CN100352714C - 一种铁路机车车辆调节制动力大小的新型称重阀 - Google Patents

Abstract

一种铁路机车车辆调节制动力大小的新型称重阀，利用车辆载荷的变化，在称重阀上设置一载荷传递机构，并通过载荷传递机构将车辆载荷的变化传递到称重阀的制动气压调整控制装置中，由称重阀的制动气压控制调整机构根据制动气压与车辆载荷动态平衡的原理，调整制动气压的压力大小，使其能随着的载荷变化的大小来自动调整制动气压的大小，达到控制制动力大小的目的。而且载荷传递机构是弹性活塞式结构，车辆载荷的变化是通过一接受车辆变化载荷的阀芯传递到一种弹性承压介质，再由弹性承压介质将车辆变化载荷传递到称重阀的制动气压调整机构的，载荷传递系统中的弹性承压介质是具有承压性的弹性体，可以是一种弹性橡胶胶料。通过选择合适的弹性承压介质弹性阻尼系数、部件的外形尺寸和部件间相互配合尺寸，就可得到在车辆载荷变化时所需的合适的制动气压。

Description

一种铁路机车车辆调节制动力大小的新型称重阀

一、技术领域

本发明属于一种铁路机车车辆运行制动系统中的一种控制部件，特别是指一种可以调节车辆制动力大小的称重控制阀门，主要用于机车车辆根据车辆在不同载重下所需的制动力，通过称重阀来进行动态的制动力调节，以此来满足车辆运行平稳的要求。

二、技术背景

铁路机车车辆在运行过程中，由于种种原因(如转弯、进站或其它紧急情况等)都需要对行走的车辆进行制动，而且机车的制动力往往根据车辆的载荷大小不一而需要不同的制动力，否则就会出现制动不平稳，影响行车安全的现象。现有的机车车辆制动系统部分主要分为两种情况：一是客车车辆，现在的客车车辆二系弹簧都是安装空气弹簧，由于行车要求在空气弹簧位置另设一个高度控制阀来调节空气弹簧内部的气压，客车制动系统就是通过高度控制阀可以改变气压大小的功能同时改变制动所需的气压大小.二是货车车辆，由于货车的空重车重量变化太大，因而目前的主流货车车辆调节不同载重下制动力的大小是通过增加一附风缸来实现，该附风缸在空车时关闭，重车时工作，主流货车还是通过手动来开关阀门.

随着铁路运输对高速重载的要求越来越高，因此对制动的要求也随之增高.目前国内在称重阀方面型式多样，但称重阀的作用原理还是先通过载重的变化再通过转向架的上的弹簧变形来控制附风缸在空车时关闭，在重车时工作，这种称重阀只能对空车和重车进行识别，产生的制动力的大小也只有两个值，一个适合空车另一个适合重车.但随着列车速度的不断提高，车辆运行时的动力学要求对制动越来越灵敏，在不同的载重下原来的两级制动根本满足不了运行要求，并不能实现智能化的随机调节，因此尚有很大的局限性，极有待加以改进。

三、发明内容

本发明的目的在于根据现有的称重阀制动控制系统的不足，提出一种调整效果更好，更为稳定的新型称重阀制动控制方法和装置。

根据本发明的目的所提出的一种技术实施方案是：利用弹性挤压的原理，通过一种弹性承压介质的挤压，将车辆载荷变化按正比的方式传递给称重阀的控制机构，以便称重阀的控制机构根据车辆载荷变化来调整制动气压的压力。其工作原理是在车辆载荷变化时，该载荷通过一套传递机构给称重阀一个输入压力F，输入称重阀的F力压缩称重阀体内的弹性承压介质，该弹性承压介质把一部分力传给阀体，另一部分力通过传力杆传给了膜片，该膜片的另一面和列车管的高压气体相通。膜片可以上下移动，称重阀就是通过膜片的上下移动来打开阀门进行充、排气，并以此来调整制动气压的压力大小，使其能随着载荷变化的大小来自动调整制动气压的大小，达到控制制动力大小的目的。称重阀的载荷传递机构可以是弹性活塞式结构，车辆载荷的变化是通过一接受车辆变化载荷的阀芯传递到一种弹性承压介质，承压介质是一种弹性橡胶材料。通过选择弹性橡胶材料合适的胶料配方、部件的外形尺寸和部件间相互配合尺寸，就可得到在车辆载荷变化时所需的合适的制动气压。

本发明的具体方法和结构是：将称重阀分为制动气压调整部分和车辆载荷变化传递部分，当车辆载荷变化时通过载荷传递部分把载荷变化传给称重阀阀芯，使称重阀阀芯获得一个与车辆载荷同步变化的支承反力，支承反力与载荷成正比。在阀芯内有一个由阀芯与承压介质活塞式压盖组合构成的容积可变的密闭腔体，在密闭腔体内填充有弹性承压介质，弹性承压介质是具有承压性的弹性体。在弹性承压介质与称重阀阀芯相对应的另一端插入有一传力杆，传力杆穿过活塞式压盖，并直接深入到称重阀制动气压调整部分内，与称重阀制动气压调整部分的承压模板相连，承压模板可以随着传力杆一起上下移动，承压模板位于称重阀制动气压调整部分的控制气室内，承压模板与一膜片相贴在一起，并由膜片将控制气室隔离成上下两个分腔体，在上半部分腔体内有制动气源的进气口，进气口内安有气阀，气阀可由膜片在上升到一定的位置时打开，在膜片与进气口气阀相对应的位置上又设有一通气孔，通气孔在膜片与进气口气阀相接触时由气阀将其封闭的，当膜片与进气口气阀相离开时将导通，使两半部分腔体连通。在上半部分腔体上还有制动气输出口，而在下半部分腔体内又设有卸压口。

称重阀的工作原理是：在阀芯在获得一个与车辆载荷同步变化的支承反力时将同时把这个支承反力传递给密闭腔体内的承压介质，并由承压介质再通过传力杆传递到控制气室的承压模板，由承压模板根据需要的制动力来决定是否开启或关闭进气口气阀和膜片上的卸压口，并以此来控制输出的制动气压的大小，使其与实际的需要相适应。

当车辆载荷增大时，阀芯将挤压弹性承压介质，承压介质在变形后将挤压力传递给传力杆，传力杆再把力传递给承压模板，并使承压模板向上运动，承压模板在向上运动到一定位置时将把气阀打开，此时空气室通过气阀进行充气，空气室的气压(即输出压强P)随之升高，承压模板所受向下的压力也随之增大，当承压模板所受向下的压力大于向上的力时，传力杆就会向下移动回到原平衡位置，此时气阀关闭。

当车辆载荷减小时，承压介质传递给传力杆的力减小，此时承压模板上所受向上的力小于向下的力，承压模板就向下运动，此时膜片和气阀分开，空气室里的压缩空气通过膜片上左边的通气口经过阀体上排气孔排向大气，此时空气室里的气压(即输出压强P)也随之减小，当承压模板所受向下的压力小于向上的压力后，承压模板又会向上运动至原平衡位置，此时膜片面上的通气孔被气阀压死，排气结束。

本发明通过一车辆载荷变化的柔性传递机构，采用橡胶弹性体作为中间弹性承压介质来传递车辆载荷的变化，并通过承压模板和膜片根据制动气压与车辆载荷变化相对应的动态平衡的方式，开启进气阀或卸压口，并以此来调整制动气压的大小，使车辆的制动力与车辆的载荷相适应，调整效果好，具有制动气压与车辆载荷变化相对应的优良匹配性，而且具有结构简单，制造成本底，性能稳定等特点，适合在各类转向架中进行广泛的推广应用。

四、附图及说明

图1为本发明的一种结构示意图；

图2为本发明在转向架上安装的一种示意图；

图3为本发明一个具体实施例的车辆载荷变化与称重阀制动气压变化对照表；

图4为本发明性能特性试验曲线图。

图中  1、阀体，2、防尘罩，3、导向套，4、塑料垫片，5、活塞式压盖，6、传力杆，7、排气孔，8、气阀，9、进气口，10、膜片，11、承压模板，12、可弹性承压介质，13、阀芯，14、通气孔，15、制动气输出口，16、阀盖，17、制动气压调整机构，18、称重传力机构，19、密闭腔体，20、弹性传力机构。

五、具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的描述，附图1给出了本发明的一个具体实施例，从附图中可以看出本发明是一称重阀系统，它包括阀盖16、阀体1、制动气压调整机构17和称重传力机构18。且制动气压调整机构17调整制动气压是根据称重传力机构18所传递的车辆变化载荷来进行调整的。其特点在于：将称重阀分为制动气压调整机构17和车辆载荷变化传递的称重传力机构18两部分，且车辆载荷变化传递机构18是一包含有弹性承压介质的弹性传力机构20，制动气压调整机构17为膜片式结构。当车辆载荷变化时通过载荷传递部分把载荷变化传递给称重阀阀芯，使称重阀阀芯13获得一个与车辆载荷同步变化的支承反力，支承反力与载荷成正比。在阀芯13内有一个由阀芯13与承压介质活塞式压盖5组合构成的容积可变的密闭腔体19，在密闭腔体19内填充有弹性承压介质12，弹性承压介质12是具有承压性的橡胶弹性体，在承压介质12与称重阀阀芯13相对应的另一端又插入有一传力杆6，传力杆6一端插入承压介质12的体内，传力杆6的另一端穿过活塞式压盖5，并直接深入到称重阀制动气压调整机构17内，与称重阀制动气压调整机构17内的承压模板11相连，承压模板11可以随着传力杆6一起上下移动，承压模板11位于称重阀制动气压调整机构17的控制气室内，承压模板11与一膜片10相贴在一起，由膜片10将控制气室隔离成上下两个分腔体，在上半部分腔体内有制动气源的进气口9，进气口9内安有气阀8，气阀8可由膜片10在上升到一定的位置时打开，在膜片10与进气口气阀8相对应的位置上又设有一通气孔14，通气孔14在膜片10与进气口气阀8相接触时由气阀8将其封闭的，当膜片10与进气口气阀8相离开时将导通，使两半分腔体连通。在上半部分腔体上还有制动气输出口，而在下半部分腔体内又设有排气孔7。

称重阀的工作原理是：当客车载荷变化时通过载荷传递系统把力传递给称重阀，使称重阀获得一个变化的支反力F，F与载荷成正比。当输入压力F增大或减小时，称重阀通过其内部部件一系列的运动把变化的输入压力转化成一变化的输出气压P，F与P的关系如图4所示。当F增大时，阀芯13弹性承压介质12，承压介质12在压缩变形后将挤压传力杆6，传力杆6再把力传递给承压模板11，模板11通过向上运动把气阀8打开，此时空气室通过气阀8进行充气，空气室的气压(即输出压强P)随之升高，承压模板11所受向下的压力也随之增大，当承压模板11所受向下的压力大于向上的压力时，传力杆6就会向下移动回到原位，此时气阀8关闭。当F减小时，承压介质12传递给传力杆6的力减小，此时承压模板11上所受向上的力小于向下的力，承压模板11就向下运动，此时膜片10和气阀8分开，空气室里的压缩空气通过膜片10上左边的通气孔14经过阀体上排气孔7排向大气，此时空气室里的气压(即输出压强P)也随之减小，当承压模板11所受向下的压力小于向上的压力后，承压模板11又会向上运动，此时膜片10的排气孔被气阀8压死，排气结束。

Claims (5)

1、一种铁路机车车辆调节制动力大小的新型称重阀，包括阀盖(16)、阀体(1)、制动气压调整机构(17)和称重传力机构(18)，制动气压调整机构(17)调整制动气压是根据称重传力机构(18)所传递的车辆变化载荷来进行调整的，通过一种弹性承压介质的挤压，将车辆载荷变化按正比的方式传递给称重阀的控制机构，以便称重阀的控制机构根据车辆载荷变化来调整制动气压的压力；其特征在于：称重传力机构(18)是一包含有弹性承压介质的弹性传力机构(20)，制动气压调整机构(17)为膜片式结构。

2、如权利要求1所述的一种铁路机车车辆调节制动力大小的新型称重阀，其特征在于：在弹性传力机构(20)的阀芯(13)内有一个由阀芯(13)与承压介质活塞式压盖(5)组合构成的容积可变的密闭腔体(19)，在密闭腔体(19)内填充有弹性承压介质(12)，在承压介质(12)与称重阀阀芯(13)相对应的另一端又插入有一传力杆(6)，传力杆(6)一端插入承压介质(12)的体内，传力杆(6)的另一端穿过活塞式压盖(5)，并直接深入到称重阀制动气压调整机构(17)内，与称重阀制动气压调整机构(17)内的承压模板(11)相连，承压模板(11)可以随着传力杆(6)一起上下移动。

3、如权利要求2所述的一种铁路机车车辆调节制动力大小的新型称重阀，其特征在于：承压模板(11)位于称重阀制动气压调整机构(17)的控制气室内，承压模板(11)与一膜片(10)相贴在一起，由膜片(10)将控制气室隔离成上下两个分腔体，在上半部分腔体内有制动气源的进气口(9)，进气口(9)内安有气阀(8)，气阀(8)可由膜片(10)在上升到一定的位置时打开，在膜片(10)与进气口气阀(8)相对应的位置上又设有一通气孔(14)，通气孔(14)在膜片(10)与进气口气阀(8)相接触时由气阀(8)将其封闭的，当膜片(10)与进气口气阀(8)相离开时将导通，使两半分腔体连通。

4、如权利要求3所述的一种铁路机车车辆调节制动力大小的新型称重阀，其特征在于：在上半部分腔体上还有制动气输出口，而在下半部分腔体内又设有排气孔(7)。

5、如权利要求1所述的一种铁路机车车辆调节制动力大小的新型称重阀，其特征在于：弹性承压介质(12)是具有承压性的橡胶弹性体。

Images