，由制动管压力传感器提供输出。信号3889为0～10V电压信号它对应制动管减压量0～250kPa。该信号输往中央控制单元CCU作为列车制动力计算的依据。图10-9模拟阀2．模拟阀图10-9模拟阀模拟阀是一种电—空转换装置，也叫EP阀，将代表电制动力大小的输入电流信号按比例转换成空气压力信号输出，主要由放大器、比例电磁线圈、活塞膜板、给排阀、压力补偿器以及压力传感器等组成，见图10-9。模拟阀内部具有一个闭环压力控制回路，若反馈回来的代表输出空气实际压力的电流信号与模拟阀输入的电流信号之差大于一定值，则认为模拟阀故障，控制系统将终止该单元空电联合制动。图10-10切控阀结构原理图图10-10切控阀结构原理图1—供风管；2—闸缸管；3—模拟阀输出管；4—F8输出闸缸管。保护电空阀在空电联合制动正常作用情况下得电，导通气路。在模拟阀或车辆控制单元MCU故障、电制动非正常等情况下，保护电空阀失电，切除模拟阀的输出管路，恢复F8分配阀对制动缸的压力控制。4．切控阀切控阀实现使动力制动与空气制动自动补充混合，由上、下活塞、空心杆以及供气阀等组成，见图10-10。下活塞下方接F8制动缸输出管，上方接模拟阀输出管；上活塞下方通大气，上方接制动缸管。当制动管减压时，F8分配阀的制动缸管输出了代表目标制动力大小的空气压力，而模拟阀的输出为代表电制动力大小的空气压力。切控阀的输出压力则由两者的压力差决定，该压力即为最终的制动缸压力，即补充电制动力不足所需压力。5．空电联合制动作用原理及基本原则（1）空电联合制动作用原理如图10-11所示，电空制动控制器执行空气制动或发生自动常用制动时，制动管的减压量被空电转换装置转化为电压信号，输入到列车控制系统的CCU，用于确定各车辆目标制动力的大小，经CCU计算后将各动车的电制动力参考值输入传动控制单元DCU，以产生所需的电制动力，然后将代表各车辆的电制动力大小的电信号分别输往各车辆的MCU，并经MCU输往模拟阀，模拟阀将该电信号按正比转换为的空气压力信号，经保护电空阀输往切控阀下膜板的上方，代表电制动力大小。而F8制动机根据制动管减压量输出的F8制动缸压力输往切控阀下膜板的下方，代表目标制动力大小。图10-11空电联合制动原理图如果电制动力不足，则下活塞下方压力大于上方压力，在该压力差作用下，下活塞将推动上活塞，带动芯杆上移并打开上部供风阀口，供风管将通过供风阀口对制动缸管充风，并通过阀体上节流孔通往上活塞上方。当F8制动缸输出、模拟阀输出与制动缸三者的压力平衡时，供风阀口关闭。制动缸压力即为补充电制动力不足所需压力。图10-11空电联合制动原理图随着电制动力下降时，模拟阀输出压力减小，下活塞向上的压力差增大，则芯杆上移，供风阀口重新打开，即空气制动力增大来弥补电制动力的下降。制动缓解时，F8制动缸管输出的压力降低，下活塞向上的压力差减小，则芯杆下移，制动缸管的压力空气通过空心杆排入大气，空气制动力减小。在空电联合制动装置正常时，设置的旁通通路截断；空电联合制动装置故障时，开放旁通通路，由F8制动机直接控制闸缸压力。（2）空电联合制动基本原则①取大原则：当列车牵引-制动控制器被移至制动位进行电制动时，产生空电联合制动指令，此时CCU比较二单元的电制动力大小，并按较大的电制动力执行。②单元独立控制原则：动车组两单元空电联合制动采取分别独立控制原则。③制动力的分配原则：单元各车辆空电联合制动正常时，优先使用电制动，若电制动力不足，各车辆平均分配补充空气制动力。列车处于牵引工况时，若控制系统产生空电联合制动指令，控制系统终止列车牵引操作，执行空电联合制动。空电联合制动时，各单元分别计算各动车应承担对应该车制动要求的150%的制动力。该150%制动力先由该动车的电制动提供，电制动不足以提供该150制动力时，由该动车与拖车的空气制动补充，其中动车补充该不足制动力部分的三分之二，拖车补充该不足制动力部分的三分之一。这样在空电联合作用正常情况下可以确保电动车组各车辆空气制动力一致，从而使基础制动装置机械磨耗基本保持均匀。④在空电联合制动中，若电制动滑行，则DCU减少电制动力。但是在规定时间内MCU输往模拟阀的电流不变，若电制动滑行超过规定时间按照该动车电制动故障处理，不再投入电制动。⑤若空电联合制动时，过分相无电区则各车辆空气制动依据电制动变化情况自动补充与降低。各车辆全部由空气制动承担制动力。二、“中华之星”电动车组制动系统“中华之星”是最高运行速度为270km／h的动力集中式动车组，采用两动九拖交流传动推挽牵引的固定编组。该制动系统主要由微机直通电空制动、备用自动空气制动、基础制动及防滑器等组成。由于采用了微机控制技术，弥补了空气制动功能单一的不足，使制动系统的功能更趋完善。（一）微机直通电空制动微机直通电空制动主要由制动逻辑控制单元（PLC），制动控制单元（BCU）及电空转换集成板等组成。1．制动逻辑控制单元（PLC）每端动车都有1套制动逻辑控制单元（PLC），操作端动车的PLC工作，将制动控制指令传输给各车的电空制动控制单元（BCU），而非操作端动车的PLC处于失电状态。PLC的控制逻辑如下：（1）接受电空制动控制器（大闸）及ATP的制动等级指令，按取大原则向制动总线输出电空制动指令。（2）联锁控制操作端与非操作端，当操作端的PLC接通电源，非操作端的PLC在延时3s后自动断电，保证非操作端没有制动控制权。（3）提供全列车的BCU电源的控制信号，使各车辆BCU自动上电；若两端动车大闸手柄均置于重联位，则全部车辆BCU自动失电，全列车转为备用空气制动状态，联锁控制车辆电源向BCU供电。（4）当按下非常制动按钮，各车辆非常制动电磁阀得电动作并保持90s；90s后缓解指示灯亮后，按强迫缓解按钮才产生缓解作用，否则不起缓解作用。图10-12BCU组成（图10-12BCU组成（6）拉车长阀时，产生切断制动管补风60s的联锁控制。2．制动控制单元（BCU）BCU以微处理器为核心，由数字输入电路、模拟输入电路、数字输出电路及MVB接口电路组成，见图7-12。数字输入电路接收总线指令及检测各压力开关的状态；模拟输入电路主要检测作用风缸、制动缸及空气弹簧的压力；数字输出电路主要用于对电磁阀的控制，实现对作用风缸、制动缸压力的控制；MVB接口电路用于与MVB车厢网及WTB列车网交换信息。图10-13BCU对制动缸压力的控制作用BCU根据制动总线上的制动