精選城軌車輛制動系統(tǒng)-畢業(yè)論文

1、城軌車輛制動系統(tǒng)-畢業(yè)論文摘 要為使列車能實施制動和緩解而安裝于列車上的一整套裝置稱為制動系統(tǒng)。由于城市軌道交通車輛與鐵路車輛的編組形式不同，一般都采用動力分散型的動車組形式，所以可以分為動車制動裝置和拖動制動裝置。一套列車制動裝置至少包括兩個局部，即制動控制局部和制動執(zhí)行局部。制動控制局部由制動信號發(fā)生與傳輸裝置以及制動控制裝置組成。目前，制動控制局部主要有空氣制動控制局部和電空制動控制局部兩大類。制動執(zhí)行局部通常稱為根底制動裝置，包括閘瓦制動，盤形制動，磁軌制動等不同方式。本論文將以城市軌道交通車輛制動系統(tǒng)為論述對象，從根本概念和根底理論入手，解釋制動系統(tǒng)的組成及主要零部件的功能和結(jié)構。關

2、鍵詞：城軌 制動系統(tǒng) 控制原理 引 言城市軌道交通系統(tǒng)是城市最為重要的根底設施之一，城市內(nèi)人員的流動、物質(zhì)的運輸依靠城市交通來完成，城市交通體系直接展示城市的面貌和活力，表達城市的承載能力，關系著城市的環(huán)境，進而影響著城市的可持續(xù)開展；而城市公共交通那么是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成局部絕大多數(shù)居民的出行依靠公共交通，因此，城市公共交通是維持城市居民工作、學習和生活正常秩序的重要保障。自1863年世界上第一條地下鐵路在倫敦正式運營之后，城市軌道交通系統(tǒng)得到了較快的開展，城市軌道交通己成為世界各主要特大城市倍受青睞的一種交通方式。目前己有43個國家和地區(qū)的320座城市修建了軌道交通，其中115座城

3、市修建了地鐵，國際上200萬人口以上的超級特大城市根本上都修建了地鐵，并且是城市交通的主力。我國由于經(jīng)濟實力和技術水平的限制，中國城市軌道交通建設起步較晚，但速度之快、規(guī)模之大。根據(jù)2023年7月5日發(fā)布的?中國城市開展報告2023?顯示，目前我國內(nèi)地已有北京、上海等17個城市開通70條軌道交通運營線路，總運營里程2064公里，其中2023年新增投運里程321公里。隨著2023年眾多城市地鐵工程提前獲批，以及今年仍有大量工程獲得許可，“十二五規(guī)劃確定實現(xiàn)3000公里的全國城市軌道交通運營里程，有望突破上升至4000公里左右。由于站間距短、列車加速、減速及停車頻繁。為了提高運行速度，增加列車密度

4、，必須使列車起動快、制動快，制動距離短。這就要求其制動具有操作靈活。動作迅速、停車平穩(wěn)準確、制動率及制動功率相對較大等特點。近年來，地鐵車輛的快速開展，運行速度也由最初的60km/h逐漸提高到80 km/h、100 km/h甚至更高。車輛在高速運行中必須依賴制動系統(tǒng)調(diào)節(jié)列車運行速度和及時準確地在預定地在預定地點停車，保證列車平安正點地運行。試想一下，在你有急事的時候，坐地鐵到站了，卻因為沒有準確的停在預定的停車點，直接開往下一站了，你是怎樣的心情？在你坐的地鐵時，制動系統(tǒng)出現(xiàn)故障，剎車不靈了，那面對的直接是生命危險。目 錄 TOC o 1-3 u 第1章 制動系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc

5、374168312 h 11.1 城軌車輛制動系統(tǒng)的制動模式 PAGEREF _Toc374168313 h 21.2 城軌車輛制動系統(tǒng)的歷史沿革 PAGEREF _Toc374168314 h 31.3 國內(nèi)外的制動系統(tǒng) PAGEREF _Toc374168315 h 41.4 制動方式及制動機的分類 PAGEREF _Toc374168316 h 41.4.1 制動方式 PAGEREF _Toc374168317 h 51.4.2 制動機分類 PAGEREF _Toc374168318 h 61.5 城軌車輛制動系統(tǒng)的要求和組成 PAGEREF _Toc374168319 h 61.5.1

6、 城軌車輛制動系統(tǒng)的的要求 PAGEREF _Toc374168320 h 61.5.2 城軌車輛制動系統(tǒng)的組成 PAGEREF _Toc374168321 h 61.6 本章小結(jié) PAGEREF _Toc374168322 h 7第2章 風源系統(tǒng)及空氣制動機 PAGEREF _Toc374168323 h 82.1 空氣壓縮機 PAGEREF _Toc374168324 h 82.1.1 活塞式空氣壓縮機 PAGEREF _Toc374168325 h 82.1.2 螺桿式空氣壓縮機 PAGEREF _Toc374168326 h 92.2 空氣枯燥器 PAGEREF _Toc3741683

7、27 h 112.2.1 單塔式空氣枯燥器 PAGEREF _Toc374168328 h 112.2.2 雙塔式枯燥器 PAGEREF _Toc374168329 h 132.3 風缸及其他空氣管路部件 PAGEREF _Toc374168330 h 142.4 空氣制動機 PAGEREF _Toc374168331 h 162.4.1 直通式空氣制動機 PAGEREF _Toc374168332 h 162.4.2 自動式空氣制動機 PAGEREF _Toc374168333 h 182.4.3 電空制動機 PAGEREF _Toc374168334 h 212.5 本章小結(jié) PAGERE

8、F _Toc374168335 h 22第3章 總 結(jié)23參考文獻24PAGE 25第1章 制動系統(tǒng)概述人為地制止物體的遠動，包括使其減速、阻止其運動或者加速，均可以稱之為“制動。為使列車能實施制動和緩解而安裝于列車上的一整套裝置，總稱為列車制動裝置。有時，制動與制動裝置均簡稱為閘。實施制動簡稱為上閘，也可簡稱為下閘。使制動得到緩解簡稱為松閘。在鐵路上，可分為機車制動裝置和車輛制動裝置。由于城市軌道交通車輛與鐵路車輛的編組形式不同，一般都采用動力分散型的動車組形式，所以可分為動車制動裝置和拖車制動裝置。城市軌道交通車輛操縱全列車制動功能的設備安裝在列車兩端的帶司機室的頭車上。頭車既可以是拖車也

9、可以是動車，我國城市軌道交通車輛頭車一般是拖車。一套列車制動裝置至少包括兩個局部，即制動控制局部和制動執(zhí)行局部。制動控制局部由制動信號發(fā)生與傳輸裝置以及制動控制裝置組成。目前，制動控制局部主要有空氣制動控制局部和電空制動控制局部兩大類。制動執(zhí)行局部通常稱為根底制動裝置，包括閘瓦制動、盤形制動、磁軌制動等不同方式。過去由于列車上安裝的制動裝置比擬簡單、直觀，而且用壓縮空氣傳遞制動信號，因此稱其為一套制動裝置。但是隨著高速動車組和軌道交通車輛技術的開展，制動裝置中越來越多地采用了電氣信號和電氣驅(qū)動設備。微機和電子設備的出現(xiàn)使制動裝置變得無觸點化和集成化，并且使制動控制功能融入了其他電路不能獨立劃分

10、。因此，只能按現(xiàn)代方法將具有制動功能的電子線路、電氣線路和氣動控制局部歸結(jié)為一個系統(tǒng)，統(tǒng)稱為列車制動系統(tǒng)。當以壓力空氣作為制動信號傳遞和制動力控制的介質(zhì)時，該制動裝置稱為空氣制動控制系統(tǒng)，又稱空氣制動機。以電氣信號來傳遞制動信號的制動控制系統(tǒng)，稱為電氣指令式制動控制系統(tǒng)，其制動力的提供可以是壓力空氣、電磁力、液壓等方式?，F(xiàn)代軌道交通車輛的制動系統(tǒng)是由動力制動系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)以及指令和通信網(wǎng)絡系統(tǒng)三局部組成的。1動力制動系統(tǒng)。它一般與牽引系統(tǒng)連在一起形成主電路，包括再生反響電路和制動電阻器，將動力制動產(chǎn)生的電能反響給供電接觸網(wǎng)或消耗在制動電阻器上。2空氣制動系統(tǒng)。它由供氣局部、控制局部和執(zhí)行局

11、部等組成。供氣局部有空氣壓縮機組、空氣枯燥器和風缸等；控制局部有電空轉(zhuǎn)換閥(EP)、緊急閥、稱重閥和中繼閥等；執(zhí)行局部有閘瓦制動裝置和盤形制動裝置等。3指令和通信網(wǎng)絡系統(tǒng)。它既是傳送司機指令的通道，也是制動系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換及制動系統(tǒng)與列車控制系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信的總線1.1 城軌車輛制動系統(tǒng)的制動模式根據(jù)車輛的運行要求，制動系統(tǒng)采用以下幾種制動模式。1常用制動。正常運行下為調(diào)解或控制列車速度，包括進站停車所實施的制動，特點是作用比擬緩和，制動力可以連續(xù)調(diào)節(jié)，制動過程中能夠根據(jù)車輛載荷自動調(diào)整制動力(當常用制動力最大時即為常用全制動)。2緊急制動。在緊急情況下為使列車盡快停止而施行的制動，特點是作用

12、比擬迅速，而且將列車制動能力全部使用，通過故障導致平安的設計原那么為“失電制動，得電緩解的緊急空氣制動系統(tǒng)。緊急制動是在列車遇到緊急情況或發(fā)生其他意外情況時，為使列車盡快停車而實施的制動，其制動力與快速制動相同。緊急制動時考慮了脫弓、斷鉤、斷電等故障情況，故只采用空氣制動，而且停車前不可緩解，在盡可能減小沖動的情況下不對沖動進行具體限制。3快速制動?？焖僦苿邮菫榱耸沽熊嚤M快停車而實施的制動，其制動力高于常用全制動(上海、廣州快速制動力高于常用全制動22)。這種制動方式是在緊急情況下，制動系統(tǒng)各局部作用均正常時所采取的“種制動方式，其特點是與常用制動相同，制動過程可以施行緩解。受沖擊率極限的限制

13、，主控制器手柄回“0位，可緩解，具有防滑保護和載荷修正功能。4彈簧停放制動。為防止車輛在線路停放過程中發(fā)生溜滑，城軌車輛設置停放制動裝置。停放制動通常是將彈簧停放制動器的彈簧壓力通過問瓦作用于車輪踏面來形成制動力。以前停放制動也稱停車制動或彈簧停車制動，但在地鐵列車中，停車制動是另外一個概念，所以為區(qū)別開來，稱停放制動較好。庫內(nèi)停車時可以解決因制動缸壓力會因管路漏泄，無壓力空氣補充而逐步下降到零使車輛失去制動力的停放問題。在正常情況下，彈簧力的大小不隨時間而變化，由此獲得的制動力能滿足列車較長時間斷電停放的要求。彈簧停放制動的緩解風缸充氣時，停放制動緩解；彈簧停放制動的緩解風缸排氣時，停放制動

14、施加；還附加有手動緩解的功能。停放制動是列車停車后，為使列車維持靜止狀態(tài)所采取的一種制動方式。5停車制動。對于地鐵列車來說，通常把停車前的這段空氣制動過程稱為停車制動或保持制動。當停車制動位列車減速到極低速度以后，為減小沖動，制動力會有所降低。上海地鐵和廣州地鐵是在減速至4km/h左右，制動力降至70。停車制動具有常用制動的特點。1.2 城軌車輛制動系統(tǒng)的歷史沿革一、早期的制動方式自1881年德國柏林有了世界上第一輛有軌電車后，世界各大城市相續(xù)開始了大規(guī)模的城軌交通的建設。對于城軌車輛來說，除了要承載更多的乘客外，還有一項重要任務，那就是要使其運動中的車輛能夠平安的減速和停車，也就必須要對車輛

15、實施制動。最早的有軌電車是以人工制動的。司機絞動剎車鋼絲，使木制的閘瓦緊靠車輪踏面，用摩擦力使車輪或車軸轉(zhuǎn)動減慢直至停止，以到達車輛減速或停車的目的。當然，這種原始的制動方式既費力又不平安，時常會發(fā)生鋼絲斷裂和車輛失控事故。人們逐漸認識到，為了讓車輛以一定速度平安運行，必須使其具有同樣的減速和停車能力，必須重視對車輛制動的改良。無視車輛制動將會發(fā)生危險，甚至造成旅客生命和財產(chǎn)的損失。因此，對制動機的研制成為近代鐵路和城軌交通的一個大熱門，有時甚至比電氣牽引上的創(chuàng)造更引人關注。1863年，倫敦在市中心環(huán)路下面修建隧道，擬讓火車在市中心的地下通行。但是火車的煙霧在隧道中彌漫，盡管有通風井，但是排放

16、煙霧問題仍然難以解決。直到1890年，倫敦才建成電力牽引的地下鐵路，這就是意義上的第一條地鐵。地鐵在20世紀初的歐美地區(qū)的城市得到迅速開展。由于地鐵車輛是沿用鐵路車輛的，因此任何火車制動新技術會立即被利用于地鐵列車。當時火車一般使用一般使用人工機械制動，例如杠桿撥動式閘瓦制動裝置。二、現(xiàn)代化的制動系統(tǒng)隨著20世紀初科學技術的開展，鐵路車輛上出現(xiàn)了空氣制動機。所謂空氣制動機就是利用壓力空氣作為制動的動力的來源，并用壓力空氣的壓力變化來實現(xiàn)列車的制動和緩解裝置。這種空氣制動機被廣泛應用于鐵路、地鐵。這相比人工機械制動，平安性和可靠性有了很大的進步。20世紀30年代，在歐美地區(qū)和日本出現(xiàn)了采用電信號

17、來傳遞和緩解指令的制動控制系統(tǒng)，這是制動系統(tǒng)的一次改革，因為電信號的傳輸速度比空氣波速快得多。采用電信號的制動控制系統(tǒng)被稱為電氣指令式制動控制系統(tǒng)。20世紀50年代，國外城軌車輛在大規(guī)模采用電磁空氣制動機的同時，還采用電氣指令制動控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)動力制動和空氣制動。最近幾十年來，由于電力電子交流技術和微機技術的參加，使電氣指令式制動控制系統(tǒng)不斷改良、開展。大功率電力電子元件的出現(xiàn)使電氣再生制動成為可能，微機技術的應用使制動防滑系統(tǒng)更加完善。1.3 國內(nèi)外的制動系統(tǒng)目前，我國城軌車輛制動系統(tǒng)主要分為國內(nèi)和國外產(chǎn)品，國內(nèi)制動系統(tǒng)為鐵道科學研究院機車車輛研究所所研制的制動系統(tǒng)，國外制動系統(tǒng)主要包括德國的

18、KNORR制動系統(tǒng)、日本NABTESCO制動系統(tǒng)和英國WESTINGHOUSE制動系統(tǒng)。以上均屬于當今主型的模擬式直通電空制動系統(tǒng)，具有反響快速、操縱靈活。一、國產(chǎn)制動系統(tǒng)由鐵道科學研究院機車車輛研究所所研制的國產(chǎn)制動系統(tǒng)，已成功運用于各城市的地鐵車輛中，如天津濱海線所采用的制動系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用微機控制的模擬式電空制動系統(tǒng)，制動控制系統(tǒng)采用車控方式，即每輛車都配有一套電空制動控制裝置(EBCU)，空氣簧壓力取自前后轉(zhuǎn)向架各1點，將其平均后進行控制，EBCU內(nèi)設有監(jiān)控終端，具有自診斷和故障記錄功能。二、德國KNORR制動系統(tǒng)德國KNORR制動系統(tǒng)主要指KNORR的ESRA電空制動系統(tǒng)。該電空制動

19、系統(tǒng)是一種標準化的制動系統(tǒng)，是傳統(tǒng)的直通電空制動系統(tǒng)，可用于機車、動車組和城軌等工程。該電空制動系統(tǒng)1993年研發(fā)，1995年投入應用。在我國，該電空制動系統(tǒng)主要應用于上海、廣州、北京和天津等地鐵工程。三、日本NABTESCO制動系統(tǒng)日本NABCO制動系統(tǒng)主要指NABCO的HRDA型電空制動系統(tǒng)，1992年投入應用，是一種傳統(tǒng)的直通電空制動系統(tǒng)。在我國，該電空制動系統(tǒng)主要應用于北京和天津的城軌工程。四、英國WESTINGHOUSE制動系統(tǒng)英國WESTINGHOUSE制動系統(tǒng)主要指英國WESTINGHOUSE(現(xiàn)為KNORR英國子公司)的EP2023電空制動系統(tǒng)，是一種基于架控的城軌直通電空制動

20、系統(tǒng)。該電空制動系統(tǒng)2000年開始研發(fā)，2023年裝車應用。在我國，該電空制動系統(tǒng)主要應用于上海、廣州、北京等地鐵工程。1.4 制動方式及制動機的分類制動過程是人為產(chǎn)生并控制列車減速力的大小，從而控制列車減速運行或阻止它加速的過程。制動過程中所需要的作用動力和控制信號的不同是區(qū)別不同制動機的重要標志。例如：1、空氣制動機的作用動力和控制信號均為壓縮空氣又稱壓力空氣；2、電空制動機的作用動力也是壓力空氣，但其控制信號那么為電信號。因此了解制動機的作用動力和控制信號是分析和掌握該制動機工作過程的根本前提。1.4.1 制動方式理論上，常以制動方式區(qū)別不同方式的制動。 制動方式是指制動過程中列車動能的

21、轉(zhuǎn)移方式或制動力的形成方式。按照列車動能轉(zhuǎn)移方式的不同，制動方式可分為熱逸散和將動能轉(zhuǎn)換成有用能兩種根本方式。分類如下： 閘瓦制動 固體摩擦制動 盤形制動 摩擦制動 軌道電磁制動 液體摩擦制動熱逸散 電阻制動 動力制動 旋轉(zhuǎn)渦流制動 軌道渦流制動 再生制動能量轉(zhuǎn)換 飛輪儲能制動按照制動力形成方式不同，制動方式又可分為黏著制動和非黏著制動。制動里的形成是通過輪軌間黏著來實現(xiàn)的制動，稱之為黏著制動；反之，不通過輪軌間的黏著來形成制動力的制動，稱之為非黏著制動。制動類型分類備注黏著制動摩擦制動閘瓦制動廣泛應用盤形制動動力制動電阻制動在電力機車上普遍采用再生制動在電力機車上采用加饋電阻制動在電力機車上

22、普遍采用慣性制動飛輪儲能制動非黏著制動磁軌摩擦制動在高速機車，動車組上采用，目前尚未普及磁軌渦流制動分阻制動及噴氣制動1.4.2 制動機分類 制動機包括：1按作用對象可分為機車制動機和車輛制動機；2按控制方式和動力來源可分為空氣制動機、電空制動機和真空制動機等。無論機車制動機采用何種制動機如空氣制動機、電空制動機等，都要可靠的完成以下任務：1對列車制動系統(tǒng)進行靈活、準確的操縱和控制；2向整個列車制動系統(tǒng)提供質(zhì)量良好的動力如壓力空氣。1.5 城軌車輛制動系統(tǒng)的要求和組成 城市軌道的交通的特點是平安、快捷、準時、方便。它的站距比擬短，行車速度快，乘客上下數(shù)量波動大，發(fā)車頻率高。因此對車輛啟動、加速

23、和制動都是有很高的要求。特別是對制動，出于平安考慮，必須做到萬無一失。1.5.1 城軌車輛制動系統(tǒng)的的要求綜合起來，城軌車輛制動系統(tǒng)應滿足一下的要求：1 制動系統(tǒng)應具有足夠的制動能力，能保證車輛在規(guī)定的制動距離內(nèi)停車。制動系統(tǒng)應操作靈活、反響迅速、停車平穩(wěn)。2 制動系統(tǒng)應包括電氣制動和空氣制動兩種制動方式，并且在正常制動過程中，優(yōu)先電氣制動，減少空氣制動對環(huán)境的污染并且降低車輛維修本錢。3 制動系統(tǒng)應具有可靠的平安系數(shù)，即使個別車輛發(fā)生故障或者在坡道上運行，也應有足夠的制動力，保證列車可靠制動停車。4 車輛應具有載荷矯正能力，能更具乘客載荷量自動調(diào)節(jié)制動力，使車輛制動力恒定，保證乘客的舒適性。

24、5 制動系統(tǒng)必須具有緊急制動或者快速制動功能。除了由司機操作外，還可由其他工作人員操作。1.5.2 城軌車輛制動系統(tǒng)的組成根據(jù)城軌車輛的特點，制動系統(tǒng)一般包括下面幾個局部：1電氣制動系統(tǒng)。他一般與牽引系統(tǒng)連在一起形成主電路，包括再生反響電路和制動電阻器，將動力制動產(chǎn)生的電能反響給供電接觸網(wǎng)或消耗在制動電阻器上。2空氣制動系統(tǒng)。它由供氣局部、控制局部和執(zhí)行局部等組成。供氣局部有空氣壓縮機、空氣枯燥機和風缸等；控制局部有電空轉(zhuǎn)換閥、緊急閥、稱重閥和中繼閥等；執(zhí)行局部就是閘瓦制動裝置和盤式制動裝置等。3指令和通信網(wǎng)絡系統(tǒng)。它既是傳送司機命令的通道，同時也是制動系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)交換及制動系統(tǒng)與列車控制系統(tǒng)

25、進行數(shù)據(jù)通信的總線。1.6 本章小結(jié)本章主要是簡單的描述了制動系統(tǒng)。通過本章可以了解到制動系統(tǒng)的根本概念，什么是制動，制動機的歷史，國內(nèi)外的制動系統(tǒng)和制動方式及制動機的分類和城市軌道車輛制動系統(tǒng)的主要功能和組成。制動是人為的使列車的減速或阻止其加速的過程。從能量的角度看我們轉(zhuǎn)移來看可以分成熱逸散和將動能轉(zhuǎn)換成有用能兩種。在城軌里采用的熱逸散的制動有閘瓦制動、盤形制動和電阻制動；能量轉(zhuǎn)換的制動就是再生制動。制動機的分類是看動力源和控制方式來分，比方電制動的動力源是電，而空氣制動機的的動力源是空氣，電空制動機的動力源是空氣但是它是通過電信號來觸發(fā)的。制動機從歷史開展從手制動機開展到直通空氣制動機，

26、再開展到自動空氣制動，一直到現(xiàn)在的電空制動機等等。國外的制動機是很多的，德國的KNORR制動系統(tǒng)、日本NABTESCO制動系統(tǒng)和英國WESTINGHOUSE制動系統(tǒng)等等，他們都被上海地鐵、廣州地鐵、北京地鐵等等廣泛應用。城軌的制動系統(tǒng)由電氣制動系統(tǒng)，空氣制動系統(tǒng)，指令和通信網(wǎng)絡系統(tǒng)組成。它的要求很多有1擁有足夠的制動力2要擁有電制動和空氣制動3車輛要具有載荷矯正能力4要擁有可靠的平安保障系數(shù)5要具有緊急制動能力。第2章 風源系統(tǒng)及空氣制動機一般情況下，城軌車輛采用電動車組模式，以單元進行編組，所以其風源系統(tǒng)也是以單元來供氣。2.1 空氣壓縮機空氣壓縮機是用來產(chǎn)生壓縮空氣的裝置。城軌用的空氣壓縮

27、機要求具有噪聲低、振動小、結(jié)構緊湊、維護方便。環(huán)境實用性強的特點，其直流驅(qū)動電機已逐漸被交流電機驅(qū)動取代。目前，城軌車輛中采用的主要有活塞式空氣壓縮機和螺桿式空氣壓縮機兩種。2.1.1 活塞式空氣壓縮機活塞式空氣壓縮機由固定機構、運動機構、進/排氣機構、中間冷卻裝置和潤滑裝置等及局部組成。其中固定機構包括機體、氣缸、氣缸蓋；運動機構包括曲軸、連桿、活塞；進/排氣機構包括空氣濾清器、氣閥；中間冷卻裝置包括中間冷卻器、冷卻風扇；潤滑裝置包括潤滑油泵、潤滑油路等，如圖2-1所示。圖2-1 活塞式空氣壓縮機作用原理1-潤滑油泵；2-機體；3-油壓表；4-空氣濾清器；5、8-進氣閥片；6-排氣閥片；7、

28、9-低壓活塞；10-高壓活塞；11-主風缸；12-壓力控制器；13-上集氣箱；14-散熱管；15-下集氣箱活塞式空氣壓縮機的工作原理：電機通過聯(lián)軸節(jié)驅(qū)動空壓機曲軸轉(zhuǎn)動，曲軸連桿機構帶動高、低壓缸活塞同時在氣缸內(nèi)做上下反復運動。由于曲軸中部的三個軸頸在軸向平面內(nèi)互成120，兩個低壓活塞和一個高壓活塞分別相隔120轉(zhuǎn)角。當?shù)突钊滦袝r，活塞頂面與缸蓋之間形成真空，經(jīng)過空氣濾清器的大氣推開進氣閥片進入低壓缸，此時排氣閥在彈簧和中冷器內(nèi)空氣壓力的作用下關閉。當?shù)蛪夯钊闲袝r，氣缸內(nèi)的空氣被壓縮，其壓力大于排氣閥片上方壓力與排氣閥彈簧的彈力之和時，壓縮排氣閥彈簧推開排氣閥片，具有一定壓力的空氣排出缸外，

29、而進氣閥片在氣缸內(nèi)壓力及其彈簧的作用下關閉。兩個低壓缸送出低壓空氣，都經(jīng)氣缸蓋的同一通道進入中冷器。經(jīng)中冷器冷卻后，在進入高壓缸，進行第二次壓縮，壓縮后的空氣經(jīng)排氣閥口、主風管路送入主風缸中儲存。高壓活塞的進、排氣作用與低壓活塞的進、排氣作用相同。在運行中，主風缸壓力保持在一定的范圍，如750900kPa，它是通過空壓機壓力控制器自動控制控制空壓的啟動或停止來實現(xiàn)。當主風缸的壓力逐漸增高，到達規(guī)定壓力上限時，壓力控制器切斷空壓機驅(qū)動電機的電源，使空壓機停止工作；而隨著設備的用風和管路的泄漏等，使主風缸的壓力逐漸降低，到達規(guī)定壓力下限；壓力控制器接通空壓機驅(qū)動電機的電源，使空壓機開始工作，主風缸

30、壓力上升。這樣主風缸壓力一直被控制在規(guī)定的范圍內(nèi)?；钊娇諝鈮嚎s機的應用廣泛、技術成熟，可靠性和穩(wěn)定性好，不需要特殊潤滑，性價比具有吸引力。2.1.2 螺桿式空氣壓縮機螺桿空壓機與活塞空壓機相同，都屬于容積式空壓機。從使用效果來看螺桿空壓機有如下優(yōu)點。(1)可靠性高。螺桿空壓機零部件少，沒有易損件，因而它運轉(zhuǎn)可靠，壽命長，大修間隔期可達48萬小時。(2)操作維護方便。螺桿空壓機自動化程度高，操作人員不必經(jīng)過長時間的專業(yè)培訓，可實現(xiàn)無人值守運轉(zhuǎn)。(3)動力平衡好。螺桿空壓機沒有不平衡慣性力，機器可平穩(wěn)地高速工作，可實現(xiàn)無根底運轉(zhuǎn)，特別適合作移動式空壓機，體積小、重量輕、占地面積少。(4)適應性強

31、。螺桿空壓機具有強制輸氣的特點，容積流最幾乎不受排氣壓力的影響，在寬闊的范圍內(nèi)能保持較高效率，在空壓機結(jié)構不作任何改變的情況下，適用于多種工況。5噪聲低、振動小。螺桿式空氣壓縮機工作時，旋轉(zhuǎn)部件兩個螺桿的運動沒有質(zhì)心位置的變動，所以沒有產(chǎn)生振動的干擾力。陰、陽螺桿和機殼之間相互密貼和嚙合的間隙是通過噴油實現(xiàn)密封和冷卻的，不產(chǎn)生機械接觸和摩擦，因而噪音低。螺桿式空氣壓縮機的工作原理：該壓縮機的工作過程分為進氣、壓縮、排氣三個階段，如圖2-2。圖2-2螺桿式空氣壓縮機系統(tǒng)流1-螺桿式空氣壓縮機；2-聯(lián)軸器；3-冷卻風機；4-電動機；5-空、油冷卻器(機油冷卻單元)；6-冷卻器(壓縮空氣后冷單元)；

32、7-壓力開關；8-進氣閥；9-真空指示器；10-空氣濾清器；11-油細別離器；12-最小壓力維持閥；13-平安閥；14-溫度開關；15-視油鏡；16-泄油閥；17-溫度控制閥；18-油氣筒組成；19-機油過濾器；20-逆止閥1進氣過程。螺桿空壓機的工作過程詳細分析之進氣過程：轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝空間在轉(zhuǎn)至進氣端壁開口時，其空間最大，此時轉(zhuǎn)子齒溝空間與進氣口的相通，因在排氣時齒溝的氣體被完全排出，排氣完成時，齒溝處于真空狀態(tài)，當轉(zhuǎn)至進氣口時，外界氣體即被吸入，沿軸向進入陰陽轉(zhuǎn)子的齒溝內(nèi)。當氣體充滿了整個齒溝時，轉(zhuǎn)子進氣側(cè)端面轉(zhuǎn)離機殼進氣口，在齒溝的氣體即被封閉。2壓縮過程。螺桿空壓機的工作

33、過程詳細分析之壓縮過程：陰陽轉(zhuǎn)子在吸氣結(jié)束時，其陰陽轉(zhuǎn)子齒尖會與機殼封閉，此時氣體在齒溝內(nèi)不再外流。其嚙合面逐漸向排氣端移動。嚙合面與排氣口之間的齒溝空間漸漸件小，齒溝內(nèi)的氣體被壓縮壓力提高。3排氣過程。螺桿空壓機的工作過程詳細分析之排氣過程：當轉(zhuǎn)子的嚙合端面轉(zhuǎn)到與機殼排氣口相通時，被壓縮的氣體開始排出，直至齒尖與齒溝的嚙合面移至排氣端面，此時陰陽轉(zhuǎn)子的嚙合面與機殼排氣口的齒溝空間為0，即完成排氣過程，在此同時轉(zhuǎn)子的嚙合面與機殼進氣口之間的齒溝長度又到達最長，進氣過程又再進行。2.2 空氣枯燥器空氣壓縮機輸出的壓縮空氣中含有較高的水份、油份和機械雜質(zhì)等，必須經(jīng)過空氣枯燥器將其中的水份、油份和機

34、械雜質(zhì)除去，才能到達車輛上用風設備對壓縮空氣的要求。液態(tài)的水、油微粒及機械雜質(zhì)在濾清器中根本被除去，壓縮空氣的相對濕度降低是防止用風過程中出現(xiàn)冷凝水危害的主要方式，它依靠空氣枯燥器來完成?？諝饪菰锲鞯母驹硎牵何竭^程是一個平衡反響。在吸附劑和與其接觸的壓縮空氣之間濕度趨向于平衡，而相對濕度大的壓縮空氣與吸附劑的外表接觸時，由于吸附劑具有大量微孔，與空氣的接觸面積大，吸附劑可以大量、快速地吸附壓縮空氣的水蒸氣分子，到達枯燥壓縮空氣的目的。再生過程也是一個平衡反響，用于吸附劑再生的吹掃氣體是由較高壓力的壓縮空氣膨脹而來。膨脹時，空氣體積增大而壓力降低，獲得的吹掃氣體的相對濕度較低。因而易于“奪

35、走吸附器上已吸附的水蒸氣分子，使吸附劑恢復枯燥狀態(tài)，到達再生目的。其特點是“壓力吸附與無熱再生。常用的吸附劑有：活性炭、氧化鋁、硅凝膠及分子篩等?？諝饪菰锲饕话愣际撬降?，有單塔式和雙塔式兩種。2.2.1 單塔式空氣枯燥器單塔式空氣枯燥器是一種無熱再生作用的枯燥器，如圖2-3所示。它的特點是吸附劑的吸附作用與再生作用在同一個枯燥筒內(nèi)進行。由油水別離器、枯燥筒、排水閥、電控閥、再生風缸和消聲器等組成。在油水別離器中有許多網(wǎng)格圈這是一種用鋁片或銅片做成的有縫的小圓筒，枯燥器那么是一個網(wǎng)形的大圓筒，其中盛滿顆粒狀的吸附劑。圖2-3單塔式空氣枯燥器1-枯燥筒；2-彈簧；3-單向閥；4-帶孔擋板；5-枯

36、燥筒筒體；6-吸附劑；7-油水別離器；8-網(wǎng)格圈；9-排泄閥；10-消音器；11-彈簧；12-活塞；13-電空閥；14-線圈；15-排氣閥；16-銜鐵；17-帶排氣的截斷塞門；18-再生風缸；19-節(jié)流孔單塔式空氣枯燥原理：空氣壓縮機工作時，電空閥13失電，活塞下方通過排氣閥15排向大氣，活塞12在彈簧力作用下關閉排泄閥9，而空壓機輸出的壓力空氣從枯燥塔中部的進口管進入枯燥塔，首先到達油水別離器，當含有油分和機械雜質(zhì)的壓縮空氣經(jīng)過網(wǎng)格圈時，油滴吸附在網(wǎng)格圈的縫隙中，機械雜質(zhì)那么不能通過網(wǎng)格圈的縫隙，這樣就將壓縮空氣中的油分和機械雜質(zhì)濾去，然后再進入枯燥筒內(nèi)與吸附劑相遇，吸附劑大量地吸收水分，使

37、從枯燥筒上方輸出的壓縮空氣的相對濕度降低，到達車輛用風系統(tǒng)的要求。如下圖的枯燥筒下方1/4高度處為裝有網(wǎng)格圈8的油水別離器，而上方3/4高度處為裝有吸附劑6的空氣枯燥筒1?？菰飫┰偕?經(jīng)過枯燥的壓力空氣，一路經(jīng)過接口及單向閥3送往主風缸，單向閥的作用是防止壓力空氣從主風缸逆流；另一路經(jīng)節(jié)流孔19充入再生風缸18。當空氣壓縮機停止工作的同時電空閥13得電，再生風缸18內(nèi)得壓力空氣經(jīng)過翻開的電空閥向活塞12下部充氣，活塞上移，翻開排泄閥9，枯燥塔內(nèi)的壓力空氣迅速排出，這時再生風缸內(nèi)的壓力空氣經(jīng)節(jié)流孔回沖至枯燥塔內(nèi)，從而沿枯燥筒、油水別離器一直沖至枯燥塔下部的積水積油腔內(nèi)，在下沖過程中，枯燥空氣

38、吸收了枯燥劑中水分同時還沖下了網(wǎng)格圈上的油滴和機械雜質(zhì)，這樣枯燥劑再生的同時網(wǎng)格圈也得以清洗。但是采用空氣壓縮機的排氣量相對較小時，它的停止工作間隙不能滿足單塔式枯燥器再生所需的時間間隙，這時使用雙塔式枯燥器就能解決問題。2.2.2 雙塔式枯燥器雙塔式空氣枯燥劑的構造如圖2-4所示。圖2-4 雙筒式空氣枯燥器19-枯燥筒；19.7-吸附劑；19.11-油水別離器；24-止回閥；25-枯燥器座；34-雙活塞閥34.15、34.17、56、70-可諾爾K形環(huán)；43-電磁閥；50-再生節(jié)流孔；55-預控制閥71-旁通閥；92、93-隔熱材；A-排泄口；O1O3-排氣口；P1-進氣口；P2-出氣口V1

39、-V10-閥座雙塔式空氣枯燥器的工作原理：雙筒枯燥器工作為枯燥與再生兩個工況同時進行，壓力空氣在一個筒中流過并枯燥時，另外一個筒中的吸附劑即再生。從空氣壓縮機輸出的壓力空氣首先經(jīng)過裝有網(wǎng)格圈的油水別離器，除去空氣中的液態(tài)油、水、塵埃等。然后，壓力空氣再流過枯燥筒中的吸附劑，吸附劑吸附壓力空氣中的水分。一局部枯燥過的壓力空氣約13%18%被分流出來,經(jīng)過再生節(jié)流膨脹后,進入另一個枯燥塔對已吸水飽和的吸附劑進行脫水再生,再生工作后的壓力空氣經(jīng)過油水別離器時，再把積聚在網(wǎng)格圈上的油、水及機械雜質(zhì)等。雙塔式枯燥器沒有再生風缸，但是設有一個定時脈沖發(fā)生器以使兩個枯燥塔的電磁閥定時地輪換開、關，以使兩個塔

40、的功能定時進行輪換。2.3 風缸及其他空氣管路部件 = 1 * Arabic * MERGEFORMAT 1、風缸是用于儲存壓縮空氣的，用鋼板制成，具有很高的耐壓性，是一種高壓容器。車載風缸有各種用途，比方上海直流制列車每節(jié)車上有四個風缸：總風缸，空氣懸掛系統(tǒng)風缸、制動風缸、氣動車門風缸、再生儲風缸帶有空氣枯燥塔的C車，以上海地鐵1號線直流列車為例，每節(jié)車上有四個風缸：一個250L總風缸，一個100L空氣懸掛系統(tǒng)風缸，一個50L制動風缸，以及一個50L氣動車門風缸。此外，帶有空氣枯燥塔的C車增加一個再生儲風缸。而上海地鐵交流制列車每節(jié)車上有五個風缸：一個100L主風缸，一個100L副風缸，一個

41、60L氣動車門風缸，以及兩個空氣懸掛系統(tǒng)風缸。如圖2-5。圖2-5 風缸結(jié)構1-端蓋 2-缸體 3-管接頭 4-排水堵 = 2 * Arabic * MERGEFORMAT 2、1截斷塞門：它安裝在制動支管上，當列車中的車輛因特殊情況或列車檢修作業(yè)需要停止車輛空氣制動系統(tǒng)的作用時，關閉該車的截斷塞門，切斷車輛制動機與制動主管的壓縮空氣通路，同時排出副風缸和制動缸的壓縮空氣，使制動機緩解，以便于檢修人員的平安操作。截斷塞門有兩種不同的結(jié)構形式：一種是錐芯獨立式；另一種是球芯式。如圖2-6和2-7。圖2-6 錐芯獨立式截斷塞門1-閥體 2-塞門芯 3-蓋 4-彈簧 5-手把圖2-7 帶排氣口的截斷

42、塞門2脈沖電磁閥：它是先導控制的二位三通閥，它是由一個氣動往復閥芯和用于預控的電磁閥組成。而且，它還配有附加的手動控制。脈沖電磁閥用于氣電控制回路中，如果電脈沖觸發(fā)，那么控制腔充氣或排氣，或按順序交替進行，雙塔式枯燥塔要用到。3止回閥：它安裝于只允許空氣從一個方向流入且反向截止的空氣管路，以防止降壓。4減壓閥：它的作用是調(diào)節(jié)壓縮空氣系統(tǒng)中的空氣壓力。5空氣過濾器：空氣過濾器用于壓縮空氣制動系統(tǒng)，氣動車門機構等，可以保護這些敏感的設備不受損壞?？諝膺^濾器對在多塵環(huán)境下運行的列車的制動系統(tǒng)的可靠性具有極其重要的作用。6平安閥：它是空氣制動系統(tǒng)中保證空氣壓力不至于過高的部件。設定壓力通過調(diào)節(jié)螺母來調(diào)

43、節(jié)。如圖2-8。圖2-8 平安閥1-閥體 2-活塞 3-彈簧 4-頂桿 5-調(diào)節(jié)螺母 6-上蓋 B-排氣口 V-發(fā)口2.4 空氣制動機空氣制動，又稱為機械制動或摩擦制動，主要以壓縮空氣為動力，由車輛的風源系統(tǒng)供給。2.4.1 直通式空氣制動機直通式空氣制動機工作原理如圖2-9所示?？諝鈮嚎s機將壓縮空氣儲入總風缸內(nèi)，經(jīng)總風缸管至制動閥。制動閥有緩解位、保壓位和制動位3個不同位置。在緩解位時，制動管內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)制動閥Ex口排向大氣；在保壓位時，制動閥保持總風缸、制動管和Ex口各不相通；在制動位時，總風缸管壓縮空氣經(jīng)制動閥流向制動管。圖2-9 直通式空氣制動機-緩解位；-保壓位；-制動位；1-空氣

44、壓縮機；2-總風缸；3-制動風管；4-制動閥：5-制動管；6-制動缸；7-根底制動裝置；8-制動缸緩解彈簧；9-制動缸活塞；10-閘瓦；11-制動閥EX；12-車輪1制動位。駕駛員要實施制動時，首先把操縱手柄放在制動位，總風缸的壓縮空氣經(jīng)制動閥進入制動管。制動管是一根貫穿整個列車，兩端封閉的管路。壓縮空氣由制動管進入各個車輛的制動缸，壓縮空氣推動制動缸活塞移動，并通過活塞桿帶動根底制動裝置，使閘瓦壓緊車輪，產(chǎn)生制動作用。制動力的大小，取決于制動缸內(nèi)壓縮空氣的壓力，由駕駛員操縱手柄在制動位放置時間長短而定。2緩解位。要緩解時，駕駛員將操縱手柄置于緩解位，各車輛制動缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)制動管從制動閥E

45、x口排入大氣。操縱手柄在緩解位放置的時間應足夠長，使制動缸內(nèi)的壓縮空氣排盡，壓力降至為零。此時制動缸活塞借助于制動缸緩解彈簧的復原力，使活塞回到緩解位，閘瓦離開車輪，實現(xiàn)車輛緩解。3保壓位。制動閥操縱手柄放在保壓位時，可保持制動缸內(nèi)壓力不變。當駕駛員將操縱手柄在制動位與保壓位之間來回操縱，或在緩解位與保壓位之間來回操縱時，制動缸壓力能分階段上升或降下，即實現(xiàn)階段制動或階段緩解。直通空氣制動機的特點是：1制動管增壓制動、減壓緩解、列車別離時不能自動停車。2能實現(xiàn)階段緩解和階段制動。3制動力大小靠司機操縱手柄在制動位放置時間的長短決定，因此控制不太精確。4制動時全列車制動缸的壓縮空氣都由總風缸供給

46、；緩解時，各制動缸的壓縮空氣都需要經(jīng)制動閥排氣口排入大氣。因此前后車輛制動一致性不好。2.4.2 自動式空氣制動機自動式空氣制動機與其他空氣制動機不同的是，增加了三個部件：在總風缸與制動閥之間增加了給氣閥；在每節(jié)車輛的制動管與制動缸之間增加了三通閥和副風缸。給氣閥的作用是限定制動管定壓，人為規(guī)定制動管壓力，即無論總風缸壓力多高，給氣閥出口的壓力總保持在一個設定值。自動空氣制動機工作原理如圖2-10所示。圖2-10自動式空氣制動機-緩解位；-保壓位；-制動位；1-空氣壓縮機；2-總風缸；3-總風缸管；4-制動閥：5-制動管；6-制動缸；7-根底制動裝置；8-制動缸緩解彈簧；9-制動缸活塞；10-

47、閘瓦；11-制動閥EX口；12-車輪；13-三通閥；14-副風缸；15-給氣閥；16-三通閥排氣口自動式空氣制動機的制動閥同樣也有緩解位、保壓位和制動3個作用位置，但內(nèi)部通路與直通式空氣制動機的制動閥有所不同。在緩解位時它聯(lián)通給氣閥與制動管的通路；制動位時它使制動管與制動閥上的EX口相通，制動管壓縮空氣經(jīng)它排向大氣；保壓位時仍保持各路不通。制動閥操縱手柄放在緩解位時，總風缸中的壓縮空氣經(jīng)給氣閥、制動閥送到制動管，然后通過制動管送到各車輛的三通閥，經(jīng)三通閥使副風缸充氣。如此時制動缸中有壓縮空氣，那么經(jīng)三通閥的排氣口16排入大氣。列車運行時，制動閥操縱手柄一般處于緩解位，直至副風缸充至制動管定壓值

48、。制動閥操縱手柄放在制動位時，制動管內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)制動閥EX口排向大氣。制動管的減壓信號傳至車輛的三通閥時，三通閥動作，副風缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)三通閥充向制動缸，制動缸活塞推出，使制動執(zhí)行機構動作，列車產(chǎn)生制動作用。由此可見，自動空氣制動機是依靠制動管中壓縮空氣的壓力變化來傳遞制動信號，制動管增壓緩解，減壓那么制動，其中，三通閥是制動缸充氣或排氣的控制部件。三通閥工作原理如下圖2-11所示。圖2-11 三通閥工作原理1-三通閥活塞及活塞桿；2-節(jié)制閥；3-滑閥；4-副風缸；5-制動缸；6-三通閥；i-充氣溝；B-間隙三通閥由于它與制動管、副風缸和制動缸相通而得名。根據(jù)制動管壓力的變化，三通閥有以下

49、三個根本位置。a.充氣緩解位。制動管壓力增加時，在三通閥活塞兩側(cè)形成壓差，三通閥活塞及活塞桿帶動節(jié)制閥及滑閥一起移至右側(cè)段位，這時充氣溝露出。三通閥內(nèi)形成以下兩條通路：制動管充氣溝滑閥室副風缸；制動缸滑閥室R孔滑閥底面N槽三通閥Ex口大氣。第一條為充氣通路，第二條為緩解通路，所謂充氣是指向副風缸充氣，緩解是指制動缸緩解。副風缸內(nèi)壓可一直充至與制動管的壓力相等，即到達制動管定壓，制動缸緩解后的最終壓力為零。b.制動位。制動時，駕駛員把制動閥手柄放在制動位，制動管內(nèi)的壓力空氣經(jīng)制動閥排氣減壓。三通閥活塞左側(cè)壓力下降，右側(cè)副風缸壓力大于左側(cè)。當兩側(cè)壓差較小時，缺乏以推動活塞，副風缸的壓力空氣有通過充

50、氣溝逆流的現(xiàn)象。但由于制動管內(nèi)壓力下降較快，活塞兩側(cè)壓差繼續(xù)增大，壓差到達足以克服活塞及節(jié)制閥的阻力時活塞及活塞桿帶動節(jié)制閥向左移一間隙距離，使活塞桿與滑閥之間的間隙B置于前部，活塞折斷充氣溝，副風缸壓力空氣停止逆流，滑閥上的通孔上端開放，與副風缸相通。隨著制動管壓力刀鋒繼續(xù)下降，活塞兩側(cè)壓差加大到能夠克服滑閥與滑閥座之間的摩擦力時，活塞帶動滑閥左移至極端位，滑閥切斷制動缸通大氣的通路，同時滑閥通孔下端與滑閥座制動缸孔R對準，形成副風缸向制動缸的充氣通路。如果三通閥一直保持這一位置，最終將使副風缸壓力與制動缸的壓力平衡。c.保壓位。在制動管減壓到一定值后，駕駛員將制動閥操縱手柄移至保壓位，制動

51、管停止減壓。三通閥活塞左側(cè)壓力不再下降，但三通閥活塞仍處于左極端的制動位，因此副風缸壓力空氣繼續(xù)充向制動缸，活塞右側(cè)的壓力繼續(xù)下降。當右側(cè)副風缸壓力稍低于左側(cè)制動管的壓力時，兩側(cè)壓差到達能克服活塞和節(jié)制閥的阻力時，活塞將帶著節(jié)制閥向右移一間隙距離，使滑閥與活塞桿之間的間隙位于后端，同時節(jié)制閥遮斷副風缸向制動缸的充氣通路，副風缸壓力不再下降。由于此時活塞兩側(cè)壓差較小，缺乏以克服滑閥與滑閥座之間的摩擦力，所以活塞位于此位不再移動，制動缸保壓。自動制動機的特點：1制動管減壓制動、增加緩解，列車別離時能自動制動停車。2由于制動缸的風源與排氣口離制動缸較近，其制動與緩解不再通過制動閥進行，因此制動與緩解的一致性較直通制動機好，列車縱向沖動較小，適合于較長編組的列車。3有階段制動及一次緩解性能。上述的三通閥屬于二壓力機構的閥，還有種閥，通常稱為三壓力機構閥，也稱分配閥，其特點是：1具有階段制動和階段緩解。同時，制動管要充到定壓，制動缸才能完全緩解。2具有制動力不衰減性。即在制動中立位或緩解中立位，當制動缸壓力因泄漏等原因而下降時，三通閥能自動地給予補充壓縮空氣，保證制動缸壓力保持原值。2.4.3 電空制動機電空制動機為電控空氣制動機的簡稱。它是在空氣制動機的根底上加裝電磁閥