机车用单元制动器故障原因分析及处理

机车用单元制动器故障原因分析及处理

张旭 于春生 张磊

中车大连机车车辆有限公司       辽宁 大连    116045

摘要：机车用单元制动器是制动控制系统的关键部件，制动系统中的制动压力、制动电阻、制动阀、制动盘等部件的运行状态直接影响列车运行的安全。为了保证机车的安全运行，需要深入地研究单元制动器的结构和工作原理，并对其日常维护和故障进行分析。

关键词：机车单元制动器；故障；处理

机车用单元制动器是一种结构紧凑的制动装置，它由制动盘、闸瓦、滑油系统和制动控制系统等部分组成。它由主簧控制单元输出，使制动蹄在制动力的作用下压向制动盘，由摩擦片产生制动力矩，从而使制动盘产生制动力矩，使机车在各种车速下都能安全制动。制动蹄和滑油系统是制动系统的主要组成部分。其中，滑油系统由油脂和滑油组成；滑油是用来冷却的。另外，为了保证机车的安全运行，还需要控制系统来调节制动压力。当制动压力低于设定值时，滑油系统向控制系统发出压力泄压；当制动压力超过设定值时，控制系统自动加大滑油量以达到减压的目的。机组制动是机车运行的重要组成部分。如果机组制动失效，将引起机车的急停和紧急制动。因此，对机组制动器的维修及故障分析就显得尤为重要。本文介绍了单元制动器的结构原理、工作过程，并通过具体故障实例分析了其故障原因，提出了相应的解决办法。

1.单元制动器结构原理

单元制动器主要包括：主簧控制装置，闸瓦，制动盘，制动滑油、制动压力调节装置、制动轮缸和电气控制装置组成。(1)由制动盘、闸瓦和制动阀构成的主簧控制单元，该主簧控制单元作为机车的核心部件，由主弹簧控制单元的输出，使闸瓦在制动力的作用下向制动盘施压，进而由闸瓦和制动盘的摩擦而产生制动力矩。(2) 闸瓦以陶瓷纤维为主，纤维增强树脂为主。机车运行时，由于摩擦片的磨损、粘连等原因，造成了摩擦表面的损伤，需要及时更换。但是，由于滑油中含有金属粉末、矿物等杂质，这些杂质会随时间进入闸瓦内，污染制动滑油，降低制动滑油的使用寿命。因此，更换闸瓦时要用清洁的滑油。另外，还需要定期检查和更换制动滑油。(3)一铁材料，所述制动盘表面为黑色涂料。制动盘表面有许多磨擦材料及金属粉。机车运行时，摩擦片与金属粉摩擦发热，使摩擦片升温。因此，在机车运行时，应及时冷却制动盘，并及时清除摩擦材料及金属粉。(4)制动压力调整装置包括一个控制装置，一个弹簧，一个滑油，一个制动阀。其中制动压力调节装置由调压阀和控制阀组成。在机车行驶过程中，利用弹簧弹力的大小，改变制动片和制动片间的摩擦系数，保证制动效果。

2.故障实例

机车用单元制动器是一种用于铁路机车的制动装置，其主要功能是在制动时将列车停住。如果单元制动器出现故障，可能会导致列车失控或停下，甚至可能导致列车爆炸或严重的人员伤亡。 以下是可能导致机车用单元制动器故障的原因：制动力不足：单元制动器的制动能力取决于制动力，如果制动力不足，可能会导致列车无法制动。制动管路堵塞：制动管、制动气室等管路可能会出现堵塞等情况，影响制动器的制动力。制动管路压力过低：如果制动管路压力过低，可能会导致制动器无法有效地制动列车。部件损坏：如果单元制动器的部件出现故障或损坏，例如轴承损坏、弹簧失效等，也可能会影响制动系统的正常工作。信号故障：单元制动器需要通过信号来控制列车的停车和加速。如果信号出现故障，可能会导致列车无法停车或加速。

机车运行时，司机发现机车无法制动。从机车使用记录来看，机组制动在司机起动后不能正常工作。驾驶员用手触摸制动盘，发现制动盘有摩擦发热现象，同时单元制动器也无明显的制动力输出。首先检查制动压力，找出制动压力为0帕。驾驶员检查了一下零件，没有发现任何异常。对机组制动器进行了检测，结果表明：机组制动器主回路、控制回路和从动回路各组成部分正常，但制动电阻不工作。为查明故障原因，司机将制动器压力调整到正常水平。由于制动器的作用是使机车停车，因此在检测制动压力时必须断开制动电阻。随后驾驶员将主控制单元断电，并用手触摸制动盘，发现制动盘无摩擦发热现象。驾驶员确认主控制单元已经断电。

3.单元制动器故障分析

检修过程中，发现某机务段机车牵引500t货物列车时，机车运行至中间站时，制动闸瓦出现“抱轴”故障，导致机车紧急制动，机车运行速度由250 km/h降至140 km/h。 经了解发现，该机车采用的是 ZF型制动缸和 ZF型制动阀，该制动缸型号为ZF200-400型制动缸，制动阀型号为ZF200-500型制动阀。 其中闸瓦与制动缸是单元制动器的重要部件，主要用于制动时产生制动力矩；滑油系统用于润滑闸瓦和摩擦片；控制系统用于对闸瓦和制动缸的动作进行控制。

4.单元制动器故障处理措施

1)检修人员要严格按工艺要求清除闸瓦表面的油垢和污垢。2)检查制动压力，如发现制动压力偏低，应查明原因，采取相应的措施。3)维修人员在拆卸闸瓦时，要注意对闸瓦的二次损坏，防止因人为原因引起的闸瓦损坏。4)维修人员在更换新闸瓦时，必须严格控制旧闸瓦的尺寸和材料，确保新旧闸瓦的型号一致。5)维修人员在对制动阀进行检修时，应注意检查阀心，防止阀心磨损造成制动压力过低。6)维修人员检查制动阀时，应注意更换制动阀内部的滤芯。7 维修人员在日常工作中应定期对制动阀进行保养，以保证制动阀处于良好状态。一旦发生故障，应及时处理，防止制动阀因制动力过大而失灵。8)维修人员在更换制动盘时，要注意测量并调节盘体内间隙。间隙过大或过小都会引起制动压力过大或过小。

5.单元制动器日常维护

(1)对机车单元制动器应定期检查与维护，及时发现并排除故障，以达到延长机车使用寿命的目的。(2)操作时应严格按说明书要求操作，以确保机组制动器的正常工作。在使用时要严格按规定做好保养工作，对制动缸的活塞、活塞销有无磨损，有腐蚀，有裂纹。当制动器活塞、活塞销磨损时，应及时更换；发现活塞、活塞销腐蚀开裂，应及时更换；如发现制动器活塞、活塞销脱落，应及时更换。(3)在使用时，要经常检查制动缸的活塞、活塞销，并加滑油，以确保其正常运转。(4)日常维护保养时，应定期检查、清洗制动器结构零件，确保制动器工作正常。

结束语：
综上所述，单元制动器作为机车制动系统中的关键部件，其结构紧凑，工作可靠，对机车的安全运行起着至关重要的作用。在日常使用中，如果发生故障，要及时处理。以下对单元制动器常见故障原因进行分析，并给出相应的解决办法：（1）在制动器内部存在水、杂物，会影响其散热效果，导致制动盘温升过高。这时应及时将湿气及杂物排出；(2)制动弹簧发生故障，导致制动效果下降或失效。这时要及时更换刹车弹簧；(3)制动盘卡滞将造成机车停机或紧急制动。在此情况下，应及时排除卡滞故障；(4)过大的闸瓦间隙会影响制动盘的散热效果，造成机车停、急制动等故障。这时要及时调整闸瓦间隙；(5)机组制动控制装置损坏后，将造成机组制动内的电路不能正常工作，从而影响机车的正常运行。在这种情况下，要及时更换控制器。目前，我国铁路货运已由普速列车向重载列车方向发展。为了保证行车安全，必须提高行车的安全性与可靠性。因此，为了提高列车的安全可靠运行，必须加强对单元制动器的研究，并对其失效原因进行分析。

参考文献：
[1]王国明.某型机车单元制动器C5修故障研究及改进措施[J].内燃机与配件,2021,(09):139-140.

[2]王国明,于春生.某型出口机车用单元制动器故障原因分析及处理[J].内燃机与配件,2020,(20):153-154.

[3]杨怀军.某型机车单元制动器故障原因分析及处理[J].轨道交通装备与技术,2019,(03):47-49.