CN102996690A - 铁路车辆机械锁紧式停车制动器 - Google Patents

Abstract

一种铁路车辆机械锁紧式停车制动器，包括制动缸组成和机械锁紧机构，制动缸组成包括缸体、活塞、活塞杆及缓解弹簧，机械锁紧机构包括兼作缸盖的锁紧座，活塞杆伸出锁紧座与车辆制动装置的调整轴相连；锁紧座中设有沿活塞杆周向旋转的锁紧螺母和沿活塞杆轴向移动的锁紧轴套，锁紧轴套与活塞杆之间设有可使两者端面相抵接的复位弹簧，两者端面结合处形成有摩擦副啮合面；锁紧座侧壁上设有与车辆主风管路连接的压缩空气法兰接口，压缩空气法兰接口与锁紧轴套邻近锁紧螺母的一侧相连通。其将车辆的行车制动和停车制动合为一体，可自行启动停车制动、并保持制动力直到需要才启动制动缓解，具有制动力均匀一致、停车制动时间少、车辆运行安全等特点。

Description

铁路车辆机械锁紧式停车制动器

技术领域

本发明涉及铁路车辆制动装置，具体地指一种铁路车辆机械锁紧式停车制动器。

背景技术

在铁路列车运输行业，当车辆因出现故障、脱轨、需要停驻在轨道上、货场或者检修车间时，为保证工作人员安全，必须在一定数量的车辆上实施停车制动。停车制动是铁路车辆的一种辅助备用制动技术，用于在空气制动力消除后，使车辆继续保持制动力，防止车辆在轨道上移动而引起的安全事故。国内货车主要采用FSW型和NSW型手制动机，国外则以采用AAR标准的手制动机为代表，主要用于调车等作业时使车辆产生制动作用，防止停车车辆意外溜走，其制动性能的好坏直接关系到车辆停放和调车作业的安全。

目前，国内外铁路车辆上的行车制动和停车制动各采用一套制动装置，两套制动装置分别安装。并且，大多数铁路车辆停车制动使用的是手工制动装置，此类手工制动装置通常安装在车厢的端墙外壁上，它具有带手轮的链条盘，链条盘上卷绕有制动链条，制动链条的另一端通过杠杆或其它部件连接到装有制动闸瓦的制动梁上。当需要制动力时，操作者必须转动手轮至少一定角度，才能使制动链条收紧，再通过杠杆等部件施加张力，从而拉动制动梁，带动其上的闸瓦对车轮施加预定的制动力。其存在如下几方面的缺陷：

一、两套制动装置独立设计，既占据了车辆上有限的空间，又增加了车辆的自重。

二、两套制动装置分开安装，不利于车辆上其它零部件的布置，影响车辆整体结构优化。

三、操作者施加在各个车辆手轮上的力量大小不可能一样，导致整列车辆的制动力不一致。

四、对操作者依赖程度高，若车辆运行前忘记缓解制动，轮瓦间就不能脱开，车辆运行时容易造成车轮踏面擦伤或安全事故。

五、对于整列车辆而言，需要逐一进行制动停车或者制动缓解，费时费力，效率低下。

近年来，随着铁路货运线路的快速发展，车辆运输时出现坡度的线路大幅增加。基于线路坡度易造成的安全隐患、以及整列车辆停止后要逐车实施手制动，将耗费很大的人力成本和时间成本，且部分线路区域气温高达40~50℃，采用人工逐辆实施停车制动基本上是不可行的。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种可自行启动停车制动、并保持制动力直到需要才启动制动缓解的铁路车辆机械锁紧式停车制动器。其将车辆的行车制动装置和停车制动装置整合为一体，可优化车辆整体布局、减少停车制动时间、降低操作者劳动强度、提高车辆运用周转率。而且可确保制动力均匀一致、延长制动装置使用寿命。同时停车制动的状态也容易被操作者发现，不会出现误操作，可确保运行安全。

为实现上述目的，本发明所设计的铁路车辆机械锁紧式停车制动器，主要由制动缸组成和机械锁紧机构组合而成；所述制动缸组成包括缸体，所述缸体内设置有活塞，所述活塞的工作端面嵌套有膜片，所述活塞的裙部中央与活塞杆的一端相连，所述活塞杆上套装有缓解弹簧，所述缸体的底部设置有与车辆制动管路连接的进出气法兰接头；其特殊之处在于：

所述机械锁紧机构包括兼作缸盖的锁紧座，所述活塞杆的另一端伸出锁紧座与车辆制动装置的调整轴相连；

所述锁紧座位于缸体内部的腔体中设置有可沿活塞杆周向旋转的锁紧螺母，所述锁紧座位于缸体外部的腔体中设置有可沿活塞杆轴向移动的锁紧轴套，所述锁紧轴套与活塞杆之间设置有复位弹簧，所述复位弹簧可使锁紧轴套的端面与锁紧螺母的端面抵接配合，所述锁紧螺母的端面与锁紧轴套的端面结合处形成有摩擦副啮合面；

所述锁紧座的侧壁上设置有与车辆主风管路连接的压缩空气法兰接口，所述压缩空气法兰接口与锁紧轴套邻近锁紧螺母的一侧相连通。

作为优选方案，它还包括手动操作机构，所述手动操作机构具有设置在锁紧座侧壁上的螺杆座，所述螺杆座内安装有穿过锁紧座的手动缓解螺杆，所述手动缓解螺杆的尾端设置有凸轮，所述凸轮伸入到锁紧轴套外壁上的凹槽中与其拨动配合。

进一步地，所述锁紧座位于缸体内部的腔体端面设置有密封座板；所述锁紧座位于缸体外部的腔体端面设置有密封组件。

更进一步地，所述锁紧螺母与锁紧座之间通过轴承周向旋转配合；所述锁紧轴套与活塞杆之间通过定位键可轴向移动配合。

再进一步地，所述复位弹簧的一端抵接在锁紧座的内壁止口上，所述复位弹簧的另一端抵接在锁紧轴套的内壁环台上。

本发明的工作原理是这样的：

在列车运行过程中需要行车制动时，车辆制动管路中的压缩空气通过进出气法兰接头充入到缸体底部，推动活塞沿缸体运动，活塞压缩缓解弹簧并带动活塞杆向外伸出，活塞杆再推动车辆制动装置的调整轴，实现车辆制动或者阶段制动。缓解制动时，压缩空气经过进出气法兰接头排出，在缓解弹簧的弹力作用下，活塞和活塞杆缩回原来的位置，调整轴松开，车辆缓解。在上述过程中，车辆主风管路中的压力风通过压缩空气法兰接口充入到锁紧轴套邻近锁紧螺母的一侧，并保持一定的风压，迫使锁紧轴套和锁紧螺母结合处的摩擦副啮合面分开，锁紧螺母脱离锁紧轴套的限制，可绕活塞杆自由旋转，机械锁紧机构处于制动缓解状态，不发生任何作用。

当列车需要停车时，车辆制动管路中的压缩空气通过进出气法兰接头充入到缸体底部，推动活塞沿缸体运动，活塞压缩缓解弹簧并带动活塞杆向外伸出，活塞杆再推动车辆制动装置的调整轴，实现车辆制动停车。车辆停车后，锁紧轴套邻近锁紧螺母一侧的风压降低到设计规定的数值，在复位弹簧的轴向推力作用下，锁紧轴套和锁紧螺母结合处的摩擦副啮合面咬合在一起，锁紧螺母不能绕活塞杆旋转，从而将已伸出的活塞杆锁住，达到车辆停车后的保持制动力的目的。并且，在缸体内压缩空气的压力下降或完全排出时，仍能保持一定的制动力。

当列车脱离车辆制动管路中的压缩空气、且车辆仍处于停车制动状态时，可以通过人工任意方向旋转手动缓解螺杆，通过设置在其尾端的凸轮拨动锁紧轴套，从而对停车制动器施行制动缓解。

本发明的优点主要体现在如下几方面：

其一，行车制动和停车制动装置合二为一，结构紧凑合理，可有效降低车辆自重。

其二，行车制动和停车制动共用一部分零件，可有效减少占用空间，方便车辆上其它零件布置，优化车辆整体结构。

其三，制动管路和主风管路中的压缩空气统一调配，可使全列车停车制动力一致；在停车制动状态，即使制动管路有泄漏存在，机械锁紧机构仍能保持一定的制动力。

其四，无须依赖操作者的记忆，能有效防止车辆误操作，避免因车辆未缓解就行车而造成的车轮踏面擦伤。

其五，编组列车长时间停车时，不依赖手工逐辆制动，可大幅降低人力成本、缩短操作时间、提高车辆的安全可靠性，是替代手工制动装置的最佳选择。

附图说明

图1为一种铁路车辆机械锁紧式停车制动器的主视结构示意图。

图2为图1的左视结构示意图。

图3为图1所示停车制动器在缓解状态的剖视结构示意图。

图4为图1所示停车制动器在制动状态的剖视结构示意图。

图5为锁紧螺母与锁紧轴套在锁定状态的结构示意图。

图6为锁紧螺母与锁紧轴套在解锁状态的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

图中所示的铁路车辆机械锁紧式停车制动器，主要由制动缸组成1和机械锁紧机构2组成，两者通过螺栓组件4连为一体。

上述制动缸组成1具有缸体1.1，缸体1.1内安装有活塞1.3，活塞1.3的工作端面嵌套有膜片1.2，活塞1.3的裙部中央通过螺钉1.9与活塞杆1.5的一端相连，活塞杆1.5上套装有缓解弹簧1.4，缸体1.1的底部设置有与车辆制动管路连接的进出气法兰接头1.10。

上述机械锁紧机构2具有兼作缸盖的锁紧座2.1，锁紧座2.1通过上述螺栓组件4与缸体1.1密封固定连接。上述活塞杆1.5的另一端伸出锁紧座2.1、并通过销轴1.6与车辆制动装置的调整轴1.7相连。

在锁紧座2.1位于缸体1.1内部的腔体中安装有轴承2.6，轴承2.6上安装有锁紧螺母2.2，锁紧螺母2.2与活塞杆1.5螺纹配合、可自由地在活塞杆1.5上周向旋转。在锁紧座2.1位于缸体1.1外部的腔体中安装有锁紧轴套2.3，锁紧轴套2.3套装在活塞杆1.5上、并可通过定位键2.5在活塞杆1.5上轴向移动。

在锁紧轴套2.3与活塞杆1.5之间安装有复位弹簧2.4，复位弹簧2.4的一端抵接在锁紧座2.1的内壁止口上，复位弹簧2.4的另一端抵接在锁紧轴套2.3的内壁环台上，可使锁紧轴套2.3的端面与锁紧螺母2.2的端面抵接配合。在锁紧螺母2.2的端面与锁紧轴套2.3的端面结合处形成有可分离或结合的摩擦副啮合面M。

在锁紧座2.1位于缸体1.1内部的腔体端面安装有密封座板2.7，在锁紧座2.1位于缸体1.1外部的腔体端面安装有密封组件1.8，从而使锁紧座2.1内部形成密封的腔体。

在锁紧座2.1的侧壁上安装有与车辆主风管路连接的压缩空气法兰接口2.8，压缩空气法兰接口2.8通过开设在锁紧座2.1侧壁上的气道与锁紧轴套2.3邻近锁紧螺母2.2的一侧相连通。

在机械锁紧机构2上安装有手动操作机构3，手动操作机构3具有安装在锁紧座2.1侧壁上的螺杆座3.1，所述螺杆座3.1内安装有穿过锁紧座2.1的手动缓解螺杆3.2，手动缓解螺杆3.2的尾端设置有凸轮3.3，凸轮3.3伸入到锁紧轴套2.3外壁上的凹槽2.9中。任意方向旋转手动缓解螺杆3.2，即可通过凸轮3.3拨动锁紧轴套2.3进行轴向移动。

上述铁路车辆机械锁紧式停车制动器可替代现有的手工制动装置，应用于各种类型的铁路车辆上。其工作过程如下：

在列车正常运行时，车辆主风管路中设定压力值的压力风通过压缩空气法兰接口2.8、锁紧座2.1侧壁上的气道进入到锁紧轴套2.3右侧，通过锁紧轴套2.3压缩复位弹簧2.4，由于定位键2.5嵌入在锁紧轴套2.3和活塞杆1.5之间，锁紧轴套2.3不能绕活塞杆1.5转动，故锁紧轴套2.3沿活塞杆1.5左移，使锁紧轴套2.3与锁紧螺母2.2端面结合处形成的摩擦副啮合面M脱开，锁紧螺母2.2可以在活塞杆1.5上自由转动，此时活塞1.3和活塞杆1.5可以同步自由伸缩。需要制动时，车辆制动管路中的压缩空气通过进出气法兰接头1.10进入缸体1.1底部，作用在膜片1.2上，缓解弹簧1.4被压缩，活塞1.3和活塞杆1.5同步推出，并通过销轴1.6带动车辆制动装置的调整轴1.7推出，实现车辆制动。缓解制动时，缸体1底部压缩空气消除，在缓解弹簧1.4的作用下，活塞1.3和活塞杆1.5同步退回到缸体1底部，车辆缓解。在上述过程中，机械锁紧机构2处于制动缓解状态，不发生任何作用。

当列车普通制动停车或紧急停放制动时，车辆制动管路中的压缩空气通过进出气法兰接头1.10进入缸体1.1底部，作用在膜片1.2上，缓解弹簧1.4被压缩，活塞1.3和活塞杆1.5同步推出，并通过销轴1.6带动车辆制动装置的调整轴1.7推出，实现车辆制动。车辆停车后，当车辆主风管路中的风压下降到设计的压力值，在复位弹簧2.4的推力作用下，锁紧轴套2.3沿活塞杆1.5右移，使锁紧轴套2.3与锁紧螺母2.2端面结合处形成的摩擦副啮合面M保持啮合，限制锁紧螺母2.2在活塞杆1.5上自由转动，此时活塞1.3和活塞杆1.5不能伸缩，从而将已伸出的活塞杆1.5锁住，以保持车辆制动装置的闸瓦压力，实现停车制动。在缸体1.1内压缩空气的压力下降或完全消除后，普通制动停车或紧急制动停放产生的制动力将继续保持。直到给车辆主风管路充风到一定的压力时，锁紧轴套2.3压缩复位弹簧2.4左移，锁紧轴套2.3与锁紧螺母2.2端面结合处形成的摩擦副啮合面M重新脱开，活塞1.3和活塞杆1.5在缓解弹簧1.4的作用下，回到缸体1.1底部，车辆的停车制动力才能完全消除。

当车辆制动管路中的压缩空气消除、且车辆仍处于停车制动状态时，可以采用人工任意方向旋转手动缓解螺杆3.2，使设置在其尾端的凸轮3.3拨动锁紧轴套2.3外壁上的凹槽2.9，从而推动锁紧轴套2.3克服复位弹簧2.4的阻力左移，使锁紧轴套2.3与锁紧螺母2.2端面结合处形成的摩擦副啮合面M脱开，此时活塞1.3和活塞杆1.5在缓解弹簧1.4的作用下，回到缸体1.1底部，停车制动缓解。当车辆制动管路中的压缩空气重新施加到缸体1.1中时，停车制动力可以手动重新施加；当缸体1.1内无压力时，停车制动力不能手动重新施加。

Claims (9)

1.一种铁路车辆机械锁紧式停车制动器，主要由制动缸组成（1）和机械锁紧机构（2）组合而成；所述制动缸组成（1）包括缸体（1.1），所述缸体（1.1）内设置有活塞（1.3），所述活塞（1.3）的工作端面嵌套有膜片（1.2），所述活塞（1.3）的裙部中央与活塞杆（1.5）的一端相连，所述活塞杆（1.5）上套装有缓解弹簧（1.4），所述缸体（1.1）的底部设置有与车辆制动管路连接的进出气法兰接头（1.10）；其特征在于：

所述机械锁紧机构（2）包括兼作缸盖的锁紧座（2.1），所述活塞杆（1.5）的另一端伸出锁紧座（2.1）与车辆制动装置的调整轴（1.7）相连；

所述锁紧座（2.1）位于缸体（1.1）内部的腔体中设置有可沿活塞杆（1.5）周向旋转的锁紧螺母（2.2），所述锁紧座（2.1）位于缸体（1.1）外部的腔体中设置有可沿活塞杆（1.5）轴向移动的锁紧轴套（2.3），所述锁紧轴套（2.3）与活塞杆（1.5）之间设置有复位弹簧（2.4），所述复位弹簧（2.4）可使锁紧轴套（2.3）的端面与锁紧螺母（2.2）的端面抵接配合，所述锁紧螺母（2.2）的端面与锁紧轴套（2.3）的端面结合处形成有摩擦副啮合面（M）；

所述锁紧座（2.1）的侧壁上设置有与车辆主风管路连接的压缩空气法兰接口（2.8），所述压缩空气法兰接口（2.8）与锁紧轴套（2.3）邻近锁紧螺母（2.2）的一侧相连通。

2.根据权利要求1所述的铁路车辆机械锁紧式停车制动器，其特征在于：它还包括手动操作机构（3），所述手动操作机构（3）具有设置在锁紧座（2.1）侧壁上的螺杆座（3.1），所述螺杆座（3.1）内安装有穿过锁紧座（2.1）的手动缓解螺杆（3.2），所述手动缓解螺杆（3.2）的尾端设置有凸轮（3.3），所述凸轮（3.3）伸入到锁紧轴套（2.3）外壁上的凹槽（2.9）中与其拨动配合。

3.根据权利要求1或2所述的铁路车辆机械锁紧式停车制动器，其特征在于：所述锁紧座（2.1）位于缸体（1.1）内部的腔体端面设置有密封座板（2.7）；所述锁紧座（2.1）位于缸体（1.1）外部的腔体端面设置有密封组件（1.8）。

4.根据权利要求1或2所述的铁路车辆机械锁紧式停车制动器，其特征在于：所述锁紧螺母（2.2）与锁紧座（2.1）之间通过轴承（2.6）周向旋转配合；所述锁紧轴套（2.3）与活塞杆（1.5）之间通过定位键（2.5）可轴向移动配合。

5.根据权利要求3所述的铁路车辆机械锁紧式停车制动器，其特征在于：所述锁紧螺母（2.2）与锁紧座（2.1）之间通过轴承（2.6）周向旋转配合；所述锁紧轴套（2.3）与活塞杆（1.5）之间通过定位键（2.5）可轴向移动配合。

6.根据权利要求1或2所述的铁路车辆机械锁紧式停车制动器，其特征在于：所述复位弹簧（2.4）的一端抵接在锁紧座（2.1）的内壁止口上，所述复位弹簧（2.4）的另一端抵接在锁紧轴套（2.3）的内壁环台上。

7.根据权利要求3所述的铁路车辆机械锁紧式停车制动器，其特征在于：所述复位弹簧（2.4）的一端抵接在锁紧座（2.1）的内壁止口上，所述复位弹簧（2.4）的另一端抵接在锁紧轴套（2.3）的内壁环台上。

8.根据权利要求4所述的铁路车辆机械锁紧式停车制动器，其特征在于：所述复位弹簧（2.4）的一端抵接在锁紧座（2.1）的内壁止口上，所述复位弹簧（2.4）的另一端抵接在锁紧轴套（2.3）的内壁环台上。

9.根据权利要求5所述的铁路车辆机械锁紧式停车制动器，其特征在于：所述复位弹簧（2.4）的一端抵接在锁紧座（2.1）的内壁止口上，所述复位弹簧（2.4）的另一端抵接在锁紧轴套（2.3）的内壁环台上。

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