摘要：本文通过对BS-1200边坡清筛机实际交付后用户提出的空压机充风能力不足，制动系统可能无法满足连续制动要求的问题分析，结合该车型的制动原理，计算出空压机充风能力和总风缸承载能力，可以在大长坡道的自运用工况要求。
关键词：边坡清筛机；总风缸压力；制动系统；空压机；风量
1前言
BS-1200型边坡清筛机是在对引进的美国LORAM公司SBC1200清筛机的原型车上进行改进。BS-1200型边坡清筛机制动系统采用中国JZ-7空气制动机。在产品交付后个别路局反应空压机的充风时间长，是不是空压机供风能力低，能否满足铁路总公司规定的连续制动要求。
本文针对该问题进行了分析，并计算要求方案。
2制动系统的基本构成和主要参数(本文计算标准1个大气压)
1）制动机：采用2组JZ-7制动机重联使用；
2）基础制动
两个主动转向架共4个制动缸容积V1=14.6L;
两个从动转向架共2个制动缸V2=8.6L
制动缸容积总计：V3=V1+V2=23.2L；
3）总风系统
总风缸容积：V4=950L
总风缸定压：690~860kPa
边坡清筛机的空压机是附属在柴油机上的一部分，空压机的供风情况是由柴油机的工况决定的，当柴油机到达最高转速1950r/min的时候，空压机的最大生产能力为：110000kPa•L/min；
4）列车管
列车管及其支路长度估算L1=70m,列车管内径Φ1=3.2cm，列车管定压为500kPa，列车管容积估算为：
V列=L1x（πxΦ12x0.01/4）≈56L；
5）制动管路
制动管路及其支路长度估算L3=60m，制动管内径Φ3=1.89cm，制动管路最高压力350kPa，制动管路容积估算为：
V制=L3X(πXΦ32X0.01/4)≈17L；
6）总风管
总风管路及其支路长度估算L2=80m，总风管内径Φ2=2.06cm，总风管路最高压力860kPa，总风管路容积估算为：
V总=L2X(πxΦ22X0.01/4)≈26.6L
3制动能力
自运行时当总风压力达到定压时，可以实现的连续制动缓解次数。
在柴油机高速运转情况下，连续进行降压140kPa的制动缓解（15s一次），直至总风缸压力从860kPa下降到690kPa，自运行时可提供制动缓解次数N自=11。
4计算说明
在柴油机高速运转情况下，连续进行降压140kPa的制动缓解，直至总风缸压力从860kPa下降到690kPa，自工况下可实现制动缓解次数N自。
4.1供风能力计算
1）柴油机最高转速时空压机充风能力估生产100kPa的空气1100L/min：Q实=100X1100=110000kPa•L/min;
2）由于空压机充风能力在实际充风时会发生能量消耗（干燥器、油水分离器、自动排水阀、管路消耗），按实际测量空压机充风能力值对Q实进行修正得出Q修，修正系数μ：
总风缸及总风管路最高压力P总=860kPa，
总风缸总容积V4=950L,，总风管路总容积V总=26.6L，
实际平均充风时间T=671s≈11.3min
T实=P总X（V总+V4）/Q实=7.6min
μ=T实/T=0.67
Q修=Q实Xμ=110000X0.67=73700kPa•L/min
空压机实际充风能力Q修=73700kPa•L/min
4.2边坡清筛机制动系统泄露量计算
1）按设计要求，列车管的泄露量Q1=10kPa/min,制动管路及制动缸泄漏量为Q2=10kPa/min，总风管路及总风缸泄露量为Q3=20kPa/min。
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2）总风系统泄漏量估算
总泄漏量Q3=20kPa/min，总风管路V总=26.6L，V4=950L（总风缸和总风管路每分钟从860kPa泄露到840kPa）,总风泄漏量折算为每分钟耗风量:
Q总=Q3XV4+V总XQ3
=20X950+26.6X20
=19532kPa•L/min；
3）列车管路泄漏量估算
泄漏量Q1=10kPa/min，（列车管路V列每分钟从500kPa泄露到490kPa）
列车管路折算为每分钟耗风量：
Q列=Q1XV列=10X56=560kPa•L/min；
4）制动缸及制动管路泄露量估算
制动系统泄漏量Q2=10kPa/min，（制动管路V制+V3，每分钟从350kPa泄露到340kPa）
折算为每分钟泄露量:
Q制=Q2XV3+V制XQ2
=10X23.2+17X10
=402kPa•L/min；
5）制动系统总泄露量估算
Q泄=Q总+Q列+Q制=19532+560+402=20494kPa•L/min
4.3边坡清筛机每次常用制动用风量（按制动缸压力P1=350kPa，列车管减压P2=140kPa）
1）连续制动缓解JZ-7制动系统耗风量计算Q耗1：，
作用风缸容积V作=2L，制动管路容积：V制=17L,
制动缸容积总计：V3=23.2L
Q耗1=V作XP1X2+P1XV3+V制XP1
=2X350X2+350X23.2+17X350
=15470kPa•L
2）列车管减压耗风量计算Q耗2：
均衡风缸容积V均=3.6L，紧急风缸容积V紧=8L，
列车管容积按V1=56L，降压风容积V降=3L
Q耗2=V均XP2+(V紧+V降)XP2X2+P2XV1
=3.6X140+（3+8）X140X2+140x56
=11424kPa•L
即一次常用制动缓解的耗风量Q耗为
Q耗=Q耗1+Q耗2=15470+11424=26894kPa•L
4.4在长大坡道运行时连续制动缓解，按设计要求一次操作最长时间15s（制动最长时间7s+缓解最长时间8s），柴油机高速运转时总风压力从860kPa降压到690kPa时，自工况下可提供制动缓解次数N自为：
Q修XN自X15/60+V4X(860-690)=Q泄XN自X15/60+Q耗XN自
N自=161500/（5124+26894-18425）
N自≈11.88
即自工况下可提供制动缓解次数N自=11
4.5计算单次制动时风源的补风能力，按设计要求一次操作最长时间15s（制动时间7s，缓解时间8s）
Q修X15/60-Q泄X15/60-Q耗=18425-5124-26894=-13683<0
即风源能力无法满足一次制动缓解（15s）充风量。
4.6计算风源的充风能力满足操作一次制动缓解时间T满：
Q修/60XT满-Q泄/60XT满-Q耗=0
T满=26894/(1228-342)≈30.4s
即风源的补风能力可满足最短31s时间的一次制动缓解。
4.7结论
在长大坡道运行时连续制动缓解时，自工况下可提供制动缓解次数11次：风源无法满足设计要求下的15s一次制动缓解充风量，风源补风能力可满足最短31s的一次制动缓解耗风量。
5总结
本文所描述问题是在实际交付后用户提出的空压机充风能力不足，制动系统可能无法满足连续制动要求的问题分析，结合该车型的制动原理，计算出空压机充风能力和总风缸承载能力，可以满足自运用工况要求。
参考文献
[1]张旺狮.客车制动装置.北京：中国铁道出版社.2008
[2]饶忠.列车制动.北京：中国铁道出版社.2008
[3]廖锦春.机车车辆制动装置.北京：中国铁道出版社.2008
[4]迟卓刚张贵良.内燃机车制动机.北京：中国铁道出版社.2013
论文作者:姜海博
论文发表刊物:《电力设备》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/27
标签：风管论文; 风能论文; 管路论文; 容积论文; 风量论文; 空压机论文; 工况论文; 《电力设备》2018年第23期论文;