摘 要
随着专业制造技术的发展，模块化作业成为必然趋势之一，传统货车机车车辆上的制动系统均由管路连接风源和各作用单元，采用配做连接，耗工耗时，且不利于售后问题辨别和处理。本文以应用于内燃机车上的 JZ-7 型空气制动机为研究对象，基于集成板技术，进行了 JZ-7 制动系统部件的布局优化，并完成了制动系统滤尘接头、板式无火回送阀等部件的设计开发。具体研究内容如下：
1、JZ-7 制动系统集成方案采用高铁、动车、地铁车辆上广泛使用的集成板技术，将制动阀、中继阀、继动阀、分配阀、保压电磁阀、运监电磁阀、双向阀、风缸以及各连接管系等集成排布。该方案采用现有 JZ-7G 型制动机，保证制动阀不变、风源系统不变、驻车制动不变。
2、研究了集成式气路板的加工制造工艺及装配、实验方法。采用集成气路板技术优化制动管系，减少了管系连接和配管制作，降低了管系漏泄的可能性，提高了制动系统的可靠性。
3、设计开发了板式滤尘接头，防止管系中的灰尘进入制动阀，提高了制动可靠性。并采用直通制动功能，通过电磁阀控制气路为制动系统直接充风，实现车辆制动和缓解。
4、研究开发了专用的气密性实验台和模拟单机实验台。实验台可以对制动系统零部件进行气密性试验及模块化组装和模拟单车性能试验。减少了因管系漏泄、部件性能不合格造成的返工，保证集成系统模块装车前质量可靠。
关键词： 内燃机车，JZ-7 型空气制动机，集成，气路板。
Abstract
With the development of professional manufacturing technology, modular operation has become one of the inevitable trends. The brake system on the traditional freight car is connected with the air source and each action unit by the pipeline, and the use of matching connection consumes labor and time, and is not conducive to the identification and treatment of after-sales problems. In this paper, the JZ-7 air brake applied to diesel locomotive is taken as the research object. Based on the integrated board technology, the layout optimization of the parts of JZ-7 brake system is carried out, and the design and development of the parts such as the filter joint of the brake system and the plate type flameless return valve are completed. The specific research contents are as follows:
1. The JZ-7 brake system integration scheme adopts the integrated board technology widely used in high-speed rail, motor car and metro vehicles, and integrates the brake valve, relay valve,relay valve, distribution valve, pressure maintaining solenoid valve, operation monitoring solenoid valve, two-way valve, air cylinder and various connecting pipe systems. The existing jz-7g type brake is adopted in the scheme to ensure that the brake valve, air source system and parking brake are unchanged.
2. The manufacturing process, assembly and experimental method of the integrated air circuit board are studied. The integrated air circuit board technology is used to optimize the brake pipe system, which reduces the connection of the pipe system and the production of the piping, reduces the possibility of the leakage of the pipe system, and improves the reliability of the brake system.
3. The plate type dust filter joint is designed and developed to prevent the dust in the pipe system from entering the brake valve and improve the brake reliability. Through the direct braking function, the air path is controlled by the solenoid valve to charge the braking system directly, so as to realize the vehicle braking and release.
4. Research and development of special air tightness experiment platform and simulation single machine experiment platform. The test-bed can carry out air tightness test, modular assembly and single car performance simulation test for brake system parts. It can reduce rework caused by leakage of piping system and unqualified performance of components, and ensure the quality of integrated system module before loading.
Key words: Diesel locomotive, JZ-7 air brake, integrated, air circuit board。
第一章 绪论
1.1 选题背景及目的。
我国铁路养护工程机械起步较早，生产厂家要求行业专业性较高,市场开放型不强,主要集中在宝鸡、襄樊、太原等地，长期以来，由于产品特性和生产批量限制，基本以劳动密集型作业为主[1]。近年来，随着国家对铁路投资的持续加大[2]，作为铁路养护作业的专业化设备，铁路工程作业车迎来新的发展机遇，产量需求也逐年增加，所以对现有主机制造厂生产能力提出了更高的需求。结合铁路养护作业的快速响应机制，铁路工程作业车的专业化、模块化制造被大部分应用于生产实践中[4]。北京中车重工长期从事铁路制动产品的研发制造，通过对铁路工程作业车制动系统应用调研，提出了针对作业车制动系统进行集成化、模块化生产的设想，并与宝鸡中车时代技术交流，最后成功试制样机并装车试用，目前已在多车型进行推广[4]。
2016 年到 2018 年间陆续开发出制动阀安装气路板 A、C、E 型，分配阀组气路板（制动柜）B、D、F 型，由于不同车辆要求不同，可在这几种型号里选择配合使用。其中制动阀安装气路板 C 型和分配阀组气路板（制动柜）D 型由于技术升级已经不再生产，本文不做讨论。目前 JZ-7 制动系统集成分别在 300II、地铁探伤车、国铁打磨车、地铁打磨车、快速换轨车等设备上安装试用，取得了良好的经济价值和使用效果[9]。
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1.2 铁路工程作业车制动系统安装现状
1.3 课题的意义及研究内容
第二章 作业车制动系统集成的总体设计方案
2.1 设计思路
2.1.1 设计需求
2.1.2 设计方案
2.1.3 制动集成系统功能
2.1.4 制动集成技术参数
2.1.5 接口说明
2.1.6 方案总结
2.2 关键件设计
2.2.1 气路板
2.2.2 无火回送阀
2.2.3 滤尘接头
2.2.4 电磁阀
2.2.5 安装架
2.2.6 撒沙功能
2.3 试验台设计思路
2.3.1 打压试验台
2.3.2 模拟单机试验台
2.4 系统零部件
2.4.1 风源系统
2.4.2 制动机
2.5 本章小结
第三章 集成气路板制造工艺分析
3.1 气路板加工
3.2 焊接
3.3 表面阳极氧化
3.4 本章小结
第四章 模块化设计及装配
4.1 模块化设计
4.2 气路板有限元分析
4.2.1 有限元理论概述
4.2.2 谐响应分析
4.2.3 正常工况下模型简化原则
4.2.4 强度理论
4.2.5 有限元模型的建立
4.2.6 边界条件的施加
4.2.7 结果分析
4.2.8 结论
4.3 制动系统集成装配
4.4 本章小结
第五章 制动集成系统符合性分析
5.1 气密性试验标准、试验台机能试验
5.1.1 测试设备
5.1.2 试验原理图
5.1.3 测试方法
5.1.4 试验方法
5.1.5 阀柱塞试验
5.1.6 测试结束
5.2 JZ-7 项目模拟单机试验办法
5.2.1 技术要求
5.2.2 测试方法
5.2.3 JZ-7 型空气制动机准备
5.2.4 阶段制动试验检查
5.2.5 单独缓解性能试验
5.2.6 过充作用的检查
5.2.7 常用全制动作用的检查
5.2.8 缓解性能的检查
5.2.9 过量减压位作用检查
5.2.10 手柄取出位的检查
5.2.11 紧急制动作用的检查
5.2.12 紧急制动后的单独缓解试验
5.2.13 单独制动作用
5.2.14 无火动力回送检查
5.2.15 电磁阀试验
5.2.16 测试结束
5.3 本章小结
第六章 制动系统集成装车运用及操作
6.1 A.B 型制动系统集成安装
6.1.1 制动阀安装气路板安装
6.1.2 分配阀组安装气路板组成安装
6.2 制动柜组成安装
6.3 本章小结
第七章 典型故障分析及处理
7.1 故障现象
7.2 故障原因
7.3 原因分析
7.4 应急处置
7.5 整改措施
7.6 本章小结
第八章 总结
论文结合铁路养护工程作业车生产企业实际需求，对 JZ-7 型空气式制动机集成式气路板进行制造工艺设计及实验研究。主要结论如下：
1、 对 JZ-7 型空气式制动系统部件进行了布局优化及仿真分析，利用集成气路板方式将原有分散装配的功能阀集成化，通过部件的集成组装，提高了系统的可靠性。
2、 研究开发了制动系统单机模拟实验平台，并研究制定了空气式制动机单机性能测试实验技术规范，通过对集成组装的制动系统的模拟实验，减少了因管路漏泄、部件性能不合格造成的返工，保证了组装质量及整机性能。
3、 本文采用气路板方式优化了制动系统管路，节省了安装空间，减少了管路连接和配管，降低了管路漏泄的可能性，提高了制动系统的运行稳定性和可靠性，且由于组装工艺简单，有利于缩短制造装配周期。
参考文献
