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1、* 车 辆 制 动 同济大学 吴萌岭 * * 作作 业业 l l 试分析试分析GKGK、GLGL、104104、103103型空气制动机的作用型空气制动机的作用 原理。原理。 l l 客、货车空气制动机（阀）的组成各有什么特点客、货车空气制动机（阀）的组成各有什么特点 ，为什么要有这些特点？，为什么要有这些特点？ l l 直接作用方式和间接作用方式各有何特点？直接作用方式和间接作用方式各有何特点？ l l 试分析各种阀的稳定性和安定性。试分析各种阀的稳定性和安定性。 l l 试分析各种阀的局部减压方式。试分析各种阀的局部减压方式。 l l 试分析试分析103103和和GKGK型空气制动机的空重
2、车调整装置型空气制动机的空重车调整装置 的原理、特点。的原理、特点。 l l 103103、104104型分配阀在结构上怎样来保证具有较高型分配阀在结构上怎样来保证具有较高 的常用制动波速？的常用制动波速？ * * 第六章第六章 制动时列车纵向动力作用制动时列车纵向动力作用 一、空气波与空气波速一、空气波与空气波速 空气波空气波列车管减压作用沿列车由前向后的传播列车管减压作用沿列车由前向后的传播 空气波速空气波速空气波的传播速度称为空气波速。其数值等于将制动阀手空气波的传播速度称为空气波速。其数值等于将制动阀手 柄移放到制动位的瞬时开始到列车最后一辆车的列车管尾部发生柄移放到制动位的瞬时开始到
3、列车最后一辆车的列车管尾部发生 减压作用为止所经过的时间减压作用为止所经过的时间(s)(s)去除列车管的全长去除列车管的全长(m)(m)，也即单位，也即单位 时间内的传播长度。时间内的传播长度。 根据气体连续流动原理，单位时间内从过渡段流出的质量应等根据气体连续流动原理，单位时间内从过渡段流出的质量应等 于过渡段减少的质量：于过渡段减少的质量： * * 第六章第六章 制动时列车纵向动力作用制动时列车纵向动力作用 一、空气波与空气波速一、空气波与空气波速 在过渡段里，气流速度在时间在过渡段里，气流速度在时间t t内由零增加到内由零增加到q q，其平均加速度为：，其平均加速度为： 根据牛顿第二定律
4、：根据牛顿第二定律： 即：即： 即：即： * * 第六章第六章 制动时列车纵向动力作用制动时列车纵向动力作用 一、空气波与空气波速一、空气波与空气波速 根据气体绝热定律：根据气体绝热定律： 气体重度：气体重度： 气体重度和密度与气体压力和温度有关：气体重度和密度与气体压力和温度有关： 温温 度（度（）-20-20 0 0 2020 （kg/mkg/m 3 3 ) ) 1.401.401.291.291.201.20 * * 第六章第六章 制动时列车纵向动力作用制动时列车纵向动力作用 一、空气波与空气波速一、空气波与空气波速 试验亦可得：试验亦可得： 二、列车管减压速度二、列车管减压速度 在列车
5、中各车辆的分配阀处的减压速度，由于受到距排气口的远近在列车中各车辆的分配阀处的减压速度，由于受到距排气口的远近 、列车管长度、车辆制动支管的长度及主活塞外侧容积、制动阀排、列车管长度、车辆制动支管的长度及主活塞外侧容积、制动阀排 气方式和列车管定压等许多因素的影响，所以列车中各分配阀并非气方式和列车管定压等许多因素的影响，所以列车中各分配阀并非 同时达到分配阀动作的临界减压速度。这就造成列车中各个分配阀同时达到分配阀动作的临界减压速度。这就造成列车中各个分配阀 各自的列车管开始减压的时间各自的列车管开始减压的时间( (称为称为“阀的动作时间阀的动作时间”) )上的差异。上的差异。 温温 度（度
6、（）-20-20 0 0 2020 （kg/mkg/m 3 3 ) ) 1.401.401.291.291.201.20 （m/s)m/s)318.2318.2331.5331.5343.7343.7 * * 第六章第六章 制动时列车纵向动力作用制动时列车纵向动力作用 * * 第六章第六章 制动时列车纵向动力作用制动时列车纵向动力作用 三、制动波与制动波速三、制动波与制动波速 制动波制动波制动作用沿着列车长度方向由前向后逐辆地发生的，这种制动作用的传制动作用沿着列车长度方向由前向后逐辆地发生的，这种制动作用的传 播称为播称为“制动波制动波”。 制动波速制动波速制动波的传播速度称为制动波的传播速
7、度称为“制动波速制动波速”，单位是，单位是m ms s，其数值等于将制，其数值等于将制 动阀手柄移放到制动位的瞬时开始到列车最后一辆车发生制动作用为止所动阀手柄移放到制动位的瞬时开始到列车最后一辆车发生制动作用为止所 经过的时间经过的时间(s)(s)去除列车管全长去除列车管全长(m)(m)。 制动波速也有常用制动波速和紧急制动波速两种。制动波速也有常用制动波速和紧急制动波速两种。 制动波速是综合评定制动机性能的重要指标。制动波速越高，表明列车前、制动波速是综合评定制动机性能的重要指标。制动波速越高，表明列车前、 后部制动作用的一致性越好，有利于减小制动时纵向动作用力和缩短制动后部制动作用的一致
8、性越好，有利于减小制动时纵向动作用力和缩短制动 距离。距离。 * * 第六章第六章 制动时列车纵向动力作用制动时列车纵向动力作用 四、缓解波与缓解波速四、缓解波与缓解波速 缓解波缓解波缓解作用沿列车的传播称为缓解波缓解作用沿列车的传播称为缓解波 缓解波速缓解波速缓解波传播速度称为缓解波速，单位是缓解波传播速度称为缓解波速，单位是m ms s。其数值等。其数值等 于将制动阀手柄移放到缓解位于将制动阀手柄移放到缓解位( (运转位运转位) )的瞬时开始到列车最后的瞬时开始到列车最后 一辆车发生缓解作用为止所经过的时间一辆车发生缓解作用为止所经过的时间(s)(s)去除列车管全长去除列车管全长(m)(m
9、) 。 五、列车制动时的纵向动作用力五、列车制动时的纵向动作用力 1.1.列车制动时产生纵向动作用力的主要原因是：列车制动时产生纵向动作用力的主要原因是： (1)(1)列车中各车辆的制动作用的不一致性，也即列车前部车辆的制动列车中各车辆的制动作用的不一致性，也即列车前部车辆的制动 力产生得早，上升得快，列车后部车辆的制动力产生得晚，上力产生得早，上升得快，列车后部车辆的制动力产生得晚，上 升得慢。升得慢。 (2)(2)全列车各车辆的制动缸压力都达到与制动阀手柄所在位置对应的全列车各车辆的制动缸压力都达到与制动阀手柄所在位置对应的 值以后，各车辆的单位制动力不相等。这主要是由于车辆未设值以后，各
10、车辆的单位制动力不相等。这主要是由于车辆未设 有随车辆重量变化而调整制动缸压力大小的装置而造成的。有随车辆重量变化而调整制动缸压力大小的装置而造成的。 (3)(3)各车辆之间的非刚性连结各车辆之间的非刚性连结( (缓冲器可压缩，车钩与车钩之间有自由缓冲器可压缩，车钩与车钩之间有自由 间隙间隙) )，使由于上述两种原因产生的纵向动作用力更加剧烈，使由于上述两种原因产生的纵向动作用力更加剧烈。 * * 2 2。由于制动力上升不一致引起的纵向作用。由于制动力上升不一致引起的纵向作用 （1 1）制动力上升阶段划分）制动力上升阶段划分 * * 2 2。由于制动力上升不一致引起的纵向作用。由于制动力上升不
11、一致引起的纵向作用 （2 2）第一阶段末最大静压缩力）第一阶段末最大静压缩力 全列车制动力：全列车制动力： 全列车惯性力：全列车惯性力： 每辆车的惯性力：每辆车的惯性力： 静压缩力：静压缩力： * * 2 2。由于制动力上升不一致引起的纵向作用。由于制动力上升不一致引起的纵向作用 （2 2）第一阶段末的动压缩力和总压缩力）第一阶段末的动压缩力和总压缩力 卡洛瓦茨基研究，动压缩力：卡洛瓦茨基研究，动压缩力： 总压缩力：总压缩力： 考虑实际制动缸充气时间后总压力：考虑实际制动缸充气时间后总压力： * * 第六章第六章 制动时列车纵向动力作用制动时列车纵向动力作用 根据前苏联勃根据前苏联勃 勒勒 卡
12、洛瓦茨基和沃卡洛瓦茨基和沃 莫莫 卡赞林诺夫的理论研究，列车制动时产生卡赞林诺夫的理论研究，列车制动时产生 的最大压缩动作用力的最大压缩动作用力R R位于列车中部，可按下列公式计算：位于列车中部，可按下列公式计算： 式中式中 A A反映施行制动时的车钩状态和制动缸充气特性的系数，制动时车钩在反映施行制动时的车钩状态和制动缸充气特性的系数，制动时车钩在 压缩状态下压缩状态下A0A04242，车钩在拉伸状态、制动缸变速充气时，车钩在拉伸状态、制动缸变速充气时A A为为0.75(0.75(无无 变速充气时为变速充气时为1 15)5)； K K一辆车的闸瓦压力和一辆车的闸瓦压力和(kN)(kN)； k
13、 k 闸瓦摩擦系数，是闸瓦摩擦系数，是(K(K k k ) ) maxmax是指取 是指取K K k k 中的最大值； 中的最大值； l l一辆车的长度一辆车的长度(m)(m)； n n列车的编组车辆数，一台机车用列车的编组车辆数，一台机车用3 3辆车辆来代替；辆车辆来代替； t tzc zc 制动缸充气时间，即制动缸从充气开始至充至最高压力的时间制动缸充气时间，即制动缸从充气开始至充至最高压力的时间(s)(s)； w wzB zB 制动波速制动波速(m(ms)s)。 （1 1）列车制动时的纵向冲击力或总压缩力）列车制动时的纵向冲击力或总压缩力R R均与制动波速均与制动波速w wzB zB 和
14、制动缸充气时 和制动缸充气时 间间t tzc zc成反比。所以，提高制动波速和延长制动缸充气时间都可以减轻列 成反比。所以，提高制动波速和延长制动缸充气时间都可以减轻列 车制动时的纵向冲动。提高制动波速还可以缩短制动距离，而延长制动车制动时的纵向冲动。提高制动波速还可以缩短制动距离，而延长制动 缸充气时间却会导致制动距离延长。采用制动缸变速充气可在不过分的缸充气时间却会导致制动距离延长。采用制动缸变速充气可在不过分的 延长制动距离的条件下，减轻纵向冲动。延长制动距离的条件下，减轻纵向冲动。 * * 第六章第六章 制动时列车纵向动力作用制动时列车纵向动力作用 (2)(2)纵向力纵向力R R与编组
15、辆数与编组辆数n n的平方及一辆车的长度的平方及一辆车的长度 成正比。所以，发展大吨位车辆比增加编组辆成正比。所以，发展大吨位车辆比增加编组辆 数对减轻制动冲击较为有利。数对减轻制动冲击较为有利。 (3)(3)纵向力纵向力R R与与(K(K k k ) ) maxmax成正比。由于闸瓦摩擦系数 成正比。由于闸瓦摩擦系数 随列车速度的降低而增大，所以在闸瓦压力相随列车速度的降低而增大，所以在闸瓦压力相 同的条件下，低速时的制动冲击更大。但是，同的条件下，低速时的制动冲击更大。但是， 如果列车速度很低，例如制动初速低于如果列车速度很低，例如制动初速低于30km30km h h时，也可能在冲击力尚未达到最大值以前时，也可能在冲击力尚未达到最大值以前 就停了车。这时，冲击力也可能反而比制动初就停了车。这时，冲击力也可能反而比制动初 速高时更小。速高时更小。 (4)(4)列车在拉伸状态下制动，其纵向冲击力比在压缩列车在拉伸状态下制动，其纵向冲击力比在压缩 状态下大得很多。状态下大得很多。 * * 列车单位重量的惯性力：列车单位重量的惯性力： 所取分离体的动平衡方程：所取分离体的动平衡方程
