簡介
為了提高舒適性、降低車體的振動,動車組、捷運車輛等均通過空氣彈簧連線轉向架和車體,但是帶來了一些新問題。
在實際運營過程中,車廂內的乘客分布不均勻,在乘客集中區域的空氣彈簧壓縮量大,而乘客稀少區域的空氣彈簧壓縮量會比較小,容易導致車體的傾斜。
對一列車來說,每節車廂的載質量各不相同,每次停站時每節車廂的載質量變化量也不同,造成車輛高度不一致,因此在運行過程中有可能發生聯掛裝置脫鉤的現象。
另外,當列車通過曲線時,由於重力的變化,也會導致空氣彈簧壓縮量不一樣。
為了解決這些安全問題,在車體和轉向架之間安裝懸掛控制裝置,其核心部件就是高度閥。當車輛載質量增加時,車體相對於轉向架向下運動,此時高度閥向空氣彈簧充風,使空氣彈簧壓力增加,抬高車體高度。當車輛載質量減少時,車體會向上移動,此時高度閥將排出空氣彈簧內的空氣,使空氣彈簧壓力下降,降低車體高度,直到車體恢復到設定的高度為止 。
高度閥工作原理
如果車輛處於設定高度,高度閥就處於所謂的中立位。此時,進氣閥和排氣閥都處於關閉狀態,空氣彈簧既不充風,也不排風。
1.充風狀態(車輛載質量增加)
車輛載質量增加時,空氣彈簧被壓縮,車體開始下沉,槓桿就繞著驅動軸向上旋轉,使得偏心銷推動活塞向左運動,並打開進氣閥。從總風側來的壓縮空氣推動閥頭,打開止回閥,經過進氣閥進入空氣彈簧。
對於車輛空氣彈簧懸掛控制系統,往往要求在載質量變化很大時,高度閥能夠快速充排風,使車輛迅速恢復至設定高度。而當車輛由於振動等原因導致載質量發生輕微變化時,高度閥保持保壓狀態。在載質量變化比較小時,高度閥能夠慢速充排風,這樣可以使高度閥穩定過渡到中立位,同時也可以避免高度閥頻繁充排風,合理地利用風源。
這一點在高度閥的設計中已經體現。從活塞桿結構可知,當槓桿的旋轉角度較小時,活塞桿和閥體內壁之間只有很窄的縫隙,能起到節流作用,降低了充風速度。當槓桿的旋轉角度較大時,活塞桿繼續向左運動,活塞桿和閥體之間的間隙變大,能提高進氣流量,達到快充的目的。
在車體升高到設定位置後,槓桿就返回到水平位置,高度閥再次處於中立位,關閉進氣閥和止回閥。
2.排風狀態(車輛載質量減少)
當車輛載質量減少時,空氣彈簧膨脹,車體開始上升,槓桿繞著驅動軸向下旋轉,偏心銷拉動活塞桿向右運動,打開排氣閥。此時進氣閥在彈簧和閥頭上壓力的作用下保持關閉,切斷總風和空氣彈簧之間的通路。
如果車輛載質量下降較少,由於活塞桿的節流作用,空氣彈簧將緩慢排風。如果車輛載質量下降較多,活塞桿旋轉角度較大時,直接連通空氣彈簧與活塞桿的排風通道,達到快速排風的目的。
隨著空氣彈簧空氣壓力的下降,車體逐漸下移,回到初始水平位置,使高度閥處於中立位,最終關閉排氣閥。
高度閥檢測方法
高度閥的測試內容有漏泄試驗和性能試驗。由高度閥內部結構可知,漏泄主要發生在排氣閥、進氣閥和止回閥,性能試驗包括快充和慢充試驗,快排和慢排試驗。
1.漏泄試驗
(1)止回閥漏泄試驗
關閉所有塞門,把槓桿旋轉至中立位,並把調壓閥的輸出壓力調整為1000kPa。
打開塞門HD2、H2和H4。當壓力表1穩定地顯示1000kPa時,關閉塞門HD2和H2,打開塞門H1。
30s後,壓力表1的壓降不能超過5kPa。試驗結束後關閉所有塞門。
(2)排氣閥漏泄試驗
打開塞門HD2、H2和H4,然後把槓桿向充風方向旋轉2°,使壓力表2的壓力上升。
壓力表2的壓力達到400kPa時,關閉塞門HD2和H2,打開塞門H1。
30s後,壓力表1的壓降不能超過5kPa。試驗結束後,把槓桿旋轉至中立位,然後關閉所有塞門。
(3)進氣閥漏泄試驗
打開塞門H2、H4,然後緩慢地向排風方向旋轉槓桿。當壓力表2的壓力下降至50kPa時,把驅動軸旋轉至中立位,然後向充風方向旋轉10°。
30s後,壓力表2的壓降不能超過1kPa。試驗結束後,把槓桿向排風方向旋轉≥10°,然後打開塞門。
2.性能測試試驗台
試驗台由硬體和軟體兩大部分組成。硬體由主機系統和測控硬體系統組成。主機系統包括機櫃、夾緊裝置、數控圓轉台、試驗氣路系統。測控硬體系統由計算機系統、壓力感測器、數控圓轉台的驅動電機、編碼器控制系統、單片機系統等組成。試驗台的套用軟體系統能在windows作業系統平台上運行,具有廣泛的適應性 。
套用領域
1.卡車駕駛室懸架,多見於高端車型的半浮式後懸架架,或全浮式前、後懸架,如一汽重卡,陝汽重卡,福田ETX,東風天龍等;
2.卡車底盤,多見於歐美等國家和地區,用來改善底盤傳動性能,或為了實現某項特殊功能,例如某些貨車降低高度以裝卸貨物。中國國內對於甩掛已經逐漸開始套用;
3.客車底盤懸架,多見於高端或豪華巴士,能顯著提高乘坐舒適性。或為了便於乘客上下車,能快速排氣使車身單側傾斜或前端下降(Kneeling,下跪功能)。
4.其他場合,例如鐵路車輛,機場擺渡車,起重機等等 。