JZ-7 型制动机在工矿冶金设备上的应用

李 志

（金川集团物流公司，甘肃金昌 737100）

1 内燃机车JZ-7 型制动系统工作原理及组成

1.1 系统原理

内燃机车采用JZ-7 型制动机（图1）控制车列制动，其制动系统设有贯通整列车的总风管和列车管各一根，总风管与总风缸连接，向制动设备闸瓦缸活塞及各种辅助设备（如撒砂装置、风笛、集便器等）供风提供控制动力源，列车管与JZ-7 自动制动阀、中继阀和分配阀连接，通过列车管压力变化实现制动控制。

图1 JZ-7 型制动机

1.2 系统组成及功能

JZ-7 型空气制动机由风源部、控制部、中继部和执行部等4部分组成（图2）。

图2 JZ-7 型制动系统工作原理

（1）风源部。由空气压缩机、总风缸、油水分离器、调压器等组成，主要提供稳定可靠的动力源。

（2）控制部。由自动制动阀、单独制动阀及紧急制动阀组成，为列车制动量及缓解量发出指令，是制动机的操纵部件。

（3）中继部。包括中继阀、分配阀、变向阀、作用阀，为控制指令的传递部件。

（4）执行部。包括制动缸、闸瓦及闸瓦间隙自动调节器。另外设有均衡风缸、过充风缸、降压风缸、工作风缸、紧急风缸、作用风缸及无动力回送装置、管道滤尘器、双针压力表、各种塞门和手制动机、撒砂装置等部件，为制动机制动力形成部件。

1.3 各阀间的控制关系

（2）单独作用阀→作用阀→制动缸（机车单独制动）；单独作用阀→分配阀→作用阀→制动缸→大气（机车单独缓解）

2 排土犁及轨道车GK 制动系统工作原理及组成

2.1 KT1-2 型排土犁制动系统工作原理

金川集团物流公司KT1-2 型排土犁由大连工矿车辆厂1976 年2 月制造，采用GK 型制动机控制车列制动，其制动系统设有贯通整列车的总风管和列车管各一根，总风管与总风缸连接，向制动设备闸瓦缸活塞及各种辅助设备提供控制动力源，制动管与6 个GK 阀中的一个连接，通过GK 阀管口压力变化实现制动控制。

2.2 GK 阀型空气制动机结构组成及功能

GK 阀型空气制动机由风源部、控制部和执行部等三部分组成。

（1）风源部。由总风缸、油水分离器、调压器等组成，主要提供稳定可靠的动力源。

（2）控制部。由6 个GK 阀及中继阀组成，为排土犁制动量及缓解量发出指令量，是制动机的操纵部件。

（3）执行部。包括制动缸、闸瓦及闸瓦间隙自动调节器。另外设有提升风缸、工作风缸、展翅风缸及管道滤尘器、双针压力表、各种塞门和撒砂装置等部件，是制动机制动力的形成部件。

（4）GK 型空气制动机各阀间的控制关系：GK 阀→中继阀→列车管空气压力变化→空气分配阀→作用阀→制动缸（进行列车制动及排土犁大翅展翅与提升）。

3 制动系统改造的必要性及可行性分析

3.1 制动系统现状

金川集团物流公司排土犁大型工矿设备制动系统目前处于老化漏风等难以维持使用状态，且无处购置新的排土犁进行替代的困难局面（原生产厂家倒闭，全国无类似设备生产厂家），对排土犁制动操作技术性能创新改造势在必行。

2011年，“武术传播”进入研究中心，并一直持续至今，说明未来武术文化的研究方向中“武术传播”问题仍是学者们关注的重点。在所有的突发关键词中，“武术套路”、“群众体育”、“体育管理”、“武术教学”、“武术赛事”进入研究中心较晚，但直至2017年也尚未退出，同样预示着未来武术文化的前沿。

3.2 JZ-7 型空气制动机与GK 型空气制动机

通过JZ-7 型空气制动机与GK 型空气制动系统工作原理对比发现，其制动技术参数基本一致（表1），制动执行机构一致，利用目前国内新技术、新工艺、新装备“创新改造新系统替代老系统”方案可行，经济效益可观，以物流公司现有技术力量完全可以实施。

表1 JZ-7 型空气制动机与GK 型空气制动机技术参数

3.3 改造后紧急制动力b 的计算

改造后紧急制动力b 按式b=ΣKhφh计算。式中，ΣKh是排土犁闸瓦压力总和，排土犁动缸压强理论值PZ=360 kPa，排土犁改造后制动效率η=0.8，排土犁制动缸活塞面积99 487 mm2，排土犁制动倍率11.8，计算得出Kh=338 kN。

3.4 改造后制动性能模拟计算技术参数（图3）

图3 制动性能模拟参数曲线

改造后JZ-7 制动机制动性能较原车GK 型制动机制动性能提升了近30%，符合工矿铁道大型设备紧急制动距离≤800 m 的最低要求。

4 技术方案及创新点

（1）选用金川集团物流公司现有的内燃机车工作可靠的新型JZ-7 型制动装置，淘汰排土犁老旧GK 型制动阀件。JZ-7 型制动装置制动及缓解作用灵敏、反应迅速，尤其是缓解作用很快、制动后迅速缓解运行，可大幅度提升设备安全运行的可靠度。

（2）对排土犁使用的已被国铁淘汰30 多年的中继阀等指令控制系统，创新改造为新型钢制转阀系统，针对GK 型中继阀无法修复且采购不到新阀问题，重新设计中继阀操控装置，选用国内先进、可靠的钢制手动转阀及其配套的标准管件。

（3）按照模块化方式优化设计管路系统，拆除原有老旧管路布局，不但满足了排土犁的各项工作要求，且操控精准度与检修维护的空间得到了极大的提升。

（4）设计储风风缸风压自动控制系统，大幅度提升系统安全系数。施行紧急制动时，因设计加装了均衡作用风缸，有强烈的局部减压作用，具有制动快、制动力大、制动效果优良的特点。

（5）JZ-7 型制动系统结构简单，配件的通用性强，降低了备件储备及修理难度，管路流线型及模块化设计布局，优化了空间结构，使检修维护成本及难度大幅下降。

5 实施情况

5.1 设计操作间

按照原车操纵室布局，结合内燃机车JZ-7 制动系统结构布局，拆除已经使用30 年的老式简陋操作台，按照结构空间制作新式一体化操作台（图4）。司机操作简单可靠，操作环境得到了质的飞跃。

图4 操作间平面布置

5.2 设计制动系统

按照JZ-7 制动系统原理，结合排土犁本身操作中展翅风缸、提升风缸、卡翅风缸的作用特点及技术性能，采用模块化设计理念，彻底切除原制动管路系统，参照DF7C 内燃机车制动系统，合理设计布局制动系统，使管路系统空间结构得到了大幅度提升，检修维护更方便快捷。

5.3 按照平面布置图设计新型操作台

老操作台电器系统老旧，操作简陋，安全性能不足（图5）。新式操作台增设了列调、微机监控系统，使行车制动参数一目了然，并实现了风压自动控制，制动管风压反馈等功能，设备本质化安全性能得到了质的飞跃（图6）。

图5 升级改造前操作台及设备外观

图6 升级改造后操作台及设备外观

5.4 规划实施

以降本增效节约成本、精学细修锻炼队伍为原则，攻坚克难，按照金川集团物流公司制定的时间进度表在60 个工作日内顺利完成了改造任务，开创了工矿老式车辆技术革新的新模式。

6 应用情况

（1）彻底消除了原车制动系统老化、作用不良的疑难故障，提升了设备性能。

（2）新型钢制转阀中继系统轻便快捷、稳定安全，操作人员的作业安全系数得到了大幅提升。

（3）管路设计布局采用模块化，大幅度提升了系统的使用寿命及检修便捷性。

（4）采用自动化风控工艺，设备本质化安全系数极大提升。

7 改造成效

（1）排土犁每年度老旧制动系统检修维护费用30 万元以上，创新改造选用国内先进阀件，改造完成后至少5 年内操作制动系统不需要大修，节省了大量人工费用及检修成本。

（2）排土犁操作制动系统创新实施，操作自动化程度大幅度提高，模块化设计理念，检修维护时间大幅度缩短，设备风压自动控制等装置的创新实施，大大降低了作业安全风险。

（3）为工矿型老旧设备系统改造提供了借鉴经验，生产中产生了良好的边际效益。