張振貴

摘 要：為防止機車長時間停放發(fā)生機車溜逸事件，需要對機車進行一個機械制動，確保機車長時間停放時產(chǎn)生一定的制動力，SS4電力機車加裝了手制動機系統(tǒng)進行產(chǎn)生制動功能。SS4機車手制動機系統(tǒng)由安裝在司機室后墻上的手制動機手輪、小鏈輪、鏈條、大鏈輪、絲杠、橫杠桿、拉桿組成；通過手輪旋轉(zhuǎn)帶動機構(gòu)連續(xù)運動，使車輪制動，直至旋轉(zhuǎn)到制動極限點。反之即手輪反轉(zhuǎn)直至松開極限點。而SS4型機車手制動裝置施加制動力后沒有制動、緩解狀態(tài)顯示設(shè)備，如果乘務(wù)員或整備作業(yè)人員稍有馬虎，在動車前未確認(rèn)手制動裝置制動未撤銷，就會造成機車帶閘運行，進而造成車輪過熱等嚴(yán)重后果，長時間運用，會產(chǎn)生車輪踏面過熱，造成分體輪輪箍弛緩、外穿，機車輪對輪距改變，形成車輪脫軌事故；或整體輪車輪過熱，機車制動時制動力下降，形成行車安全隱患。為避免此隱患發(fā)生，我們決定為手制動裝置研發(fā)一套性能可靠、功能齊全、顯示直觀的制動緩解狀態(tài)指示器。目的就是把制動手輪轉(zhuǎn)到制動區(qū)域和間隙區(qū)域時，能將該區(qū)域的位置直觀的反應(yīng)到操作輪箱體上的顯示器中。但極限位置必須經(jīng)過操作者通過手輪旋轉(zhuǎn)達(dá)到極限點位置（手感覺和視覺檢查）。

關(guān)鍵詞：機車；制動；隱患；手制動

一方面乘務(wù)員在機車運用中能直接監(jiān)視手制動機是否上閘，二方面機車出入庫，地勤檢查人員上車也能有效判斷機車手制動機是否在制動狀態(tài)，從而有效避免盲目動車造車機車手制動在制動狀態(tài)造成機車上閘動車發(fā)生輪對弛緩的故障，三是各級檢查人員上車，能夠很明顯判斷出機車手制動機是否在上閘狀態(tài)，有效保證常備機車留逸的發(fā)生。

1 設(shè)計方案

方案1：運用電氣原理，布置傳感器探測閘瓦與車輪踏面的間隙及壓力，再通過電磁閥控制指示牌紅綠轉(zhuǎn)換以顯示制動緩解狀態(tài)?？紤]傳感器會受到機車其它電氣部件的電磁干擾，傳遞的信號會導(dǎo)致電磁閥的誤動作，而且布線、裝配件涉及車上及車下，復(fù)雜且對機車擾動大，費時費工，配件成本高昂，后期維護不便，故放棄該方案。

方案2：運用機械原理，對手制動裝置手輪與指示器顯示牌之間的運動規(guī)律進行運動分析，確定運動方案，設(shè)計機械傳動結(jié)構(gòu)，使手輪產(chǎn)生的圓周運動轉(zhuǎn)化為指示牌上下翻動的直線運動，反映出制動緩解狀態(tài)。該方案只在手制動裝置手輪處加裝機械機構(gòu)，無電氣元件，結(jié)構(gòu)簡單，傳動簡單且可靠，對機車擾動小，加裝省時省力，配件成本低，后期維護方便，經(jīng)過對比，使手制動機功能可靠、安裝簡單、操作方便，我們選擇了機械原理。

2 基本原理

在制動手輪的主軸上固定一套鏈傳動，手輪帶動主動鏈輪，鏈條帶動從動鏈輪，從動鏈輪處安裝一臺微型減速機，減速圈數(shù)20圈以內(nèi)用1比40減速機，20至30圈用1比60減速機。工作時通過鏈傳動裝置將主動手輪的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)檩敵鰴C構(gòu)的滑塊直線運動，通過顯示器窗口反映出制動區(qū)域或間隙區(qū)域，使操作者及時了解手自動處于的工作位置。但此窗口只反映自動區(qū)域和間隙區(qū)域，不精確反映制動與松開的極限點位置，其極限點位置必須通過手感和視覺觀察才能確定。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 行星減速器

由于完全施加手制動要轉(zhuǎn)動手輪20轉(zhuǎn)左右，產(chǎn)生圓弧度ω=360°/轉(zhuǎn)×20轉(zhuǎn)=7200°，行程巨大，直接將圓周運動轉(zhuǎn)化為直線運動將產(chǎn)生巨大直線位移，所以必須在轉(zhuǎn)化過程中進行調(diào)速，加入減速器，且減速器傳動比須夠大，如采用普通齒輪減速器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大，占用司機室空間太大，經(jīng)大量查閱資料后我們找到了解決方法，采用行星減速器，不僅體積小而且同等體積下傳動比大，最終選用1：40的行星減速器，使輸出的圓弧度ω1=7200°÷40=180°，即產(chǎn)生1/2周的圓弧度。

3.2 將圓周運動轉(zhuǎn)化為直線運動

研究了曲柄滑塊機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、齒輪機構(gòu)、間歇運動機構(gòu)、蝸輪機構(gòu)、蝸桿機構(gòu)、棘輪機構(gòu)后，我們創(chuàng)新性的將曲柄滑塊機構(gòu)與凸輪機構(gòu)相結(jié)合設(shè)計出凸輪滑塊機構(gòu)這樣的多運動副復(fù)合機構(gòu)，將圓周運動轉(zhuǎn)化為直線運動。

3.3 確定凸輪副的臂長

由于安裝指示牌處所的空間有限，臂長直接決定了指示牌的大小，確定合適的臂長顯得尤為關(guān)鍵，經(jīng)過反復(fù)試驗，計算行程，最終確定臂長為18mm。

4 安裝

4.1 安裝步驟

①將選好的鏈輪安裝于手制動裝置手輪轉(zhuǎn)軸上，通過鏈條將鏈輪與行星減速器相連接；

②將行星減速器輸出軸與凸輪副相連接；

③調(diào)試凸輪副與指示器顯示屏之間位置，固定顯示屏；

④轉(zhuǎn)動手制動裝置手輪測試指示器顯示狀態(tài)是否準(zhǔn)確。

4.2 指示器樣式及安裝位置

①指示器安裝于機車A節(jié)司機室后墻手制動裝置手輪柜處（如圖1），由安裝架、鏈輪裝置、減速器和顯示面板組成。

②安裝指示器前必須確認(rèn)手制動裝置狀態(tài)良好，如作用不良必須對手制動裝置進行整治良好后方可安裝。

③指示器顯示面板小窗口可隨手制動裝置手輪轉(zhuǎn)動至緩解、制動位而對應(yīng)顯示為綠色、紅色，當(dāng)顯示面板小窗口完全顯示為綠色時代表手制動裝置完全緩解，當(dāng)顯示面板小窗口完全顯示為紅色時代表手制動裝置完全制動。

④機車B節(jié)手制動裝置不啟用，不安裝指示器，緩解后，司機室手制動裝置手輪用鉛封封死，任何人不得擅自轉(zhuǎn)動。

5 操作過程

5.1 施加手制動操作過程

①順時針按照標(biāo)識 “制動”方向轉(zhuǎn)動手制動裝置手輪，直到手輪不能再轉(zhuǎn)動為止，查看指示器顯示面板全部顯示紅色。

②下車確認(rèn)A節(jié)2軸轉(zhuǎn)向架上方左右兩側(cè)手制動裝置豎杠桿與橫拉桿孔無間隙。

③緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側(cè)車輪踏面與閘瓦抱緊。

注：如第②步驟無法判斷手制動裝置豎杠桿與橫拉桿孔是否有間隙，則執(zhí)行①、③步驟即可。

5.2 制動轉(zhuǎn)向緩減時操作步驟

①逆時針按照標(biāo)識 “緩解”方向轉(zhuǎn)動手制動裝置手輪，直到手輪不能再轉(zhuǎn)動為止，查看指示器顯示面板全部顯示綠色；

②下車確認(rèn)A節(jié)2軸轉(zhuǎn)向架上方左右兩側(cè)手制動裝置豎杠桿與橫拉桿孔分離；

③緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側(cè)車輪踏面與閘瓦分離。如第②步驟無法判斷手制動裝置豎杠桿與橫拉桿孔是否分離，則執(zhí)行①、③步驟即可。

5.3 指示器發(fā)生異常處理方法

5.3.1 施加手制動后發(fā)現(xiàn)指示器顯示面板未全部顯示為紅色

①緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側(cè)車輪踏面與閘瓦抱緊，此情況手制動裝置制動良好，指示器故障，提票整修指示器；

②緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側(cè)車輪踏面與閘瓦分開，此情況手制動裝置故障，提票整修手制動裝置。

5.3.2 撤銷手制動后發(fā)現(xiàn)指示器顯示面板未全部顯示為綠色

①緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側(cè)車輪踏面與閘瓦分離，此情況手制動裝置緩解良好，指示器故障，提票整修指示器；

②緩解小閘，查看A節(jié)2軸左右兩側(cè)車輪踏面與閘瓦壓緊，此情況制動缸故障或手制動裝置故障，提票整修制動缸或手制動裝置。

5.3.3 其他規(guī)定

指示器安裝完畢后任何人未經(jīng)允許不得擅自擾動指示器；乘務(wù)員及整備作業(yè)人員動車前必須首先確認(rèn)指示器全部顯示綠色（緩解），然后確認(rèn)A節(jié)2軸轉(zhuǎn)向架上方左右兩側(cè)手制動裝置豎杠桿與橫拉桿孔有間隙，緩解小閘后A節(jié)2軸左右兩側(cè)車輪踏面與閘瓦分離后方可動車，如發(fā)現(xiàn)異常及時提票處理。

6 取得效果

SS4型機車手制動裝置制動緩解狀態(tài)指示器裝車后，聯(lián)合駐段驗收室共同現(xiàn)場鑒定，經(jīng)反復(fù)試驗確認(rèn)穩(wěn)定可靠、設(shè)計理念先進、顯示直觀醒目、成本經(jīng)濟、機構(gòu)簡約、美觀大方，能夠有效的達(dá)到防止機車因未撤銷手制動而造成車輪過熱的隱患。我們決定擴大裝車試驗，推廣使用。目前我段126臺SS4機車全部安裝這種手制動機顯示器。通過一年的運行考驗，沒有發(fā)生一起車輪上閘動車和常備機車留逸事件。