铁路闸瓦间隙自动调节器的润滑与应用
2019-06-26
闸瓦间隙自动调整器(以下简称闸调器)是基础制动装置中的关键部件，用于调整车轮和闸瓦间的间隙，使制动缸活塞行程保持在设定范围内，从而防止制动力的衰减。
闸瓦间隙自动调整器可自动调整车轮与闸瓦之间的间隙。我国原采用J型闸调器，是一种单向闸调器，只能在制动缸活塞行程过长，闸瓦间隙过大时自动调整。因此，70年代后期研制了闸瓦间隙自动调整器。
1980年研制铁路货车新式闸调器，1982年定名ST1-600型闸调器。此后经改进设计，减轻重量，并缩小调整量为250mm，将闸调器安装在中拉杆处，定名为ST2-250型闸调器。现阶段ST2-250型闸调器已成为我国铁路货车的主型闸调器。
1 闸瓦间隙自动调整器特点
1.1闸调器的功能
1.能根据闸瓦间隙的变化，自动地使制动缸活塞行程保持在规定的范围内，保持闸瓦与车轮的间隙正常，确保车辆制动力不衰减，有效地保证了行车安全。
2.在列车中各车辆的制动缸活塞行程能自动地保持一致，减少了列车的纵向动力作用，使列车的冲击力减小。
3.采用自动调整作用，大大减轻了列检工作人员手工调整制动缸活塞行程的体力劳动，缩短了列检停站技术作业的时间，从而加速车辆周转，提高运输效率。
1.2ST型闸调器的特点
ST型闸调器是双向调整闸调器，分为ST1-600型闸调器和ST2-250型闸调器两种。两种闸调器的构造作用原理都一样，其区别是安装的位置不同和螺杆的工作长度不同，ST1-600型闸调器的螺杆工作长度为600mm，ST2-250型闸调器螺杆工作长度为250mm。ST型闸调器具有以下特点：
1)ST型闸调器具有双向调整作用。车辆运行中，无论闸瓦与车轮的间隙偏大或偏小，它都能自动地调整制动缸活塞行程达到正常问隙，使制动缸活塞行程保持在规定的范围内。
2)采用非自锁螺纹式机械结构，作用比较可靠，机构紧凑，而且动作较迅速，对空气制动又没有干扰。
2 ST型闸调器的基本构造及作用原理
2.1ST型闸调器的基本构造
ST型闸调器由本体部、控制部和连接部等3部分组成。
2.1.1闸调器的本体部分
本体部是主体，它由外体、拉杆、护管、螺杆等组成。螺杆与引导螺母或调整螺母组成为非自锁螺母副。另有主弹簧、压紧弹簧、小弹簧、引导弹簧等4个弹簧。离合器共有6个，其中1个是锥齿式的，另1个是平面离合器，其余4个是锥面或弧面离合器。此外还有轴承等部件。
2.1.2闸调器的控制部分
ST1-600型闸调器的控制机构有推杆式和杠杆式两种。推杆式控制机构适用于制动缸前杠杆传动比(b/a)等于或小于1的车辆。杠杆式控制机构适用于制动缸前杠杆传动比(b/a)大于1的车辆。制动缸活塞行程的大小与控制杆头的位置有关，在正常缓解状况下，闸瓦与车轮之间的间隙正常时，控制杆头与闸调器体后盖之间有一个适当的距离，这个距离称为控制距离，一般用“A”表示。A值越大，制动缸活塞行程越长；A值越小，制动缸活塞行程越短。
根据ST1-600型闸调器两种控制方式的特点，规定主型铁路货车除机保车外，ST1-600型闸调器的控制方式一律采用杠杆控制方式，原有推杆式控制方式的货车在施行厂修时改为杠杆控制方式。
ST2-250型闸调器安装在基础制动装置的连接拉杆处，控制机构的控制杠杆组装在制动缸前杠杆与一位上拉杆的连接圆销孔处，中部孔与控制杆用圆销连接，另一端用支点架与底架的杠杆托或其他固定部位焊固。
2.1.3闸调器的连接部分
ST1-600型闸调器的连接部分由上拉杆接杆、连接螺母、安全托架和拉杆叉头等组成。
2.2ST型闸调器的基本作用原理
闸调器的基本构造实际相当于将拉杆截成两截，套在一起。一截做成螺杆，另一截成为带框架的空心拉杆。中间用调整螺母连接，转动调整螺母，拉杆就伸张或缩短。在调整螺母前后装上预压缩的弹簧，把螺杆和调整螺母做成“多头的非自锁螺纹”，弹簧推动螺母向前或向后转动。当闸瓦磨耗间隙增大，闸调器自动缩短，将闸瓦与车轮间隙调至正常范围；当换上新闸瓦后，间隙变小，闸调器自动伸长，将间隙调到正常范围，从而使制动缸活塞行程保持在规定范围内。
3 闸瓦间隙调整器功能简析
3.1闸瓦间隙调整器功能介绍
车辆制动装置采用踏面制动方式时，在制动过程中闸瓦磨耗会导致闸瓦与车轮间的间隙增大，使制动缸活塞行程超长，从而使车辆的制动力减小，延长制动距离。当车辆没有安装闸调器时，为保证行车安全，车辆检修部门，特别是列检人员，必须经常用人工的方法调整车辆基础制动装置各拉杆圆销孔的位置，以保持制动缸活塞行程在规定的范围内。根据制动缸活塞行程与闸瓦间隙的关系知道，闸瓦平均磨耗5～6mm时，制动缸活塞行程就会超过规定的范围，需要调整一次。采用人工调整的方法不仅工人的劳动强度增大，又因延长列车在站检修作业时间，影响了运输效率。
ST型闸调器有三个基本作用。当闸瓦与车轮的间隙正常时，闸调器处于间隙正常状态，闸瓦与车轮接触时，控制杆头和外体移动距离之和等于控制距离A值，即两者正好相接触，螺杆工作长度不变化。当闸瓦与车轮间隙大于正常间隙时，闸瓦与车轮接触时，控制杆头和外体移动距离之和大于控制距离A值，控制杆头与闸调器外体相接触后，继续推动外体使螺杆缩进护管内，螺杆工作长度变短，闸调器的总长缩短。当更换新闸瓦，闸瓦与车轮的间隙小于正常间隙时，闸瓦与车轮相接触时，闸调器外体和控制杆头移动的距离之和小于控制距离A值，控制杆头与闸调器外体开始时接触不上，后来闸调器外体在主弹簧的作用下，就旋转移动与控制杆头接触，螺杆从护管中伸出而增长了工作长度。
前盖左端有护管，用挡圈，垫圈及橡胶密封圈固定在前盖的孔内，橡胶密封圈兼有密封和减振的作用。护管左端的护管头内，也装有两个尼龙密封圈，防止脏物进人闸调器体内。前盖内孔右端装有挡圈，左侧有个内锥齿，引导螺母左端的60个外锥齿可以与其啮合或脱开，形成离合器a。外体内的中部有套简体，套筒体内装有活动套，活动套壁上靠近左端部有一个导向槽，使套筒体上固定着的导向螺钉连同套筒体只能沿着活动套的导向槽作左右移动，同能绕活动套旋转。活动套内装有拉杆端头。拉杆端头右端拧入拉杆，并用弹性圆柱销紧固。套筒体内左部有调整螺母，调整螺母凸台左右两侧边缘均做成锥面，左锥面与套筒体的内锥面可结合或脱开，组成离合器b，右锥面与活动套的左端锥面可结合或脱开，形成离合器c。车辆制动缸前杠杆上是不能旋转的，所以通过离合器d的结合力，使套简体、套筒盖等也不能旋转(手工转动闸调器外体时例外)。
3.2闸瓦间隙正常时闸调器的动作
制动初始阶段，制动缸活塞杆逐渐向左伸出，制动缸活塞推力克服各制动杆件及连接圆销的阻力，使制动缸前杠杆带动闸调器向右移动，同时制动缸后杠杆带动控制杆及控制杆头向左移动。制动拉力的传递过程是由拉杆头通过拉杆→挡圈→轴承→主弹簧座→主弹簧→后盖→外体→前盖→引导螺母→螺杆。这时由于闸瓦还没有靠上车轮，上拉杆所受的拉力不大，还未达到主弹簧的预紧力，主弹簧未被压缩，此时闸调器外体随拉杆、螺杆一起向右作轴向移动。在闸调器向右移动的过程中，一位转向架的闸瓦逐渐向车轮靠近。同时，在控制杆头向左移动的过程中，二位转向架的闸瓦也逐渐向车轮靠拢。当闸调器外体的右端面与控制杆头左侧向接触时，控制距离A消失，此时一、二位转向架的闸瓦正好都与车轮相接触。此后，制动作用继续进行，闸调器传递的制动拉力逐渐增大，由于闸瓦已靠紧车轮，控制杆头与闸调器外体暂时不能移动，离合器f锁紧。但闸调器体内的主弹簧仍受到由拉杆传递来的继续增大的制动拉力，当制动拉力达到并超过主弹簧的预紧力时，主弹簧被压缩，拉杆通过拉杆端头带动活动套，压紧弹簧、套筒盖及套简体向右移动，使离合器d结合，离合器c脱开，主弹簧被压缩δ2的距离，拉杆头与闸调器外体右端的距离增大了δ2的距离。此时制动拉力的传递过程是由拉杆头→拉杆→拉杆端头→活动套→压紧弹簧→套筒盖→套简体→调整螺母→螺杆。随着制动缸压力的继续增加，制动拉力也随之增大，当制动拉力增大到超过压紧弹簧的预紧力时，压紧弹簧也被压缩，活动套的右端与套筒体的左端相接触，离合器d脱开，主弹簧又被压缩δ3的距离，且离合器e脱开。这时制动拉力传递过程是由拉杆头→拉杆→拉杆端头→活动套→套筒盖→套筒体→调整螺母→螺杆。
在以上动作中，闸调器外体在控制杆头的阻挡下不能右移。但以后由于制动拉力增加很大，基础制动装置的传动杠杆系统产生弹性变形，使一位上拉杆向右移动一个距离t1，二位上拉杆向左移动一个距离t2。相当于一、二位转向架的基础制动装置的弹性变形量。因此，拉杆通过套简体和调整螺母，将螺杆拉动向右移动了t1，而控制杆头将闸调器外体推动向左移动了t2。在因弹性变形而产生的动作过程中，弹簧盒中节已被挡圈挡住，消失了间隙δ1，离合器a脱开，并且在螺杆向右移时，引导螺母在原地顺时针方向旋转。外体向左移动，引导螺母也是被挡圈推着顺时针方向旋转向左移动。其结果是螺杆工作长度缩短t1+t2，弹簧盒座与调整螺母之间拉开了距离t1+t2—δ1，引导螺母与调整螺母之间的距离也增大t1+t2—δ1，主弹簧又被压缩t1+t2。这样闸调器的总长共比原始状态时增长了δ2+δ3，制动到此结束。
制动机缓解开始后，制动拉力逐渐降低，基础制动装置杠杆系统弹性变形逐渐消失。由于二位杠杆弹性变形消失，控制杆头向右移动，主弹簧伸长，使闸调器外体右移，前盖内锥齿与引导螺母啮合，即离合器a结合，弹簧盒中节与挡圈之间间隙δ1恢复。与此同时，由于一位杠杆弹性变形消失，使主弹簧伸长及控制杆头左移，套筒体、调整螺母和螺杆左移。在螺杆向左移动和控制杆头向右移动过程中，离合器f脱开，离合器e还未锁紧，在主弹簧弹力作用下，引导螺母连同闸调器外体作逆时针方向旋转，直到外体向右移动t2，螺杆向左移动t1，弹簧盒座与调整螺母接触，弹性变形完全消失。然后制动拉力继续下降到小于压紧弹簧预紧力，压紧弹簧松开，拉杆同时向左移动δ3，活动套也向左移动δ3，离合器e结合，主弹簧伸长δ3。随着制动拉力的继续下降，主弹簧又向左伸长δ2的距离，套简体也向左移动δ2，离合器b脱开，离合器c锁紧。到此，闸调器总长已恢复到原始长度，螺杆工作长度也已与原始状态相同。Z后，随着缓解的完全结束，控制杆头与闸调器外体右端的距离可以恢复为控制距离A值。
4、闸调器的检修
ST型闸调器的检修分为大修、一般检修和列车检修。大修时对闸调器进行全面的分解检修和试验，一般检修和列车检修时只对闸调器进行外观检查和现车试验。闸调器大修周期为6年，一般检修与车辆实行段修、站修是同时进行的。
4.1闸调器的大修
车辆在施行厂修时，对所安装的闸调器要进行大修；车辆施行段修时如闸调器达到大修期也应进行大修。闸调器的大修应在车辆修理厂或各铁路局按指定并经铁道部认证的定点厂进行。
闸调器大修时，检修作业程序为：分解→清洗除锈→检测→修理或更换配件→清洗→组装→性能试验→成品抽验→入库存放。
4.1.1闸调器的分解
闸调器的分解和组装需要几种专用工具：专用顶镐、压帽、孔用弹性挡圈钳子、轴用弹性挡圈钳子、拆装套筒盖用扳子。
(1)卸下拉杆头和控制杆头。
(2)卸下防脱螺钉和取出螺杆。
(3)卸下护管及前盖组成。
(4)分解前盖内部零件。
(5)卸套筒体组成。
(6)拆卸离合片。
(7)分解套筒组成。
4.1.2清洗、检查和修理
闸调器所有拆下的零件，除橡胶密封圈外均应浸入带滤网的油盘内进行清洗，用煤油或汽油作为清洗剂，使用软毛刷除去零件表面的污迹，然后将零件干燥。对零件逐个进行检查，外观不应有裂纹、缺损、变形。经常接触摩擦的部分或运动部分如有摩擦或零件有毛刺的部位，可用细锉、砂布等加以修整，使其表面光滑。将引导螺母和调整螺母套在直立的螺杆上，检查其是否转动灵活、均匀稳定。同时还要检查测量磨损部分的尺寸。
4.1.3组装
闸调器的各零件清洗干净后，要晾干燥。在组装前，组装在闸调器体内的各零件及外体内壁需均匀地涂上适量的2号低温润滑脂。
组装时，基本上按前述分解作业的逆过程进行。
4.1.4性能试验
根据ST系列闸调器技术条件的规定，闸调器的性能按试验要求进行。
4.2闸调器使用时的常见故障及原因
1、闸调器作用不良：
（1）弹簧折损或拉杆上的挡圈折损，轴承断裂，调整螺母和引导螺母拉伤及螺杆拉伤等。
（2）润滑脂变质和严重缺油。
（3）因为密封不严，使得闸瓦间隙自动调整器体内有大量的尘土，冬季时如水，汽进入器体内而结冰，会造成动作不灵或不动作。
（4）零件生锈或过度磨损。
2、闸调器拉杆不伸出：
（1）离合器a脱不开，δ3间隙小。
（2）引导弹簧盒与前盖径向间隙小。
（3）引导螺母旋转失灵。
3、闸调器外体不旋转主要原因：
（1）离合器a的60个齿不同心；
（2）引导螺纹副转动不灵；
（3）离合器e不能脱开；
（4）轴用挡圈折断；
（5）轴承损坏；
（6）密封圈太紧；
（7）常规失灵。
5 闸调器的润滑管理
5.1闸调器的润滑要求
我国铁路里程长、区域广，受季节及南北温差影响较大，对闸调器的润滑脂主要有以下要求：
1）宽的使用温度，尤其是低温条件下的仍要保持良好的润滑，避免失效
2）密封与润滑两者兼顾
3）使用寿命长
4）对橡胶密封件的相容性好
而且随着高速铁路的大规模应用，又提出了新的要求。
1）高温及承载能力要求提高
2）提出环保的要求
5.2闸瓦间隙自动调整器专用润滑脂
早期闸调器使用2号低温润滑脂，该产品使用温度-60～120℃，适用于轻负荷应用场合，但由于产品为矿物油，在耐热性、蒸发性、机械安定性及寿命方面，已经不能完全满足高速铁路使用要求。中石化石油化工科学研究院与铁道科学研究院大力合作，针对性科研，开发出新型的合成型闸瓦间隙自动调整器专用润滑脂，产品采用合成基础油，在橡胶相容性方面比2号低温润滑脂更加优异，并且高温性能提高到150℃，满足高速铁路长期运行要求，同时提高承载能力，极压抗磨性能提高，不仅减少磨损，而且延长了使用寿命。
用于铁路客车及货车闸调器的润滑，使用温度-60℃～150℃，满足高速铁路使用要求。也应用于低温、中等负荷机械部件的润滑以及地铁各类设备的润滑。
产品性能特点：
◆优良的低温性能，满足冬天户外或特定环境下的机械设备启动运转要求
◆良好的极压抗磨性，满足高负荷运转要求，减少设备磨损
◆良好的氧化安定性，防腐蚀性和长的轴承运转寿命
◆不含重金属及亚硝酸盐等危害人体健康的物质，对环境不会造成新的污染
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