（中车沈阳机车车辆有限公司 产品研发部 110142）
摘 要：介绍了出口澳大利亚煤炭漏斗车制动系统方案的制定、关键部件的选取及关键问题的解决。
关键词：澳大利亚；煤炭漏斗车；空气制动系统。
中车沈阳机车车辆有限公司向澳大利亚出口了煤炭漏斗车、矿石车、水泥漏斗车和煤碳漏斗车4种车型的产品。4种车型的制动系统各有特点，主控机构均采用的是ABDX制动机，本文重点介绍出口澳大利亚煤炭漏斗车（以下简称煤炭漏斗车）空气制动系统。
1 煤炭漏斗车制动系统技术要求及车辆基本情况
1.1 技术要求
根据合同技术规范，煤炭漏斗车应装用符合AAR要求的ABDX型控制阀、2300DJ型双向闸瓦间隙自动调整器、ELX-B型空重车自动调整装置。
根据AAR S-401《货车制动机基本设计数据》规定，重车制动率在13%和16.5%之间，空车制动率不大于35%；车辆落成后进行闸瓦压力试验，经计算得车辆制动率，实际测得的制动率应在要求范围内。
1.2 车辆基本情况
煤炭漏斗车自重小于等于18.5 t，轴重20 t，车辆长度14206mm。
车辆运用时，列车管定压500 kPa，重车制动缸压力应为350 kPa。基础制动装置传动效率按重车0.7、空车0.6计算。
2 煤炭漏斗车空气制动系统方案制定
2.1 控制阀的确定
煤炭漏斗车制动管长度约18 m。AAR S-401中建议“制动管长度在75～125 ft（约22.9～38.1 m）的所有新造或改造车辆，装设DB60L或ABDX-L型控制阀。”技术规范要求不需要紧急制动作用，因此控制阀确定选用ABDX-NE控制阀。
2.2 闸瓦压力的确定及转换点处制动率
2.2.1 闸瓦压力的确定
根据对车辆制动率的要求，同时考虑在空重车转换点处制动率也应该在13%～16.5%之间。
通过计算对比，将重车制动率设为13.3%，空车制动率设为24.7%。
闸瓦压力计算：
重车：
空车：
式中：K重——重车闸瓦压力，kN；
θ重——重车制动率，θ=13.3%；
W——车辆总重，W=80 t；
g——重力加速度，g=9.81 m/s2；
K空——空车闸瓦压力，kN；
θ空——空车制动率，θ空=24.7%；
W空——车辆自重，W空=18.2 t。
通过计算确定重车闸瓦压力为104 kN，空车闸瓦压力为44 kN。
2.2.2 转换点处制动率
经计算空、重车转换点设在车辆总重33t处较合理。
空车制动缸压力175 kPa时，制动率计算：
式中：θ空转——转换点处空车制动缸压力时车辆制动率；
W转——转换点处车辆重量，W转=33 t；
θ重转——转换点处重车制动缸压力时车辆制动率。
经计算空、重车转换点设在车辆重量33 t处，车辆制动率符合在13%～16.5%之间要求。
2.3 制动倍率的确定
控制阀是直接作用式，制动缸与副风缸缸容积匹配是用调整制动缸活塞行程来实现的，同时考虑闸瓦间隙的合理性，通过综合分析确定采用254 mm（10in）制动缸，重车工况制动缸标准活塞行程为140±10 mm。闸瓦间隙约为15 mm。
根据如下闸瓦压力计算公式，反算得出每个制动缸后的制动倍率为8.4。
式中：d——制动缸直径，d=254 mm；
P重——重车制动缸压力，P重=350 kPa；
η重——重车车辆传动效率，η重=0.7；
γ——每个制动缸后的制动倍率。
2.4 空车制动缸压力及空重车调整装置的确定
空车闸瓦压力为44kN、传动效率为0.6，根据上述闸瓦压力计算公式，计算空车制动缸压力约为175 kPa。
式中：P空——重车制动缸压力，P重=350 kPa；
Η空——重车车辆传动效率，η空=0.6。
空车与重车制动缸压力比为175/350=0.5，故选用空重车压力比为0.5的ELX-B型空重车自动调整装置。
2.5 闸调器的确定
由于煤炭漏斗车底架空间限制，基础制动装置排布在车辆端部地板之上。若按传统方式闸调器应安装在缸前杠杆与立杠杆之间拉杆上，根据煤炭漏斗车制动杠杆尺寸，计算得闸调器到闸瓦的制动倍率为14.3，则50 mm轮瓦磨耗需要闸调器的调整量为715 mm，而2300DJ型双向闸瓦间隙自动调整器调整能力为483 mm，不满足要求。故考虑闸调器安装在制动缸前、后杠杆之间拉杆上，计算得闸调器到闸瓦的制动倍率为4.8，则50 mm轮瓦磨耗需要闸调器的调整量为240 mm，采用2300DJ型双向闸瓦间隙自动调整器满足要求。
综上所述，制定了煤炭漏斗车空气制动系统方案，图1为方案组成部件示意图。
3 煤炭漏斗车空气制动系统关键问题解决
3.1 问题描述
闸调器位于侧墙板及中侧梁外侧，且紧邻限界，如图2所示。制动时，闸调器随缸前杠杆及拉杆向内侧或外侧移动；缓解时，闸调器处于自由状态。若闸调器位置设计不合理，易发生与侧墙板、中侧梁干涉或超限问题；
3.2 问题解决方案
通过绘制轨迹，确定闸调器在各个工况位置。制动位（闸瓦磨耗一定量）缸前杠杆与车体纵向中心线垂直时，闸调器距离限界最接近；闸瓦磨耗到限制动位，闸调器与侧墙板、中侧梁最接近。参照上述闸调器两极限位置设计闸调器初始位置，保证闸调器与侧墙板、中侧梁及限界的安全余量。同时在闸调器端部拉杆内侧设置立置托滚，确保闸调器不与侧墙板、中侧梁干涉。
4 闸瓦压力试验
煤炭漏斗车落成后，对空气制动闸瓦压力进行了试验，表1为试验结果。
通过以上测试数据计算得，空车制动率为5.67×8/（18.2×9.81）×100%=25.4%，满足该车设计规定的空车制动率不大于35%要求；重车制动率14.09×8/（80×9.81）=14.4%，满足该车设计规定的重车制动率不小于13%、不大于16.5%的要求。理论计算与实测结果基本相符合，证明按此方案设计的出口澳大利亚煤炭漏斗车空气制动系统可行。现煤炭漏斗车在澳大利亚运用情况良好。
论文作者:何涛
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第07期
论文发表时间:2019/9/3
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