机车风源系统供风能力的研究

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1、机车风源系统供风能力的研究作者：株洲电力机车厂刘豫湘吴智卢东涛方氏征摘要：介绍了影响机车风源系统供风能力的空气压缩机型式、空气压缩机排气压力、总风缸压力范围的选取原则以及空气压缩机的排气虽与总风缸容积的计算与选择方法。通过试验结果，提出了机车空气压缩机排气量及总风缸容积对列车充气缓解的影响，证明现有SS3B型机车风源系统供风能力满足4000・5000t列车的充气要求。关键词：机车；供风能力；空气压缩机；总风缸机车风源系统是机午空气管路系统的基础，也是全列车空气管路系统的基础。影响机车风源系统供风能力的主要因素有：空气压缩机型式，空气压缩机的排气压力与排气量，总

2、风缸容积与压力范围等。这些参数的选择主要取决于机车使用范围和牵引能力，还应考虑空气于燥器再生耗气率、总体布置的可行性以及机车设计任务书或机车招标I”用户需求）等。怎样合理地选择这些参数，并使它们达到合理的匹配，本文将逐一介绍。1空气压缩机型式的选择从冃前国外机车普遍采川活塞式或螺杆式空气压缩机的现实來看，这两种型式的空气压缩机都能适应机车风源系统的要求。但由于我国活塞式空气压缩机制造工艺及材料的影响，机车用活塞式空气压缩机普遍质量不高。如存在漏油，漏风，连杆与曲轴断裂，进排气阀碎等惯性质量问题；同时还存在噪声人，振动人，汕耗人，易损易耗件多，检修周期短，整机使

3、用寿命短及故障率高，可靠性低等。这已严重影响了机车风源系统的正常工作。螺杆式空气压缩机已在许多领域逐步替代了活塞式空气压缩机。冃前国产螺杆式空气压缩机的主要零部件（如机头）采用进口高品质产品，整机故障率极低，已达到国外水平。尽管螺杆式空气压缩机的价格较高，但山于检修周期长，故障少，油耗低，寿命长，易损易耗件少，其综合运用成本还是较活塞式空气压缩机低。由于机车用国产活塞式空气压缩机压缩空气中含油较多（这也是造成油耗高的直接原因），温度较鬲且不明确（与工作率及工作时间有关），势必造成空气干燥器的工作负担，影响干燥与净化效果。机乍一般采用增加油水分离装置减少压缩空气

4、中油的含量，增加冷却管降低压缩空气的温度（冷却管至少20m以土）。而机车用螺杆式空气压缩机小包含有汕气分离器与后冷却器，压缩空气屮含汕较低（簇5x10勺，温度仅高于环境温度1015cC,这样就不必再设置油水分离装置和后冷却器，经空气干燥器处理后的压缩空气干燥净化指标比较稳定町靠。再有，国产机车用活塞式空气压缩机工作率一•般最高取10%-20%,而机车用螺杆式空气压缩机为保证其汕气分离的效果及防［匕润滑汕的乳化，要求其工作率不小于30%,且越人越好。也可以说满足同样的供风能力，螺杆式空气压缩机排气最的选择可以比活塞式空气压缩机排气量小。通过以上对比，目前国内机车

5、应优先采用螺杆式空气压缩机，以提高机车风源系统的可靠性,保证机车或列车的安全运用。2总风缸压力范围与压缩机排气压力的选择机车空气压缩机的排气压力一般与机车总风缸最高压力相等，而总风缸的压力范围取决于列车管的压力(即列车管定压)。根据前苏联资料介绍，总风缸与列车管压力差对于列车空气制动机缓解时间及常用全制动后再充气时间有影响，其关系如图1所示。图中曲线为列车全长为100辆装冇苏式马氏制动机的四轴货车的试验结果。ZP/kPa1,2及3—总风缸压力与缓解时间Illi线；4,5及6—总风缸压力与充气时间曲线；1,4一列车管压力，500kPa：2,5—列车管压力,55

6、0kPa：3,6—列车管压力,600kPa：t-缓解或常用全制动后再充气时间，s；AP-总风缸与列车管压力差，kPao图1总风缸压力与缓解充气时间关系曲线从图1中的曲线可知:(1)当在同样的压力差△尸时，列车管压力较髙吋，其缓解及再充气时间均增加；(2)当列车管压力一定时，压力差△尸越大，其缓解及再充气吋间就越缩短。但当△P'ZOOkPa后,缓解时间加速并不显著(图中曲线1,2,3,当AP>200kPa时曲线陡直)。实际上，列年管压力提高至超过600kPal对制动效果并不合适,所以当列车管压力为600kPa时，对加速缓解，总风缸压力取800kPa即厶P=200

7、kPa)是相当满足了；但对加速充气，总风缸压力取900kPa更为理想。由于总风缸压力不可能是恒定为某一数值，必然在一定范围内波动，其波动范围由图1可知，宜选择最小压差在150kPa以上，故而在列车管压力为600kPa条件下，总风缸压力取值为750900kPa是较为合适的。而对于列车管压力为500kPa条件卜.，总风缸压力范围为750900kPa就更能满足缓解与充气耍求。根据总风缸压力范围为750900kPa,并考虑到电力机车强泵扳键操作时的总风缸压力最高可到970kPa,故可选择如下：(1)活塞式空气压缩机的额定排气压力选择定为900kPao利川其超负荷运川特

8、点，nJ使排气压力提高到额定值的1.1