CN102060032B - 轨道车辆单元制动器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轨道车辆单元制动器，设置有制动箱体，位于制动箱体上的制动缓解装置(1)、弹簧停车装置(2)、闸瓦磨耗间隙补偿调整装置(3)，闸瓦组成(4)位于闸瓦磨耗间隙补偿调整装置(3)的端部，本发明整体结构简单设计合理，节省空间，体积较小，便于安装，受力均匀力的传播途径段、牢固耐用。制动缓解装置直接通过闸瓦磨耗间隙补偿调整装置对闸瓦组成进行调节，弹簧停车装置可通过弹簧停车杠杆通过闸瓦磨耗间隙补偿调整装置直接实现对闸瓦组成的控制。
Description
技术领域
本发明涉及一种铁路车辆单元制动器，特别是一种集制动缓解、闸瓦磨耗间隙补偿调整以及弹簧停车制动于一体的轨道车辆单元制动器。
背景技术
单元制动器作为基础制动装置被铁路机车、地铁及其他轨道交通车辆大量采用，是制动系统的最终执行部件，将制动力作用在车辆踏面上，是制动力的直接施加者。但是，现有的单元制动器拥有共同的缺点，在轨道车辆单元制动器中，受空间的限制，制动缸组成的大小是一定的，因而制动鞲鞴行程的极限空间较小，使用普通的弹簧丝为圆形的弹簧，其力量达不到缓解的要求，通过加粗弹簧丝的直径后，虽然增加了缓解力，但是弹簧压并后占用空间大，不满足制动要求，为了满足压并后力值大、占用空间小的条件，在弹簧研制过程中曾考虑了组合弹簧作用的备用方案。这个方案主要是钢丝直径较小、旋向相反的2条弹簧组合使用。由于空间限制，两条弹簧在压缩过程中难免会有干涉现象。如果将两条弹簧旋向统一，再定距离地将两条弹簧联结在一起，就可以排除无序的干涉。但是，联结元件不可避免的会占用空间，增加压并高度。在轨道车辆单元制动器中，除了设置与制动杠杆组成接触的制动缸组成外，为了保证车辆的停车安全，一般设置有弹簧制动缸，弹簧制动缸在车辆运行过程中处于充风状态，因而弹簧停车杠杆不与制动杠杆组成相接触，在制动缸组成的带动下，制动杠杆组成带动闸瓦完成制动缓解过程。当车辆停止运行时，弹簧制动缸内无风，在弹簧制动缸内的缓解弹簧的带动下，使得弹簧停车杠杆逆时针旋转，从而弧形滑道与制动杠杆接触，带动制动杠杆逆时针旋转，使得闸瓦与车轮踏面接触，从而实现车辆停留刹车的作用。但是当车辆需要运行，而制动缸内没有风的情况下，由于闸瓦与车轮踏面接触，车辆无法运行。现在使用的弹簧停车杠杆大多仅仅设置有与制动杠杆组成滑动接触的弧形滑道，这样，弹簧停车杠杆与制动杠杆相互作用的时候，经常作用到弧形滑道的末端，不仅不能够提供较大的调整作用力，而且作用到极限位置容易形成卡点，不易缓解。轨道车辆单元制动器工作一段时间后，闸瓦与车轮踏面会出现磨耗，因而单元制动器内部一般设有调整系统，当运用中闸瓦及车轮踏面出现磨耗后闸瓦间隙加大的时候，间隙调整系统能够弥补闸瓦磨耗带来的间隙。现有的铁道车辆用一般为双向闸瓦间隙调整器，但是，不仅结构复杂，而且行程调整慢，一般需要三次制动和缓解才能够完成全部的间隙调整，传动效率低，减弱了制动效果，安全性能较差。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺点，提供一种结构设计简单合理，受力行程较短，弹簧停车调整量大的轨道车辆单元制动器。
本发明的技术方案为：一种轨道车辆单元制动器，设置有制动箱体，位于制动箱体上的制动缓解装置、弹簧停车装置、闸瓦磨耗间隙补偿调整装置，闸瓦组成位于闸瓦磨耗间隙补偿调整装置的端部。所述的制动缓解装置包括制动气缸，制动气缸的制动鞲鞴与制动杠杆、弹簧停车杠杆联动，制动杠杆的端部与闸瓦磨耗间隙补偿调整装置配合作用，弹簧停车杠杆与弹簧停车装置配合作用；所述的弹簧停车装置，包括设置于制动箱体上的弹簧缸体，与弹簧缸体的动力输出杆相接的弹簧停车杠杆，弹簧停车杠杆轴接于制动箱体上，弹簧停车杠杆与制动箱体之间设置有扭簧，工作时，弹簧停车杠杆的另一端与制动杠杆滑动接触，所述的动力输出杆包括与制动活塞相接的螺杆以及套装于螺杆外部的套筒，套筒与螺杆为非自锁螺纹连接，套筒的一端设置有弹簧停车杠杆容置槽；弹簧缸体的内部设置有棘轮和弹簧安装座，弹簧安装座套装于螺杆上靠近制动活塞并与制动活塞通过第一轴承连接，弹簧安装座与棘轮之间设置有桶型弹簧，棘轮套装于套筒上，与弹簧缸体之间设置有第二轴承；所述的弹簧缸体上设置有手动缓解阀，手动缓解阀的一端插入棘轮的齿之间；所述的闸瓦磨耗间隙补偿调整装置包括套装于制动螺杆上的传动套筒，传动套筒的一端与制动杠杆相接，传动套筒内设置有前调整器、后调整器，前、后调整器与制动螺杆为非自锁螺纹连接；所述的前调整器包括前调整螺母、限位齿座、前调整弹簧、前轴承、前调整弹簧座以及前调整螺母挡圈，其中，前调整螺母、限位齿座、前调整弹簧座以及前调整螺母挡圈构成前调整器的外壳，前轴承固装于前调整弹簧座、前调整螺母挡圈以及前调整螺母之间，前调整弹簧压装于前调整弹簧座上，另一端抵住限位齿座，前调整螺母与限位齿座之间通过啮合齿相互啮合，传动套筒上设置有滑槽，外部设置有限位拨叉，限位齿座的限位齿穿过滑槽伸入限位拨叉的腔体内；所述的后调整器包括固装于传动套筒上的后调整螺母座、后调整螺母、后轴承、后支座、后调整弹簧、前支座以及后调整弹簧卡圈，其中，后调整弹簧卡圈以及后轴承固装于传动套筒与后调整螺母之间，前、后支座位于后调整弹簧卡圈与后轴承之间，后调整弹簧压装于前、后支座上，后调整螺母与后调整螺母座之间通过啮合齿相互啮合。
优选的是：位于制动鞲鞴与制动缸体之间的缓解弹簧的弹簧丝的截面设置为矩形，且矩 形的长宽比为12∶5.5。
优选的是：所述的弹簧停车杠杆，其一端设置有弧形滑道并与制动杠杆组成滑动接触，弧形滑道的尾部设置有二级传力板。
优选的是：所述的传动套筒的一端的两侧设置有销轴，制动杠杆与销轴相接。
优选的是：所述的传动套筒的一端设置有传动套筒端盖，所述的传动套筒端盖套装于制动螺杆上。
优选的是：所述的闸瓦磨耗间隙补偿调整装置的外部设置有防尘套。
本发明的有益效果为：本发明整体结构简单设计合理，节省空间，体积较小，便于安装，受力均匀力的传播途径段、牢固耐用。制动缓解装置直接通过闸瓦磨耗间隙补偿调整装置对闸瓦组成进行调节，弹簧停车装置可通过弹簧停车杠杆通过闸瓦磨耗间隙补偿调整装置直接实现对闸瓦组成的控制。其中，缓解弹簧采用横向使用的长方形截面，充分利用了空间，可以达到相当于多条弹簧组合而又不发生干涉而且不增加联结件空间的效果，缓解弹簧经过试验后发现弹簧尖棱处的应力为零，最大应力出现在平面光滑区域，而这种平面光滑区域的平面制造质量较之圆柱截面钢丝的表面更易于保证，因此其疲劳寿命不仅不会降低，反而会进一步提高，此外，一般的圆截面钢丝弹簧的正常工作行程应离开接近压并区域，在压并时会出现弹簧套圈现象，这会严重影响弹簧的疲劳寿命和力值稳定性，为整机的安全性埋下隐患，而这种矩形截面弹簧在压并时形成稳定平面之间的接触，不会出现套圈现象，同时弹簧应力也由扭转剪切应力转化为材料的压应力，受力条件立刻明显好转，因此，在机械空间不足的情况下，该弹簧可以设计至压并位置使用，甚至直接依靠它来作为行程限位，而省缺其它限位装置的设置。当车辆正常运行时，弹簧缸体充风压缩桶型弹簧，弹簧停车模块处于缓解状态，当车辆需要较长时间的停留时，弹簧缸体压力空气排空，桶型弹簧释放弹力，拉杆拉动弹簧停车杠杆，弹簧停车杠杆再将力传递给制动杠杆，从而实现车辆停留刹车作用。当车辆无供风状态下需要运行时，人工拉动手动缓解阀，使桶型弹簧力释放，车辆缓解。间隙调整装置由带有非自锁螺纹的制动螺杆、前调整器、后调整器及相关的限位约束件等零部件构成。通过制动缓解动作引起的制动螺杆的往复运动，使制动螺杆与前后调整螺母之间发生相互作用，使制动螺杆每次制动缓解的推出量正好等于闸瓦间隙因磨耗带来的增大量，达到稳定闸瓦间隙的目的。
附图说明
图1为本发明轨道车辆单元制动器的剖视结构示意图。
图2为本发明弹簧停车装置部分的剖视结构示意图。
图3为本发明闸瓦磨耗间隙补偿调整装置的剖视结构示意图。
图4为图3的B-B向的剖视结构示意图。
图5为本发明缓解弹簧的结构示意图。
图6为本发明弹簧停车杠杆的结构示意图。
图7为图6的A-A向截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式：
一种轨道车辆单元制动器，设置有制动箱体，位于制动箱体上的制动缓解装置1、弹簧停车装置2、闸瓦磨耗间隙补偿调整装置3，闸瓦组成4位于闸瓦磨耗间隙补偿调整装置3的端部，所述的制动缓解装置包括制动气缸11，制动气缸11的制动鞲鞴12与制动杠杆33、弹簧停车杠杆23联动，制动杠杆33的端部与闸瓦磨耗间隙补偿调整装置配合作用，弹簧停车杠杆23与弹簧停车装置配合作用；所述的弹簧停车装置，包括设置于制动箱体上的弹簧缸体22，与弹簧缸体22的动力输出杆相接的弹簧停车杠杆23，弹簧停车杠杆23轴接于制动箱体上，弹簧停车杠杆23与制动箱体之间设置有扭簧24，工作时，弹簧停车杠杆23的另一端与制动杠杆33滑动接触，所述的动力输出杆包括与制动活塞211相接的螺杆26以及套装于螺杆26外部的套筒27，套筒27与螺杆26为非自锁螺纹连接，套筒27的一端设置有弹簧停车杠杆容置槽28；弹簧缸体22的内部设置有棘轮29和弹簧安装座210，弹簧安装座210套装于螺杆26上靠近制动活塞211并与制动活塞211通过第一轴承212连接，弹簧安装座210与棘轮29之间设置有桶型弹簧213，棘轮29套装于套筒27上，与弹簧缸体22之间设置有第二轴承212；所述的弹簧缸体22上设置有手动缓解阀214，手动缓解阀214的一端插入棘轮29的齿之间；所述的闸瓦磨耗间隙补偿调整装置包括套装于制动螺杆31上的传动套筒32，传动套筒32的一端与制动杠杆33相接，传动套筒32内设置有前调整器、后调整器，前、后调整器与制动螺杆31为非自锁螺纹连接；所述的前调整器包括前调整螺母34、限位齿座35、前调整弹簧36、前轴承37、前调整弹簧座38以及前调整螺母挡圈39，其中，前调整螺母34、限位齿座35、前调整弹簧座38以及前调整螺母挡圈39构成前调整器的外壳，前轴承37固装于前调整弹簧座38、前调整螺母挡圈39以及前调整螺母34之间，前调整弹簧36压装于前调整弹簧座38上，另一端抵住限位齿座35，前调整螺母34与限位齿座35之间通过啮合齿相互啮合，传动套筒32上设置有滑槽，外部设置有限位拨叉310，限位齿座35的限位齿 311穿过滑槽伸入限位拨叉310的腔体内；所述的后调整器包括固装于传动套筒上的后调整螺母座312、后调整螺母313、后轴承314、后支座315、后调整弹簧316、前支座317以及后调整弹簧卡圈318，其中，后调整弹簧卡圈318以及后轴承314固装于传动套筒32与后调整螺母313之间，前、后支座317、315位于后调整弹簧卡圈318与后轴承314之间，后调整弹簧316压装于前、后支座317、315上，后调整螺母313与后调整螺母座312之间通过啮合齿相互啮合。位于制动鞲鞴与制动缸体之间的缓解弹簧13的弹簧丝的截面设置为矩形，且矩形的长宽比为12∶5.5。
弹簧停车杠杆23，其一端设置有弧形滑道21并与制动杠杆33组成滑动接触，弧形滑道21的尾部设置有二级传力板。传动套筒32的一端的两侧设置有销轴319，制动杠杆33与销轴319)相接。传动套筒32的一端设置有传动套筒端盖320，所述的传动套筒端盖320套装于制动螺杆33上。闸瓦磨耗间隙补偿调整装置的外部设置有防尘套321。
正常制动缓解功能是单元制动器的基本功能，通过向制动气缸11充入和排出压力空气使制动鞲鞴12发生动作，通过制动箱体内部的制动杠杆33对力进行放大，再通过制动螺杆31将力传递给闸瓦组成4，从而使闸瓦组成4与车轮踏面产生作用力或缓解间隙，达到制动、缓解的目的。
车辆运行中弹簧缸体22始终是充风状态。当通过制动控制系统向制动气缸11充风时，在压力空气作用下，制动鞲鞴12向前移动，在压缩缓解弹簧13的同时推动制动杠杆33绕杠杆转轴转动，制动杠杆33再进一步推动传动套筒32向与制动鞲鞴12相反的方向移动，推动制动螺杆31向前移动再带动闸瓦托组成6发生移动，从而贴近车轮踏面发生制动作用，车辆减速或停车。
缓解过程是制动气缸11压力空气排空，制动鞲鞴12组成在缓解弹簧13的作用下向后移动，制动鞲鞴12前部的翼板勾住制动杠杆33的U型槽并拉动制动杠杆33绕杠杆转轴反向转动，再进一步依次带动传动套筒32、制动螺杆31、闸瓦组成4向离开车轮踏面的方向移动，这时单元制动器处于缓解状态，车辆正常运行。
车辆制动时的闸瓦间隙是按照实际需要和相关标准要求，在单元制动器设计时确定的，即，限位齿座35在移动过程中的前后极限位置都被限位拨叉310的内腔限制确定了。在制动过程中，制动杠杆33顺时针转动，带动传动套筒32左移。如果闸瓦间隙正常，设计上正好使传动套筒32处在初始位置时，限位齿座35处在限位拨叉310约束的后极限位置；而传动套筒32向左移动到既定位置时，限位齿座35也正好移动至它被限位拨叉310所约束的前极限位置。
当因磨耗等原因出现了闸瓦间隙变大时，闸瓦与车轮踏面的距离比设定的闸瓦间隙增加了一段距离(L)。这种情况下制动时，当传动套筒32移动到既定位置后并不停止，而是继续向左移动。但是，本与传动套筒32一起向左移动的限位齿座35因已到达极限位置而无法继续向左移动。这就出现了前调整器的所有构成部件不能同时向前移动的情况：限位齿座35停止移动，前调整螺母34在制动螺杆31推动下继续向左移动，造成限位齿座35与前调整螺母34脱开啮合，前调整弹簧36的弹力通过前调整弹簧座38、前轴承37、前调整螺母挡圈39依次传递给前调整螺母34，前调整螺母34受力的作用，在非自锁螺纹的制动螺杆31上转动，从而前调整螺母34也不随制动螺杆31和传动套筒32一起前移，而是相对于制动螺杆31向右移动了一段距离(L)，这就完成了间隙调整作用的第一阶段。这一阶段中，制动力通过制动杠杆33、传动套筒32、后调整螺母座312、后调整螺母313、制动螺杆31，依次传递，最终传给闸瓦，实现制动作用。
第二阶段的调整作用在缓解过程中实现：车辆需要缓解时，制动杠杆33逆时针转动，传动套筒32向右移动，前调整器同步向右移动，限位齿座35随之从其前极限位置向右移动。当它移动到后极限位置时，移动位移量正好等于设定的缓解间隙，这时，包括前调整螺母34在内的整个前调整器停止移动。由于前调整螺母34这时与限位齿座35啮合而无法转动，因此它与制动螺杆31之间没有相对移动，二者同时在该位置停止不动。由于传动套筒32在制动过程中走过的位移量比设定的闸瓦间隙量多走了一段距离(L)，因此它在回程时也会原程退回，回到起始位置。在回程L的过程中，由于制动螺杆31不动，因而它给后调整螺母313一个向左的阻力，当传动套筒32带动后调整螺母座312向右移动时，造成后调整螺母313与后调整螺母座312脱开啮合，缓解力依次从制动杠杆33、传动套筒32、后调整弹簧卡圈318、前支座317、后调整弹簧316、后支座315，再通过后轴承314传递给后调整螺母313受力后后调整螺母313在非自锁螺纹制动螺杆31上转动，从而使后调整螺母313相对于制动螺杆31向右移动了一段距离L。至此整个间隙调整动作完成。
当车辆正常运行时，弹簧缸体22充风压缩桶型弹簧213，弹簧停车模块处于缓解状态，当车辆需要较长时间的停留时，弹簧缸体22压力空气排空，桶型弹簧213释放弹力，动力输出轴拉动弹簧停车杠杆23顺时针转动，弹簧停车杠杆23再将力传递给制动杠杆33，从而实现车辆停留刹车作用。当车辆无供风状态下需要运行时，可以人工拉动手动缓解阀214，将手动缓解阀214插入棘轮29的一端抽出，则棘轮29以及弹簧安装座210在桶型弹簧力的作用下转动，从而使螺杆26及套筒27发生相对位移，套筒27带动弹簧停车杠杆23顺时针转动，车辆缓解。
Claims (6)
1.一种轨道车辆单元制动器，设置有制动箱体，位于制动箱体上的制动缓解装置(1)、弹簧停车装置(2)、闸瓦磨耗间隙补偿调整装置(3)，闸瓦组成(4)位于闸瓦磨耗间隙补偿调整装置(3)的端部，其特征在于：
所述的制动缓解装置包括制动气缸(11)，制动气缸(11)的制动鞲鞴(12)与制动杠杆(33)、弹簧停车杠杆(23)联动，制动杠杆(33)的端部与闸瓦磨耗间隙补偿调整装置配合作用，弹簧停车杠杆(23)与弹簧停车装置配合作用；
所述的弹簧停车装置，包括设置于制动箱体上的弹簧缸体(22)，与弹簧缸体(22)的动力输出杆相接的弹簧停车杠杆(23)，弹簧停车杠杆(23)轴接于制动箱体上，弹簧停车杠杆(23)与制动箱体之间设置有扭簧(24)，工作时，弹簧停车杠杆(23)的另一端与制动杠杆(33)滑动接触，所述的动力输出杆包括与制动活塞(211)相接的螺杆(26)以及套装于螺杆(26)外部的套筒(27)，套筒(27)与螺杆(26)为非自锁螺纹连接，套筒(27)的一端设置有弹簧停车杠杆容置槽(28)；弹簧缸体(22)的内部设置有棘轮(29)和弹簧安装座(210)，弹簧安装座(210)套装于螺杆(26)上靠近制动活塞(211)并与制动活塞(211)通过第一轴承(212)连接，弹簧安装座(210)与棘轮(29)之间设置有桶型弹簧(213)，棘轮(29)套装于套筒(27)上，与弹簧缸体(22)之间设置有第二轴承(212)；所述的弹簧缸体(22)上设置有手动缓解阀(214)，手动缓解阀(214)的一端插入棘轮(29)的齿之间；
所述的闸瓦磨耗间隙补偿调整装置包括套装于制动螺杆(31)上的传动套筒(32)，传动套筒(32)的一端与制动杠杆(33)相接，传动套筒(32)内设置有前调整器、后调整器，前、后调整器与制动螺杆(31)为非自锁螺纹连接；所述的前调整器包括前调整螺母(34)、限位齿座(35)、前调整弹簧(36)、前轴承(37)、前调整弹簧座(38)以及前调整螺母挡圈(39)，其中，前调整螺母(34)、限位齿座(35)、前调整弹簧座(38)以及前调整螺母挡圈(39)构成前调整器的外壳，前轴承(37)固装于前调整弹簧座(38)、前调整螺母挡圈(39)以及前调整螺母(34)之间，前调整弹簧(36)压装于前调整弹簧座(38)上，另一端抵住限位齿座(35)，前调整螺母(34)与限位齿座(35)之间通过啮合齿相互啮合，传动套筒(32)上设置有滑槽，外部设置有限位拨叉(310)，限位齿座(35)的限位齿(311)穿过滑槽伸入限位拨叉(310)的腔体内；所述的后调整器包括固装于传动套筒上的后调整螺母座(312)、后调整螺母(313)、后轴承(314)、后支座(315)、后调整弹簧(316)、前支座(317)以及后调整弹簧卡圈(318)，其中，后调整弹簧卡圈(318)以及后轴承(314)固装于传动套筒(32)与后调整螺母(313)之 间，前、后支座(317、315)位于后调整弹簧卡圈(318)与后轴承(314)之间，后调整弹簧(316)压装于前、后支座(317、315)上，后调整螺母(313)与后调整螺母座(312)之间通过啮合齿相互啮合。
2.如权利要求1所述的轨道车辆单元制动器，其特征在于：位于制动鞲鞴与制动缸体之间的缓解弹簧(13)的弹簧丝的截面设置为矩形，且矩形的长宽比为12∶5.5。
3.如权利要求1所述的轨道车辆单元制动器，其特征在于：所述的弹簧停车杠杆(23)，其一端设置有弧形滑道(21)并与制动杠杆(33)组成滑动接触，弧形滑道(21)的尾部设置有二级传力板。
4.如权利要求1所述的轨道车辆单元制动器，其特征在于：所述的传动套筒(32)的一端的两侧设置有销轴(319)，制动杠杆(33)与销轴(319)相接。
5.如权利要求1所述的轨道车辆单元制动器，其特征在于：所述的传动套筒(32)的一端设置有传动套筒端盖(320)，所述的传动套筒端盖(320)套装于制动螺杆(31)上。
6.如权利要求1所述的轨道车辆单元制动器，其特征在于：所述的闸瓦磨耗间隙补偿调整装置的外部设置有防尘套(321)。
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