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摘要：内燃机车是城市轨道交通系统中不可缺少的设备，担负着地铁的工程施工运输、钢轨运输、车辆段内电客车调车以及运营期间故障电客车的救援等任务。在使用过程中因空压机转速慢导致制动缸压力不足的问题，严重影响内燃机车的使用安全。通过空压机驱动方式的分析，现场逐步查找影响空压机转速慢的原因，并逐步排查处理。
关键词：地铁；液力传动；空压机；驱动方式
JMY450型液力传动机车是地铁行业工程车中的一种内燃机车，可以单机使用也可以双机重联操作的调车型内燃机车，它的装车功率为350kW，最高运行速度为50km/h。司机室内设有前后操纵台，可以根据运行方向的需要，在任意一个操纵台进行操纵。
该车在柴油机的自由端通过变速箱驱动液力耦合器带动一台空气压缩机转动，提供压力空气供该车控制系统及制动系统使用。
1 JMY450液力传动机车空压机速度慢的故障现状
该内燃机车投入使用时间较长，质量状态不是很好。在一次状态检查过程中，发现该内燃机车的空气制动系统补风时间过长，可能影响机车正常使用。具体故障现状为：当机车冷机启动运转2.5h时，空压机出现补风启动运转速度过低，需要连续运转15min后，速度才恢复正常。升降速手柄提升时，速度有所增加，但空压机转速还是明显过低，这就意味着空压机在使用过程中，泵风时间过长，可能会影响行车安全。
2 JMY450液力传动机车空压机控制系统的工作原理
JMY450液力传动机车空压机的型号为W-1.6/9-1，额定转速：1500r/min，额定排气量：1.63/min，额定排气压力为900KPa，驱动功率：10Kw。
JMY450液力传动机车空压机的驱动方式：发动机驱动变速箱，变速箱同时驱动空压机耦合器及冷却风扇耦合器，通过电气系统及液压系统控制空压机耦合器的动作，耦合器驱动空压机运转或者停止。空压机的作用是给空气制动系统供风，并保证空气制动系统的总风缸压力为（750～900）KPa。
3 JMY450液力传动机车空压机控制系统检查情况
根据空压机运转的异常情况，在分析空压机工作原理后，工程车技术人员采用了排除法进行故障分析，考虑到故障可能存在相互作用叠加的现象，重点检查以下几个方面：
3.1 动作检查
将JMY450液力传动机车冷态起机运转2.5h以内，空压机启动停止动作正常，总风缸压力可以控制在（750～900）KPa。2.5h以外，当总风缸压力低于750 KPa时，空压机的驱动耦合器启动，但速度很低，空压机打风异常，总风缸压力不能上升，反而继续下降，达到730KPa左右。当耦合器低速运转15min后，速度才恢复正常，总风缸压力才上升。
3.2 温度测量
根据空压机转动与工作时间有一定的关系，对空压机工作区域的温度进行了检测。机车空转运行2.5h后，采用电温计测量温度，耦合器的输出轴外壳温度61.5℃，空压机缸头温度为83.5℃，温度均属正常，不会对空压机的转速有太大影响。测量如图一。
3.3 空压机检查
空压机转动狀态检查，机车空转运行2.5h后，停机。用手转动可以轻松盘动空压机与耦合器的输出端。
3.4 电气控制系统检查
当总风缸压力达到900KPa时，操作风缸压力为800KPa，压力继电器触头闭合，4号电磁阀（型号为MFH-3-1/4-S））得电动作，800KPa 的操作风压驱动耦合器的操纵阀，切断耦合器的液压油回路，耦合器的输出端停止运转，空压机停止打风。当总风缸压力低于750KPa时，压力继电器触头断开，4号电磁阀失电复位，耦合器的操纵阀靠弹簧作用复位，接通耦合器的液压油回路，耦合器的输出端开始运转，驱动空压机开始打风。
3.5 液压系统检查
检查耦合器液压油的压力：在冷却风扇和空压机同时运转时，液压油的压力0.15mpa；在风扇或者空压机单独运转时，液压油的压力0.24mpa；当风扇或者空压机全部停止时，液压油的压力0.38mpa。
以上油压结果与另外一台JMY450液力传动机车的结果一致。
3.6 工况检查
当机车运转2.5h以后，手动控制停止风扇，空压机耦合器可以正常启动及运转，总风缸补风正常。当风扇手动控制运转后，空压机耦合器运转速度急速下降，空压机打风异常。
4 JMY450液力传动机车空压机启动速度慢故障原因分析
根据以上故障及排查处理结果，初步可以排除电气控制系统和空压机存在故障，重点应分析耦合器的液压控制回路及耦合器自身质量问题。
4.1 耦合器液压回路分析
耦合器的供油是由安装在变速箱上的齿轮泵将油从油箱抽出，经滤清器后分两路分别进入两个耦合器的操纵阀。液力耦合器采用的时6#液力传动油。在齿轮泵吸油口处安装有滤网。在齿轮泵供油流量一定的条件下，当关闭风扇耦合器时，由齿轮泵输出的液压油全部流向空压机耦合器，空压机耦合器的供油流量增大，空压机耦合器能正常工作。而打开风扇耦合器后，由齿轮泵输出的液压油流向空压机耦合器和风扇耦合器，流经空压机耦合器的液压油减少。由于空压机比风扇的功率要大，导致空压机耦合器输出转速降低。根据以上分析，耦合器液压流量的降低可以降低耦合器的输出转速。而影响液压流量有齿轮泵、滤网、滤清器。
4.2 耦合器操纵阀分析
耦合器操纵阀直接控制耦合器液压回路的接通及断开。当800KPa的压缩空气顶压阀芯时，操纵阀的输入与输出接口断开，耦合器停止工作。当压缩空气泄压后，阀芯靠弹簧压力复位，接通操纵阀的输入与输出接口，耦合器正常工作。如果复位弹簧刚度降低，或者阀芯发生卡滞等现象，阀芯复位迟缓或者不到位，阀芯开度降低，导致耦合器液压流量降低，输出转速降低。
4.3 耦合器分析
液力耦合器由泵轮、涡轮、泵轮外壳、涡轮外壳、轴和操纵阀等组成。当发生输出轴的轴承磨损卡滞、泵轮或者涡轮缺损等情况时，也会影响耦合器的输出转矩及转速。
5 JMY450液力传动机车空压机启动速度过低处理方案
根据以上检测结果及原因分析，结合该车的实际检修难易程度，提出以下检修方案：
5.1 耦合器操纵阀拆卸检查
拆卸空压机耦合器操纵阀，发现操纵阀与耦合器的管路接口处未安装O型密封圈，整个阀座与耦合器装用石棉垫片，且石棉垫片已破损。
处理方法：清洗操纵阀阀芯、弹簧等零件，重新安装O型圈及操纵阀。
处理结果：空压机在补风运转阶段，耦合器的启动转速略有提高，但仍然不满足总风缸的补风需要。
5.2 管路部件拆卸检查
拆卸空压机驱动的液压油管路，将与管理相连接的部件拆卸、清洗、吹扫及更换。
处理方法：清洗耦合器液压回路的机油滤网，更换液压油滤清器；拆卸清洗液压油调压阀；拆检吹扫液压油管路。
处理结果：空压机在补风运转阶段，启动转速比处理前有所提高，与另一台机车空压机转速相比还是偏低，也基本能满足总风缸的补风需要。
5.3 耦合器检测
由于空压机耦合器的配件没有，将另一台内燃机车的空压机耦合器拆卸下来，安装到该车上，空压机在补风运转阶段，转速正常。
下一步将结合配件采购周期，申报空压机耦合器采购申请，对耦合器进行更换。随着内燃机车使用年限的增加，运动件的磨损逐渐加大，故障的发生有时会相互叠加综合出现，给故障的判断和处理带来一定的困难，因此要结合运用实际综合进行分析处理。
参考文献：
[1]张世芳. 内燃机车柴油机[M]. 北京：中国铁道出版社，1999.
[2]JMY450型内燃机车使用说明书
[3]JMY450型外走廊式型内燃机车维护保养手册
作者简介：林德友（1972—），男；南京地铁运营有限责任公司；工程师。
关键词：地铁；液力传动；空压机；驱动方式
JMY450型液力传动机车是地铁行业工程车中的一种内燃机车，可以单机使用也可以双机重联操作的调车型内燃机车，它的装车功率为350kW，最高运行速度为50km/h。司机室内设有前后操纵台，可以根据运行方向的需要，在任意一个操纵台进行操纵。
该车在柴油机的自由端通过变速箱驱动液力耦合器带动一台空气压缩机转动，提供压力空气供该车控制系统及制动系统使用。
1 JMY450液力传动机车空压机速度慢的故障现状
该内燃机车投入使用时间较长，质量状态不是很好。在一次状态检查过程中，发现该内燃机车的空气制动系统补风时间过长，可能影响机车正常使用。具体故障现状为：当机车冷机启动运转2.5h时，空压机出现补风启动运转速度过低，需要连续运转15min后，速度才恢复正常。升降速手柄提升时，速度有所增加，但空压机转速还是明显过低，这就意味着空压机在使用过程中，泵风时间过长，可能会影响行车安全。
2 JMY450液力传动机车空压机控制系统的工作原理
JMY450液力传动机车空压机的型号为W-1.6/9-1，额定转速：1500r/min，额定排气量：1.63/min，额定排气压力为900KPa，驱动功率：10Kw。
JMY450液力传动机车空压机的驱动方式：发动机驱动变速箱，变速箱同时驱动空压机耦合器及冷却风扇耦合器，通过电气系统及液压系统控制空压机耦合器的动作，耦合器驱动空压机运转或者停止。空压机的作用是给空气制动系统供风，并保证空气制动系统的总风缸压力为（750～900）KPa。
3 JMY450液力传动机车空压机控制系统检查情况
根据空压机运转的异常情况，在分析空压机工作原理后，工程车技术人员采用了排除法进行故障分析，考虑到故障可能存在相互作用叠加的现象，重点检查以下几个方面：
3.1 动作检查
将JMY450液力传动机车冷态起机运转2.5h以内，空压机启动停止动作正常，总风缸压力可以控制在（750～900）KPa。2.5h以外，当总风缸压力低于750 KPa时，空压机的驱动耦合器启动，但速度很低，空压机打风异常，总风缸压力不能上升，反而继续下降，达到730KPa左右。当耦合器低速运转15min后，速度才恢复正常，总风缸压力才上升。
3.2 温度测量
根据空压机转动与工作时间有一定的关系，对空压机工作区域的温度进行了检测。机车空转运行2.5h后，采用电温计测量温度，耦合器的输出轴外壳温度61.5℃，空压机缸头温度为83.5℃，温度均属正常，不会对空压机的转速有太大影响。测量如图一。
3.3 空压机检查
空压机转动狀态检查，机车空转运行2.5h后，停机。用手转动可以轻松盘动空压机与耦合器的输出端。
3.4 电气控制系统检查
当总风缸压力达到900KPa时，操作风缸压力为800KPa，压力继电器触头闭合，4号电磁阀（型号为MFH-3-1/4-S））得电动作，800KPa 的操作风压驱动耦合器的操纵阀，切断耦合器的液压油回路，耦合器的输出端停止运转，空压机停止打风。当总风缸压力低于750KPa时，压力继电器触头断开，4号电磁阀失电复位，耦合器的操纵阀靠弹簧作用复位，接通耦合器的液压油回路，耦合器的输出端开始运转，驱动空压机开始打风。
3.5 液压系统检查
检查耦合器液压油的压力：在冷却风扇和空压机同时运转时，液压油的压力0.15mpa；在风扇或者空压机单独运转时，液压油的压力0.24mpa；当风扇或者空压机全部停止时，液压油的压力0.38mpa。
以上油压结果与另外一台JMY450液力传动机车的结果一致。
3.6 工况检查
当机车运转2.5h以后，手动控制停止风扇，空压机耦合器可以正常启动及运转，总风缸补风正常。当风扇手动控制运转后，空压机耦合器运转速度急速下降，空压机打风异常。
4 JMY450液力传动机车空压机启动速度慢故障原因分析
根据以上故障及排查处理结果，初步可以排除电气控制系统和空压机存在故障，重点应分析耦合器的液压控制回路及耦合器自身质量问题。
4.1 耦合器液压回路分析
耦合器的供油是由安装在变速箱上的齿轮泵将油从油箱抽出，经滤清器后分两路分别进入两个耦合器的操纵阀。液力耦合器采用的时6#液力传动油。在齿轮泵吸油口处安装有滤网。在齿轮泵供油流量一定的条件下，当关闭风扇耦合器时，由齿轮泵输出的液压油全部流向空压机耦合器，空压机耦合器的供油流量增大，空压机耦合器能正常工作。而打开风扇耦合器后，由齿轮泵输出的液压油流向空压机耦合器和风扇耦合器，流经空压机耦合器的液压油减少。由于空压机比风扇的功率要大，导致空压机耦合器输出转速降低。根据以上分析，耦合器液压流量的降低可以降低耦合器的输出转速。而影响液压流量有齿轮泵、滤网、滤清器。
4.2 耦合器操纵阀分析
耦合器操纵阀直接控制耦合器液压回路的接通及断开。当800KPa的压缩空气顶压阀芯时，操纵阀的输入与输出接口断开，耦合器停止工作。当压缩空气泄压后，阀芯靠弹簧压力复位，接通操纵阀的输入与输出接口，耦合器正常工作。如果复位弹簧刚度降低，或者阀芯发生卡滞等现象，阀芯复位迟缓或者不到位，阀芯开度降低，导致耦合器液压流量降低，输出转速降低。
4.3 耦合器分析
液力耦合器由泵轮、涡轮、泵轮外壳、涡轮外壳、轴和操纵阀等组成。当发生输出轴的轴承磨损卡滞、泵轮或者涡轮缺损等情况时，也会影响耦合器的输出转矩及转速。
5 JMY450液力传动机车空压机启动速度过低处理方案
根据以上检测结果及原因分析，结合该车的实际检修难易程度，提出以下检修方案：
5.1 耦合器操纵阀拆卸检查
拆卸空压机耦合器操纵阀，发现操纵阀与耦合器的管路接口处未安装O型密封圈，整个阀座与耦合器装用石棉垫片，且石棉垫片已破损。
处理方法：清洗操纵阀阀芯、弹簧等零件，重新安装O型圈及操纵阀。
处理结果：空压机在补风运转阶段，耦合器的启动转速略有提高，但仍然不满足总风缸的补风需要。
5.2 管路部件拆卸检查
拆卸空压机驱动的液压油管路，将与管理相连接的部件拆卸、清洗、吹扫及更换。
处理方法：清洗耦合器液压回路的机油滤网，更换液压油滤清器；拆卸清洗液压油调压阀；拆检吹扫液压油管路。
处理结果：空压机在补风运转阶段，启动转速比处理前有所提高，与另一台机车空压机转速相比还是偏低，也基本能满足总风缸的补风需要。
5.3 耦合器检测
由于空压机耦合器的配件没有，将另一台内燃机车的空压机耦合器拆卸下来，安装到该车上，空压机在补风运转阶段，转速正常。
下一步将结合配件采购周期，申报空压机耦合器采购申请，对耦合器进行更换。随着内燃机车使用年限的增加，运动件的磨损逐渐加大，故障的发生有时会相互叠加综合出现，给故障的判断和处理带来一定的困难，因此要结合运用实际综合进行分析处理。
参考文献：
[1]张世芳. 内燃机车柴油机[M]. 北京：中国铁道出版社，1999.
[2]JMY450型内燃机车使用说明书
[3]JMY450型外走廊式型内燃机车维护保养手册
作者简介：林德友（1972—），男；南京地铁运营有限责任公司；工程师。