第三節(jié)　104型空氣制動機

104型空氣制動機是以我國自行設(shè)計制造的104型分配閥而命名的，該制動機自20世紀60年代開始研制、70年代經(jīng)技術(shù)鑒定合格后陸續(xù)在客車上安裝使用，目前仍是我國普速鐵路客車中的主型制動機。

一、104型空氣制動機的組成

104型制動機是以104型分配閥和副風缸、壓力風缸（早期稱為“工作風缸”）、制動缸為主配套組成的自動式空氣制動機，其基本組成如圖2-20所示。

二、104型分配閥

104型分配閥由中間體、主閥、緊急閥三大部分構(gòu)成，如圖2-21所示。

（一）特點

1.二壓力機構(gòu)

104閥的動作是在列車管內(nèi)和壓力風缸內(nèi)壓縮空氣的壓力差控制下動作，即依靠列車管壓縮空氣的壓力變化引起與壓力風缸壓力差來產(chǎn)生相應(yīng)的動作，控制104型制動機形成充氣緩解、常用制動、制動保壓、緊急制動等各種不同的作用位置。

2.間接作用方式

間接作用方式指列車管的壓力變化通過中繼部間接控制制動缸的壓力變化。即列車管的壓力變化控制作用部動作，引起壓力風缸、容積室的壓力變化；容積室的壓力變化通過均衡部動作，控制制動缸壓力的同步變化；壓力風缸通過充氣部動作，控制副風缸充氣作用。中繼部包括壓力風缸、容積室、均衡部、充氣部等部分。

采用間接作用方式可以實現(xiàn)“自動補風作用”，即在制動保壓位，當制動缸壓力因漏泄而下降時，能從副風缸自動得到補充，實現(xiàn)了制動力的不衰減性。

3.分部作用形式

常用制動與緊急制動分開控制，專設(shè)緊急閥控制緊急制動作用。分配閥為了保證各種性能的良好，并便于區(qū)分故障部分的檢修、試驗，除專設(shè)緊急閥、充氣部外還專設(shè)有保證局部減壓作用的局減室和局減閥結(jié)構(gòu)來提高制動作用靈敏度，以適應(yīng)長大列車的需要。

4.橡膠膜板和滑閥結(jié)構(gòu)

為提高制動機性能，104閥中作用部的主活塞、均衡活塞采用橡膠膜板結(jié)構(gòu)，對應(yīng)的滑閥結(jié)構(gòu)繼續(xù)保留，減小運動阻力，提高動作靈敏度，并消除了舊閥內(nèi)金屬活塞環(huán)漏泄不穩(wěn)定而產(chǎn)生的故障。

5.新材料和新結(jié)構(gòu)

（1）大量采用橡膠件代替金屬件。

采用S形和其他形式的橡膠膜板代替金屬活塞環(huán)，采用橡膠夾心閥和各種O形橡膠密封圈代替金屬密封件，減少工作阻力、減少維修工作量。

（2）增設(shè)濾塵器，可以有效防止油垢、塵埃侵入閥內(nèi)，延長檢修周期。

（3）采用新品種潤滑油、潤滑脂等潤滑材料，可以適應(yīng)不同地區(qū)運用條件的要求。

（二）組成部件及基本作用

1.中間體

中間體用鑄鐵制成長方體形，四個垂直面分別安裝著主閥、緊急閥、制動管和壓力風缸管、制動缸管和副風缸管。中間體內(nèi)鑄造有三個空腔，分別是1.5L的緊急室、0.6L的局減室和3.8L的容積室，如圖2-22所示。

中間體作為安裝座，不僅承受相關(guān)閥件和管路的安裝，并且還利用結(jié)構(gòu)內(nèi)部通路使制動管、壓力風缸、副風缸、制動缸分別與主閥、緊急閥各對應(yīng)氣路相連通。中間體只在廠修或必須更換時才從車輛底架上卸下。

2.主閥

主閥是分配閥組成中的關(guān)鍵部件，它根據(jù)列車管壓力的不同變化，控制分配閥實現(xiàn)充氣、緩解、制動、保壓等作用。主閥由作用部、充氣部、均衡部、局減閥、緊急增壓閥等五部分組成，如圖2-23所示。

（1）作用部

作用部主要由主活塞、滑閥、節(jié)制閥、穩(wěn)定彈簧、彈簧桿等組成。其用途是根據(jù)列車管與壓力風缸二者的壓力差，控制主活塞組成部件上下移動，實現(xiàn)主閥的基本作用。

位于作用部上的排氣口在充氣緩解時排出容積室里的壓縮空氣，協(xié)助制動機緩解。

（2）充氣部

充氣部設(shè)在作用部的上面，主要由充氣止回閥和充氣閥組成。其用途是在列車管充氣增壓時，根據(jù)作用部控制的壓力風缸的充氣速度來控制列車管向副風缸的充氣速度，即協(xié)調(diào)副風缸與壓力風缸里的壓縮空氣同步增壓。

（3）均衡部

均衡部位于作用部的旁邊，主要由下部分的均衡活塞和上部分的均衡閥這兩部分組成。其用途是根據(jù)容積室內(nèi)壓力的增加、減少或制動中的保壓情況，控制均衡部動作，實現(xiàn)制動缸相應(yīng)的增壓、減壓或保壓作用，即協(xié)調(diào)制動缸與容積室里的壓力同步變化。

均衡活塞的上面通過縮孔堵Ⅱ與制動缸相通，下面與容積室相通；均衡閥是控制副風缸與制動缸之間通路的開關(guān)。

位于均衡部上的排氣口在充氣緩解時排出制動缸里的壓縮空氣，使制動機緩解。

（4）局減閥

局減閥主要由局減活塞、膜板、局減閥體、局減閥彈簧、局減閥蓋等組成，位于主閥的作用部與均衡部之間。其主要用途是在列車管減壓時動作，將列車管內(nèi)的部分壓縮空氣送入制動缸，使制動缸獲得一個躍升初壓（50～70kPa），同時使列車管產(chǎn)生局部減壓作用，確保列車后部車輛迅速產(chǎn)生制動作用，提高制動波速，緩和列車的縱向沖動，縮短制動距離。

（5）緊急增壓閥

位于主閥體下部的緊急增壓閥（簡稱“增壓閥”），其用途是在緊急制動時使制動缸產(chǎn)生增壓作用，以獲得更大的制動力，縮小制動距離，確保旅客列車運行安全。但是，設(shè)計增壓閥本來是為了與此前客車廣泛安裝使用的LN型制動機混編使用（LN型制動機具有緊急增壓作用），而LN型制動機多年來在運用中一直關(guān)閉附加風缸，緊急制動時不產(chǎn)生增壓作用。如果列車中各車輛制動力相差太大，容易增加縱向沖動、車輪擦傷，因此在增壓閥上加裝了一個擋圈，限制增壓閥動作，停止緊急制動時的增壓作用。需要恢復(fù)緊急增壓作用時，取下?lián)跞纯伞?/p>

3.緊急閥

緊急閥由緊急活塞、安定彈簧、放風閥部及閥體和上、下蓋等組成，如圖2-24所示。其作用是在緊急制動時，通過緊急活塞的向下移動，打開放風閥，加快列車管的排氣速度，提高列車的緊急制動靈敏度和緊急制動波速，改善列車的緊急制動性能。

（三）作用位置及通路

104型分配閥具有充氣緩解位、常用制動位、制動保壓位、緊急制動位共四個作用位置。其各作用位置的通路如圖2-25所示。

1.充氣緩解位

初充氣和制動后需要緩解時以及列車正常運行中，列車制動裝置中的自動制動閥置于此位。

列車管增壓，壓縮空氣進入中間體后，一部分經(jīng)過緊急閥進入緊急室；一部分經(jīng)過主閥進入壓力風缸及副風缸。與此同時，容積室內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)過作用部排氣口排向大氣，然后有制動缸內(nèi)的壓縮空氣經(jīng)過均衡部的排氣口排向大氣。制動缸的活塞桿復(fù)位，制動作用解除，制動機處于緩解狀態(tài)。

由于客運列車編組車輛一般較少，列車前后部充氣緩解時間差較小，所以104型分配閥沒有設(shè)計減速充氣緩解位置。

2.常用制動位

列車運行中減速或準備停車時，司機施行列車管常用制動減壓，車輛制動機將發(fā)生常用制動作用，達到減速或停車的目的。

（1）列車管局部減壓作用

在司機施行列車管的常用制動減壓時，主閥作用部內(nèi)的主活塞在列車管與壓力風缸二者壓力差的作用下，將帶動節(jié)制閥上移，首先產(chǎn)生列車管的第一階段局部減壓：相關(guān)通路使列車管的部分壓縮空氣進入中間體的局減室，再經(jīng)過位于中間體與主閥安裝座之間的排氣縮孔堵Ⅰ排向大氣。主活塞兩側(cè)的壓力差進一步加大，帶動節(jié)制閥和滑閥一起上移，關(guān)閉了第一階段的局減作用通路，同時又產(chǎn)生了第二階段局減作用：此時，列車管的部分壓縮空氣經(jīng)過局減閥，進入制動缸，當制動缸內(nèi)壓力達到50～70kPa時，局減閥外移關(guān)閉相關(guān)通路，停止了列車管的局部減壓作用。

第二階段局減作用保證了列車尾部車輛制動機即使在列車管小減壓量時，也能有一個初始的躍升壓力。

列車管的兩次局減作用，不僅使本車制動機迅速發(fā)生制動作用，而且促進了列車管減壓作用由前向后的傳播，提高了列車的制動波速，減緩了列車的縱向沖動。

（2）常用制動作用

隨著主活塞移動到最上方產(chǎn)生第二次局減作用的同時，副風缸與制動缸之間形成了通路，副風缸的壓縮空氣經(jīng)過主閥內(nèi)部通路進入制動缸，使制動缸活塞向外移動，帶動基礎(chǔ)制動裝置（盤形制動單元）完成制動作用。根據(jù)列車管減壓量的多少，均衡部間接控制著副風缸向制動缸輸送壓縮空氣的“量”，使制動缸內(nèi)的壓力滿足列車制動的正常需要。

3.制動保壓位

在常用制動中，當列車管減壓量達到要求（制動力滿足需要）時，將自動制動閥的手把移到保壓位，停止列車管減壓。此時主活塞輕微下移，首先，節(jié)制閥遮斷了壓力風缸向容積室送氣的通路，容積室壓力停止上升。這導(dǎo)致均衡活塞下方壓力停止上升，上方來自制動缸的壓力繼續(xù)加大，直到均衡活塞兩側(cè)壓力趨于平衡時，在均衡活塞自重及均衡閥上方彈簧力的綜合作用中向下移動，直到均衡閥關(guān)閉了副風缸向制動缸輸送壓縮空氣的通路為止。此時，副風缸停止向制動缸輸送壓縮空氣，制動缸內(nèi)的壓力既不能上升也不會下降，即制動機實現(xiàn)保壓作用。

制動機的自動補風作用：當列車運行在長大下坡道時，因制動保壓的時間較長，導(dǎo)致閘瓦磨耗較大，為保證閘瓦與車輪踏面密貼，制動缸活塞必須進一步外移，使得制動缸容積增大，導(dǎo)致制動缸壓力下降；如果制動缸發(fā)生漏泄，也會引起制動缸壓力下降。104型分配閥由于采用兩壓力控制、間接作用的方式，此時在容積室壓力的作用下，均衡活塞將稍微上移，頂起均衡閥，使副風缸的壓縮空氣又進入制動缸，恢復(fù)了制動缸的壓力。所以，制動機在制動保壓位置時具有向制動缸自動補風作用，即保持制動力不衰減的性能。

4.緊急制動位

列車運行中遇到意外情況需要立即停車時，一是司機將自動制動閥手把移到緊急制動位，二是列車乘務(wù)人員拉動車廂內(nèi)的緊急制動閥，使列車管內(nèi)的壓縮空氣快速排至大氣，以實現(xiàn)緊急制動停車的目的。

（1）主閥快速動作

列車管快速減壓后，主閥各部分的動作過程，除緊急增壓閥外，均與常用制動時一樣，即主活塞上移，先后產(chǎn)生第一、第二階段局減作用及制動作用，只是動作更加迅速，且制動缸一直充氣到與副風缸壓力相平衡的最高壓力值。

（2）緊急閥快速大量排氣

隨著列車管的快速減壓，緊急活塞在其上方緊急室氣壓作用下，克服安定彈簧的阻力向下移動，緊急活塞桿打開放風閥，使列車管的壓縮空氣快速大量從緊急閥排氣口涌出，產(chǎn)生了強烈的局部減壓作用，迅速地提高了緊急制動波速。

此時，不僅列車管的壓縮空氣從緊急閥排氣口涌出，緊急活塞上方緊急室里的壓縮空氣也經(jīng)過緊急活塞桿上的縮孔Ⅴ，再經(jīng)過排氣口排向大氣，需15s左右才能排完。在緊急室壓縮空氣未排盡時，放風閥一直處于開放狀態(tài)，若此時司機向列車管充氣，則壓縮空氣將繼續(xù)經(jīng)過放風閥排向大氣，制動機不可能緩解。只有等到緊急室壓縮空氣排盡，安定彈簧推動緊急活塞上移，放風閥彈簧推動放風閥與閥座密貼，這時向列車管充氣才能達到使制動機緩解的目的。

緊急室排氣時間設(shè)計為15s左右，是為了使列車發(fā)生緊急制動后，必須在列車停止以后才可以進行充氣緩解，以防止列車產(chǎn)生劇烈縱向沖動，甚至造成斷鉤事故。

（四）主要優(yōu)點

（1）適于編入長大列車中運行。制動波速高，靈敏度可靠；穩(wěn)定性能好，可減少自然制動的故障率；具有制動力不衰減的性能（自動補風性能），可用于長大下坡道運行。

（2）適應(yīng)于較高速度列車運行。緊急制動與常用制動分部管理；常用制動后可以有條件地轉(zhuǎn)緊急制動作用，縮短制動距離，確保行車安全。

（3）能與安裝GL3型三通閥的車輛混編，并提高它們的使用性能。

（4）便于檢修和延長檢修期。

（五）主要缺點

104型分配閥是我國初次自行設(shè)計、制造的車輛空氣制動機分配閥，由于缺乏經(jīng)驗，加之材料與工藝水平的限制，雖然在試制與批量生產(chǎn)過程中經(jīng)過多次改進，但從結(jié)構(gòu)、性能及材料方面仍存在著一些缺點：

（1）間接作用，增加了中繼部，導(dǎo)致制動機的制動波速、緩解波速相對下降。

（2）橡膠膜板、橡膠夾心閥耐油性差，壽命短，橡膠膜板若穿孔撕裂，橡膠夾心閥若開膠、夾渣等，均會引起分配閥失去正常作用，影響列車運行安全。

（3）緊急制動波速較低，不能滿足長大、高速列車的需求。

（4）因采用間接作用，配備副風缸容積大，列車初充氣時間長。

（5）構(gòu)造比較復(fù)雜，作用性能多，不易控制運用和檢修的質(zhì)量，從而影響分配閥發(fā)揮正常的作用。