CN103486171A - 一种轨道车辆液压制动装置的制动缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆液压制动装置的制动缸，包括壳体构件、碟簧组件、指示器组件、活塞组件、推杆组件和端盖组件，所述的推杆组件、活塞组件、碟簧组件、指示器组件依次由前向后安装于壳体构件内部带台阶的圆柱形孔内且与壳体构件主轴线相同，端盖组件安装于壳体构件前端的圆柱形台阶上且轴线与壳体构件的主轴线相同。本发明采用多线螺纹实现制动间隙的自动补偿，与现有的制动缸相比，结构简单，便于加工、装配，活动部件少，可靠性高，并且具有摩擦片及制动盘磨损监测功能和自动补偿机构运行实时监测功能，能够远程实时监测制动缸的工作状态。使用手动机械松闸装置能够在现场实现手动松闸和调整，操作方便、快捷。

Description

一种轨道车辆液压制动装置的制动缸

技术领域

本发明涉及一种涉及轨道车辆制动领域，特别涉及一种轨道车辆液压制动装置的制动缸。

背景技术

制动系统是轨道车辆重要的安全装置，关系到乘客及行人的生命和财产安全。传统的轨道车辆制动装置一般采用空气制动，结构布局使制动缸的结构庞大、复杂，无法安装在车体下部空间较小的轨道车辆上。而液压制动系统体积小，可就近安装到转向架上。

液压制动系统的主要部件是液压制动装置的制动缸。轨道交通车辆制动系统在使用过程中，容易造成摩擦片与制动盘的磨损，从而使摩擦片与制动盘之间的间隙增加，如果不对增加的间隙进行补偿，会导致制动力的减小，最终可能因制动失效而引发危险。高铁或地铁的风源制动系统设有专门的自动补偿装置，这种自动补偿装置一般设置在空气制动缸内，采用螺旋传动实现相对位移补偿，保证摩擦片与制动盘之间的间隙始终为一固定值，但是这种结构布局使得制动缸体积庞大、复杂，无法安装在某些轨道车辆狭小的车体下部。作为其改进，中国专利ZL201310034244、7公开了一种液压制动夹钳装置的制动缸，该制动缸“结构紧凑、安装方便、具有机械制动和缓解功能，且能自动调整液压夹钳的闸片与车轮的刹车间隙，调整精度好，调整效率高，安全可靠”。但是该制动缸结构复杂，运动部件繁多，零部件加工制造、装配困难，并且无法自动监测摩擦片和制动盘的磨损状况和自动补偿机构的工作状态，只能够在停车时人工检查摩擦片和制动盘的磨损状况，一旦自动补偿机构出现故障，无法立即发现问题。

与本发明相关的专利检索情况如下：

1、“轨道交通用机车、车辆常用单元制动器”（专利号：ZL02257916、8），该专利提供了一种适用于铁路机车、车辆、动车组、高速列车、摆式列车、城市轻轨车、地铁车辆等各种机车车辆的制动系统的单元制动装置，能够实现自动补偿摩擦片和制动盘因磨损造成的制动间隙，但是这种结构布局使得制动器庞大、复杂，不能安装在液压制动夹钳上使用，也无法在车体下部狭小的轨道车辆上使用，并且不能实时监测摩擦片和制动盘磨损情况。

2、“闸调器”（专利号：ZL200720046473、0），该专利提供了一种铁路车辆制动装置中的闸调器，包括外衬套、端盖、复位弹簧、行程摩擦件、内衬套、芯轴和导向杆文献中指出，该结构型式能够实现相对间隙自动调整。但该专利未给出闸调器内部各零部件之间的连接形式，更未给出使摩擦片与制动盘的间隙为一定值的具体技术方案。

3、“轨道车辆单元制动器闸瓦间隙调整装置”（专利号：ZL201010577456、6），该专利提供了一种轨道车辆单元制动器闸瓦间隙调整装置，通过制动环节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，从而实现间隙的自动补偿。该结构的制动器闸瓦间隙调整装置体积庞大、结构较复杂，活动部件较多，无法在液压制动夹钳上使用，也无法应用于车体下部狭小的轨道车辆，并且不能实时监测摩擦片和制动盘磨损情况。

4、“轨道交通用液压制动夹钳”（专利号：ZL201210481020、6），该专利提供了一种轨道交通用液压制动夹钳，包括夹钳本体、油缸、一对闸片、两根固定销和制动垫片。该制动夹钳属于主动式型式，即液压油上压制动，液压油泄压松闸，存在以下不足之处：第一，该制动夹钳不具有间隙自动补偿功能，因此随着制动次数的增加，摩擦片表面与制动盘表面的间隙将不断增大，导致制动时间延长；第二，该制动夹钳不具有摩擦片和制动盘磨损的检测装置，只能通过人工方式来观察磨损情况，不容易及时发现问题，存在一定的安全隐患；第三，该制动夹钳在液压系统故障或电路故障时，无法提供压力油，因此无法实现制动。

5、“液压制动夹钳装置的制动缸”（专利号：ZL201310034244、7）和“液压制动夹钳装置”（专利号：ZL201310034768、6），这两个专利提供的是一种液压制动夹钳装置以及液压制动夹钳装置的制动缸，包括外壳构件和设置在外壳构件中的活塞构件、推杆组件、闸调组件、碟簧组件、手调轴组件。这种结构的制动缸结构复杂，零部件加工、装配困难，活动部件较多，发生故障的可能性大，可靠性不高，并且不具备摩擦片磨损监测功能和自动补偿机构工作状态实时监测功能。

综上所述，现有的轨道车辆液压制动装置的制动缸结构复杂，加工、装配困难，由于制动过程及自动补偿过程中制动缸中的活动部件较多，因此发生故障的可能性大，可靠性不高，并且不具备摩擦片和制动盘磨损监测功能，只能在车辆停车检修时依靠人工观察摩擦片和制动盘的磨损情况，不能够实时监测自动补偿机构工作状态，如果自动补偿机构发生故障，很难被发现，存在安全隐患。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种尺度紧凑、结构简单、零部件加工装配方便、可靠性高、且具备摩擦片磨损监测功能和自动补偿机构工作状态实时监测功能的轨道车辆液压制动装置的制动缸。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种轨道车辆液压制动装置的制动缸，包括壳体构件、碟簧组件、指示器组件、活塞组件、推杆组件和端盖组件，所述的推杆组件、活塞组件、碟簧组件、指示器组件依次由前向后安装于壳体构件内部带台阶的圆柱形孔内且与壳体构件主轴线相同，端盖组件安装于壳体构件前端的圆柱形台阶上且轴线与壳体构件的主轴线相同；

所述的壳体构件呈外方内圆的筒形，由前壳体、中间壳体和后壳体用四个长度小于壳体构件长度的螺钉由前至后依次连接构成。前壳体上与中间壳体的连接部位为突出的圆筒，圆筒的外圆周上开有密封槽，前壳体与中间壳体通过安装于上述密封槽内的O形密封圈A连接，前壳体内部由前至后分别开有矩形密封槽，分别安装防尘圈、高压密封圈A、高压密封圈B、高压密封圈C。前壳体侧面开有压力油口A、压力油口B、压力油口C和压力油口D。中间壳体上与后壳体的连接部位为突出的圆筒，圆筒的外圆周上开有密封槽，中间壳体与后壳体通过安装于上述密封槽内的O形密封圈B连接。前壳体与中间壳体、中间壳体与后壳体之间连接部位的径向配合为间隙配合。

所述的碟簧组件由碟簧和碟簧垫片组成，碟簧垫片为圆环形，与多片组合后的碟簧同轴线布置，通过碟簧的内圆周表面导向安装于活塞组件中的活塞杆套筒的小圆柱A表面上，碟簧垫片的一个端面与碟簧接触，另一个端面与后壳体的内圆端面接触。

所述的指示器组件由指示器连接套和指示器组成，指示器连接套为中空的圆柱形台阶状，由前至后依次由连接螺纹A、O形密封圈C、台阶和盖体组成，中间为与外圆柱形同轴线的连接螺纹B。指示器为类似圆柱形台阶状的电子器件，由前至后依次由探杆、第一台阶A、连接螺纹C、O形密封圈D、第二台阶B、筒体、连接螺纹D组成，指示器通过连接螺纹C连接在指示器连接套的连接螺纹B上，第二台阶B与指示器连接套的盖体后端面接触。

所述的活塞组件由活塞杆套筒、活塞杆、主活塞、应急活塞、高压密封圈D、导向带、平键和铆钉组成。活塞杆套筒为中空的圆柱形台阶状，内部由前至后依次为第一台阶B、套筒部位、第二台阶C、连接螺纹E、第三台阶A，活塞杆套筒的前端面呈圆环形，与主活塞后端面上的圆环形沟槽C底面接触，活塞杆套筒的第一台阶B底面与主活塞后端面中间的圆台端面之间有间隙，套筒部位内表面与活塞杆后端圆柱外表面间隙配合，第二台阶C底面与活塞杆后端圆柱的后端面有间隙，连接螺纹E用于与指示器组件中的指示器连接套的连接螺纹A连接，活塞杆套筒外部圆柱由前至后依次为大圆柱A、第四台阶A和小圆柱A，大圆柱A表面与主活塞后端部圆环形沟槽C大圆内表面之间有间隙，第四台阶A端面向后布置，与碟簧端面接触，小圆柱A表面用于安装碟簧组，并对碟簧组起到内导向作用，小圆柱A表面后部与后壳体中间的通孔内表面是间隙配合。活塞杆为呈圆柱形的钢制一体件，从前至后依次为多线外螺纹、退刀槽、第一台阶C、连接螺纹F、第二台阶D、后端圆柱，其中多线外螺纹为单向自锁多线外螺纹，退刀槽直径小于上述多线螺纹直径，连接螺纹F的直径尺寸大于多线外螺纹的直径尺寸。主活塞为中空的圆柱台阶形结构，内圆周从前至后依次为平键槽、平键安装孔、导向带安装槽、圆筒内壁、第一台阶D、连接螺纹G和第二台阶E，外圆周从前至后依次为小圆柱面、第三台阶、圆筒外壁、第四台阶B、第五台阶和大圆柱面，后端面开有圆环形沟槽C，平键上开有圆形通孔并由铆钉连接在主活塞的平键槽上，导向带安装在主活塞的导向带安装槽中，主活塞的连接螺纹G与活塞杆的连接螺纹F配合连接。应急活塞为中空的圆柱形，前端面上设置一个较小高度的凸台，应急活塞内孔表面开有密封槽，高压密封圈D安装在密封槽内，应急活塞的内孔表面与主活塞的圆筒外壁间隙配合，应急活塞的外圆柱表面与前壳体内壁间隙配合。主活塞第五台阶端面与应急活塞后端面以及前壳体内壁形成主工作油腔。应急活塞前端面与前壳体内壁形成应急工作油腔。

所述的推杆组件由推杆、孔用弹性挡圈A、波形弹簧、推力轴承、推杆套筒、锁紧挡圈、O形密封圈E和压套组成。推杆由螺母和调整杆焊接而成，螺母内表面为单向自锁多线内螺纹，该单向自锁多线内螺纹与活塞杆的单向自锁多线外螺纹相配合，螺母内部底面焊接有圆柱形的调整杆，调整杆的后部为外六边形，外六边形的后端面与指示器的探杆前端面接触，推杆前部外表面呈圆锥形。推杆套筒前部内表面呈圆锥形，推杆安装于推杆套筒内部，推杆前部外表面圆锥形与推杆套筒底部圆锥形内表面相配合，推杆套筒圆柱外表面从后之前开有矩形键槽，活塞组件中的平键与上述矩形键槽间隙配合并可在矩形键槽内沿轴向滑动，推杆套筒内孔表面后部设置有台阶和圆环形沟槽A，推力轴承的前端面与螺母的后端面接触，推力轴承的后端面与波形弹簧接触，，并由安装在推杆套筒内孔表面的圆环形沟槽A内的孔用弹性挡圈A限制在推杆套筒内孔的台阶上。推杆套筒的外部前端为直径小于推杆套筒外表面直径的圆柱，圆柱的前端面开有圆环形沟槽B，圆柱的外圆周面开有弧形沟槽A。压套为圆柱形的钢制一体件，压套的前端面开有弧形沟槽B，后端面开有圆柱形沟槽，圆柱形沟槽的深度尺寸小于推杆套筒外部前端的圆柱高度，圆柱形沟槽的直径尺寸略大于推杆套筒外部前端的圆柱的直径尺寸，圆柱形沟槽的内表面开有弧形沟槽C，O形密封圈E安装于推杆套筒外部前端圆柱的外表面弧形沟槽A与压套后端圆柱形沟槽的弧形沟槽C之间形成的空间内。锁紧挡圈为C形带台阶的中空结构钢制一体件，锁紧挡圈的外部由前至后依次为小圆柱B、第一台阶E、大圆柱B，内部由前至后依次为小圆柱内壁、第二台阶F、大圆柱内壁，其中大圆柱内壁直径尺寸大于小圆柱内壁直径尺寸，锁紧挡圈一侧开有豁口，使得锁紧挡圈总体呈C形，锁紧挡圈通过小圆柱内壁紧套在推杆套筒的外圆柱表面。

所述的端盖组件由垫片组、端盖、防尘罩、垫圈和孔用弹性挡圈B组成。垫片组为一组圆环形钢制件，垫片组的内圆直径尺寸略大于推杆套筒外圆柱面尺寸，垫片组的外圆直径略小于锁紧挡圈小圆柱B外圆周直径尺寸。端盖为圆柱形的中空结构钢制一体件，端盖外部由前至后依次为扳手孔、第一台阶F、连接螺纹F，端盖内部由前至后依次为矩形沟槽、第二台阶G、中间孔、第三台阶B。防尘罩为波纹形的橡胶一体件，防尘罩安装于垫圈外部，并与安装于端盖内部矩形沟槽内的孔用弹性挡圈限制在端盖的第二台阶G上。垫片组安装于端盖的第三台阶B与锁紧挡圈前端面形成的空间内。

本发明的工作原理如下：

本发明的轨道车辆液压制动装置的制动缸能够实现三种工作状态。第一种工作状态是正常松闸与制动，液压油通过压力油口（111）或压力油口（112）进入主工作油腔，主活塞（43）在液压油压力的作用下带动活塞杆（42）、活塞杆套筒（41）、推杆组件（5）一起向后运动，碟簧组件（2）中的碟簧（21）在活塞杆套筒（41）的推动下向后压缩积蓄弹性势能，从而实现正常松闸；当液压油从主工作油腔泄压时，碟簧组件（2）将积蓄的弹性势能释放，活塞杆套筒（41）在碟簧组件（2）的推动作用下带动活塞杆（42）、主活塞（43）、推杆组件（5）一起向前运动，从而实现正常制动。如果制动过程中摩擦片与制动盘都没有磨损，那么锁紧挡圈（56）与推杆套筒（55）之间没有相对滑动；如果制动过程中摩擦片或制动盘产生了磨损，那么在制动过程中锁紧挡圈（56）相对于推杆套筒（55）向后滑动，相对滑动的距离就是摩擦片或制动盘磨损的厚度，制动完成后松闸时，液压油进入正主工作油腔，主活塞（43）在液压油压力的作用下带动活塞杆（42）、活塞杆套筒（41）、推杆组件（5）一起向后运动，直到锁紧挡圈（56）后端面与前壳体（11）内部的第二台阶A（115）接触，此时活塞杆（42）、活塞杆套筒（41）继续在液压油压力的推动下向后运动，由于前壳体（11）第二台阶A（115）的限制，推杆套筒（55）与锁紧挡圈（56）不能继续向后运动，又由于推杆（51）被孔用弹性挡圈A（52）、波形弹簧（53）、推力轴承（54）限制在推杆套筒（55）内孔，无法跟随活塞杆（42）继续向后运动，因此推杆（51）受到活塞杆（42）上多线外螺纹（421）非自锁面的作用，在推杆套筒（55）内孔内原地转动，推杆（51）在转动过程中与活塞杆（42）的轴向相对位移就是摩擦片或制动盘磨损的厚度，也即需要自动补偿的长度。

第二种工作状态是应急松闸与制动，这种工作状态只在液压系统出现故障时采用。通过外接的应急泵装置使液压油通过压力油口（113）或压力油口（114）进入应急工作油腔，应急活塞（44）左端面在液压油压力的作用下向后运动，同时推动主活塞（43）、活塞杆（42）、活塞杆套筒（41）、推杆组件（5）一起向后运动，碟簧组件（2）中的碟簧（21）在活塞杆套筒（41）的推动下向后压缩积蓄弹性势能，从而实现应急松闸；当液压油从应急工作油腔泄压时，碟簧组件（2）将积蓄的弹性势能释放，活塞杆套筒（41）在碟簧组件（2）的推动作用下带动活塞杆（42）、主活塞（43）、推杆组件（5）一起向前运动，从而实现应急制动。

第三种工作状态是手动机械松闸，拆掉指示器组件（3），利用扳手转动推杆组件（5）中的调整杆（512）后端的外六边形，调整杆（512）带动推杆（51）通过多线螺纹副与活塞杆（42）发生相对旋转，推杆（51）旋转的同时带动推杆套筒（55）向后运动，从而实现手动机械松闸。

指示器（32）内部装有微动开关，探杆（321）后部装有螺旋弹簧（附图中未表示），在松闸过程中，指示器（32）的探杆（321）在调整杆（512）的作用下压缩螺旋弹簧向后缩回，在制动过程中，探杆（321）在螺旋弹簧作用下向前伸出，探杆（321）前端面始终与调整杆（512）后部外六边形的后端面接触。当摩擦片或制动盘磨损到一定厚度时，指示器（32）的筒体（326）内部相应的微动开关触发，从而向车辆控制系统发出报警信号，提醒操作人员注意更换摩擦片或制动盘；当自动补偿机构出现故障时，推杆（51）不能按照正常工作状态向前或向后移动规定的距离，从而使指示器（32）内部相应的微动开关触发，向车辆控制系统发出报警信号，提醒操作人员检修设备。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用多线螺纹实现制动间隙的自动补偿，与现有的制动缸相比，结构简单，便于加工、装配，活动部件少，可靠性高，并且具有摩擦片及制动盘磨损监测功能和自动补偿机构运行实时监测功能，能够远程实时监测制动缸的工作状态。

2、与“轨道交通用机车、车辆常用单元制动器”（专利号：ZL02257916、8）相比，本发明结构紧凑，活动部件少，可靠性高，能够自动补偿摩擦片和制动盘磨损造成的摩擦片和制动盘之间增大的间隙，并具有摩擦片磨损检测装置以及自动补偿机构检测装置，能够远程实时监控制动缸的工作状况。

3、与“闸调器”（专利号：ZL200720046473、0）相比，本发明采用另外一种简单的机构实现制动过程中的自动补偿功能。

4、与“轨道车辆单元制动器闸瓦间隙调整装置”相比，本发明结构紧凑，活动部件少，可靠性高，能够自动补偿摩擦片和制动盘磨损造成的摩擦片和制动盘之间增大的间隙，并具有摩擦片磨损检测装置以及自动补偿机构检测装置，能够远程实时监控制动缸的工作状况。

5、与“轨道交通用液压制动夹钳”（专利号：ZL201210481020、6）相比，本发明为安全型，依靠碟簧组产生的压力实现制动，有如下优点：第一，具有间隙自动补偿功能，能够实时补偿由于摩擦片和制动盘磨损产生的间隙；第二，制动缸具有摩擦片和制动盘磨损的检测装置，能够实时监测摩擦片和制动盘磨损情况；第三，由于采用碟簧组产生的压力制动，因此在液压系统故障或电路故障时仍能够实现制动，并能够通过手动方式实现松闸缓解。所以该技术与我们设计的制动缸在原理、结构方面均不相同。

6、与“液压制动夹钳装置的制动缸”（专利号：ZL201310034244、7）和“液压制动夹钳装置”（专利号：ZL201310034768、6）相比，本发明采用更为简单的机构实现制动过程中的自动补偿功能，并具有摩擦片磨损监测功能和自动补偿机构工作状态实时监测功能。

7、本发明具有手动机械松闸功能，不需使用专门的外部机械装置即可通过扳手工具实现手动机械松闸和调整，并且在现场就能实现，而不需将制动缸拆卸返回车间。

8、本发明的自动补偿功能通过相互配合的一组多线单向非自锁螺纹来实现，调整精度好，调整效率高，结构紧凑合理，能够满足各种类型轨道车辆的安装和使用要求。

附图说明

本发明共有附图15张，其中：

图1是轨道车辆液压制动装置的制动缸外形图。

图2是制动缸结构示意图。

图3是壳体构件结构示意图。

图4是碟簧组件结构示意图。

图5是指示器组件结构示意图。

图6是活塞组件结构示意图。

图7是活塞杆套筒结构示意图。

图8是活塞杆结构示意图。

图9是主活塞结构示意图。

图10是推杆组件结构示意图。

图11是推杆套筒结构示意图。

图12是锁紧挡圈结构示意图。

图13是压套结构示意图。

图14是端盖组件结构示意图。

图15是端盖结构示意图。

图中：1、壳体构件，2、碟簧组件，3、指示器组件，4、活塞组件，5、推杆组件，6、端盖组件，11、前壳体，12、中间壳体，13、后壳体，14、螺钉，15、O形密封圈A，16、防尘圈，17、高压密封圈A，18、高压密封圈B，19、高压密封圈C，21、碟簧，22、碟簧垫片，31、指示器连接套，32、指示器，41、活塞杆套筒，42、活塞杆，43、主活塞，44、应急活塞，45、高压密封圈D，46、导向带，47、平键，48、铆钉，51、推杆，52、孔用弹性挡圈A，53、波形弹簧，54、推力轴承，55、推杆套筒，56、锁紧挡圈，57、O形密封圈E，58、压套，61、垫片组，62、端盖，63、防尘罩，64、垫圈，65、孔用弹性挡圈B，111、压力油口A，112、压力油口B，113、压力油口C，114、压力油口D，115、第二台阶A，311、连接螺纹A，312、O形密封圈C，313、台阶，314、盖体，315、连接螺纹B，321、探杆，322、第一台阶A，323、连接螺纹C，324、O形密封圈D，325、第二台阶B，326、筒体，327、连接螺纹D，411、第一台阶B，412、套筒部位，413、第二台阶C，414、连接螺纹E，415、第三台阶A，416、大圆柱A，417、第四台阶A，418、小圆柱A，421、多线外螺纹，422、退刀槽，423、第一台阶C，424、连接螺纹F，425、第二台阶D，426、后端圆柱，431、平键槽，432、平键安装孔，433、导向带安装槽，434、圆筒内壁，435、第一台阶D，436、连接螺纹G，437、第二台阶E，511、螺母，512、调整杆，551、矩形键槽，552、台阶，553、圆环形沟槽A，554、圆柱，555、圆环形沟槽B，556、弧形沟槽A，561、小圆柱B，562、第一台阶E，563、大圆柱B，564、小圆柱内壁，565、第二台阶F，566、大圆柱内壁，567、豁口，581、弧形沟槽B，582、圆柱形沟槽，583、弧形沟槽C，621、扳手孔，622、第一台阶F，623、连接螺纹H，624、矩形沟槽，625、第二台阶G，626、中间孔，627、第三台阶B，4310、圆筒外壁，4311、第四台阶B，4312、第五台阶，4313、大圆柱面，4314、圆环形沟槽C。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-15所示，一种轨道车辆液压制动装置的制动缸，包括壳体构件1、碟簧组件2、指示器组件3、活塞组件4、推杆组件5和端盖组件6，所述的推杆组件5、活塞组件4、碟簧组件2、指示器组件3依次由前向后安装于壳体构件1内部带台阶的圆柱形孔内且与壳体构件1主轴线相同，端盖组件6安装于壳体构件1前端的圆柱形台阶上且轴线与壳体构件1的主轴线相同；

所述的壳体构件1呈外方内圆的筒形，由前壳体11、中间壳体12和后壳体13用四个长度小于壳体构件1长度的螺钉14由前至后依次连接构成。前壳体11上与中间壳体12的连接部位为突出的圆筒，圆筒的外圆周上开有密封槽，前壳体11与中间壳体12通过安装于上述密封槽内的O形密封圈A15连接，前壳体内部由前至后分别开有矩形密封槽，分别安装防尘圈16、高压密封圈A17、高压密封圈B18、高压密封圈C19。前壳体11侧面开有压力油口A111、压力油口B112、压力油口C113和压力油口D114。中间壳体12上与后壳体13的连接部位为突出的圆筒，圆筒的外圆周上开有密封槽，中间壳体12与后壳体13通过安装于上述密封槽内的O形密封圈B15连接。前壳体11与中间壳体12、中间壳体12与后壳体13之间连接部位的径向配合为间隙配合。

所述的碟簧组件2由碟簧21和碟簧垫片22组成，碟簧垫片22为圆环形，与多片组合后的碟簧21同轴线布置，通过碟簧21的内圆周表面导向安装于活塞组件4中的活塞杆套筒41的小圆柱A418表面上，碟簧垫片22的一个端面与碟簧21接触，另一个端面与后壳体13的内圆端面接触。

所述的指示器组件3由指示器连接套31和指示器32组成，指示器连接套31为中空的圆柱形台阶状，由前至后依次由连接螺纹A311、O形密封圈C312、台阶313和盖体314组成，中间为与外圆柱形同轴线的连接螺纹B315。指示器32为类似圆柱形台阶状的电子器件，由前至后依次由探杆321、第一台阶A322、连接螺纹C323、O形密封圈D324、第二台阶B325、筒体326、连接螺纹D327组成，指示器32通过连接螺纹C323连接在指示器连接套31的连接螺纹B315上，第二台阶B325与指示器连接套31的盖体314后端面接触。

所述的活塞组件4由活塞杆套筒41、活塞杆42、主活塞43、应急活塞44、高压密封圈D45、导向带46、平键47和铆钉48组成。活塞杆套筒41为中空的圆柱形台阶状，内部由前至后依次为第一台阶B411、套筒部位412、第二台阶C413、连接螺纹E414、第三台阶A415，活塞杆套筒41的前端面呈圆环形，与主活塞43后端面上的圆环形沟槽C4314底面接触，活塞杆套筒41的第一台阶B411底面与主活塞43后端面中间的圆台端面之间有间隙，套筒部位412内表面与活塞杆42后端圆柱426外表面间隙配合，第二台阶C413底面与活塞杆42后端圆柱426的后端面有间隙，连接螺纹E414用于与指示器组件3中的指示器连接套31的连接螺纹A311连接，活塞杆套筒41外部圆柱由前至后依次为大圆柱A416、第四台阶A417和小圆柱A418，大圆柱A416表面与主活塞43后端部圆环形沟槽C4314大圆内表面之间有间隙，第四台阶A417端面向后布置，与碟簧21端面接触，小圆柱A418表面用于安装碟簧组2，并对碟簧组2起到内导向作用，小圆柱A418表面后部与后壳体13中间的通孔内表面是间隙配合。活塞杆42为呈圆柱形的钢制一体件，从前至后依次为多线外螺纹421、退刀槽422、第一台阶C423、连接螺纹F424、第二台阶D425、后端圆柱426，其中多线外螺纹421为单向自锁多线外螺纹，退刀槽422直径小于上述多线螺纹421直径，连接螺纹F424的直径尺寸大于多线外螺纹421的直径尺寸。主活塞43为中空的圆柱台阶形结构，内圆周从前至后依次为平键槽431、平键安装孔432、导向带安装槽433、圆筒内壁434、第一台阶D435、连接螺纹G436和第二台阶E437，外圆周从前至后依次为小圆柱面438、第三台阶439、圆筒外壁4310、第四台阶B4311、第五台阶4312和大圆柱面4313，后端面开有圆环形沟槽C4314，平键47上开有圆形通孔并由铆钉48连接在主活塞的平键槽431上，导向带46安装在主活塞43的导向带安装槽433中，主活塞43的连接螺纹G436与活塞杆42的连接螺纹F424配合连接。应急活塞44为中空的圆柱形，前端面上设置一个较小高度的凸台，应急活塞44内孔表面开有密封槽，高压密封圈D45安装在密封槽内，应急活塞44的内孔表面与主活塞43的圆筒外壁4310间隙配合，应急活塞44的外圆柱表面与前壳体11内壁间隙配合。主活塞43第五台阶4312端面与应急活塞44后端面以及前壳体11内壁形成主工作油腔。应急活塞44前端面与前壳体11内壁形成应急工作油腔。

所述的推杆组件5由推杆51、孔用弹性挡圈A52、波形弹簧53、推力轴承54、推杆套筒55、锁紧挡圈56、O形密封圈E57和压套58组成。推杆51由螺母511和调整杆512焊接而成，螺母511内表面为单向自锁多线内螺纹，该单向自锁多线内螺纹与活塞杆42的单向自锁多线外螺纹421相配合，螺母511内部底面焊接有圆柱形的调整杆512，调整杆512的后部为外六边形，外六边形的后端面与指示器32的探杆321前端面接触，推杆51前部外表面呈圆锥形。推杆套筒55前部内表面呈圆锥形，推杆51安装于推杆套筒55内部，推杆51前部外表面圆锥形与推杆套筒55底部圆锥形内表面相配合，推杆套筒55圆柱外表面从后之前开有矩形键槽551，活塞组件4中的平键47与上述矩形键槽551间隙配合并可在矩形键槽551内沿轴向滑动，推杆套筒55内孔表面后部设置有台阶552和圆环形沟槽A553，推力轴承54的前端面与螺母511的后端面接触，推力轴承54的后端面与波形弹簧53接触，，并由安装在推杆套筒55内孔表面的圆环形沟槽A553内的孔用弹性挡圈A52限制在推杆套筒55内孔的台阶552上。推杆套筒55的外部前端为直径小于推杆套筒55外表面直径的圆柱554，圆柱554的前端面开有圆环形沟槽B555，圆柱554的外圆周面开有弧形沟槽A556。压套58为圆柱形的钢制一体件，压套58的前端面开有弧形沟槽B581，后端面开有圆柱形沟槽582，圆柱形沟槽582的深度尺寸小于推杆套筒55外部前端的圆柱554高度，圆柱形沟槽582的直径尺寸略大于推杆套筒55外部前端的圆柱554的直径尺寸，圆柱形沟槽582的内表面开有弧形沟槽C583，O形密封圈E57安装于推杆套筒55外部前端圆柱554的外表面弧形沟槽A556与压套58后端圆柱形沟槽582的弧形沟槽C583之间形成的空间内。锁紧挡圈56为C形带台阶的中空结构钢制一体件，锁紧挡圈56的外部由前至后依次为小圆柱B561、第一台阶E562、大圆柱B563，内部由前至后依次为小圆柱内壁564、第二台阶F565、大圆柱内壁566，其中大圆柱内壁566直径尺寸大于小圆柱内壁564直径尺寸，锁紧挡圈56一侧开有豁口567，使得锁紧挡圈56总体呈C形，锁紧挡圈56通过小圆柱内壁564紧套在推杆套筒55的外圆柱表面。

所述的端盖组件6由垫片组61、端盖62、防尘罩63、垫圈64和孔用弹性挡圈B65组成。垫片组61为一组圆环形钢制件，垫片组61的内圆直径尺寸略大于推杆套筒55外圆柱面尺寸，垫片组61的外圆直径略小于锁紧挡圈56小圆柱B561外圆周直径尺寸。端盖62为圆柱形的中空结构钢制一体件，端盖62外部由前至后依次为扳手孔621、第一台阶F622、连接螺纹F623，端盖62内部由前至后依次为矩形沟槽624、第二台阶G625、中间孔626、第三台阶B627。防尘罩63为波纹形的橡胶一体件，防尘罩63安装于垫圈64外部，并与安装于端盖62内部矩形沟槽624内的孔用弹性挡圈65限制在端盖62的第二台阶G625上。垫片组61安装于端盖62的第三台阶B627与锁紧挡圈56前端面形成的空间内。

本发明的工作原理如下：

本发明的轨道车辆液压制动装置的制动缸能够实现三种工作状态。第一种工作状态是正常松闸与制动，液压油通过压力油口111或压力油口112进入主工作油腔，主活塞43在液压油压力的作用下带动活塞杆42、活塞杆套筒41、推杆组件5一起向后运动，碟簧组件2中的碟簧21在活塞杆套筒41的推动下向后压缩积蓄弹性势能，从而实现正常松闸；当液压油从主工作油腔泄压时，碟簧组件2将积蓄的弹性势能释放，活塞杆套筒41在碟簧组件2的推动作用下带动活塞杆42、主活塞43、推杆组件5一起向前运动，从而实现正常制动。如果制动过程中摩擦片与制动盘都没有磨损，那么锁紧挡圈56与推杆套筒55之间没有相对滑动；如果制动过程中摩擦片或制动盘产生了磨损，那么在制动过程中锁紧挡圈56相对于推杆套筒55向后滑动，相对滑动的距离就是摩擦片或制动盘磨损的厚度，制动完成后松闸时，液压油进入正主工作油腔，主活塞43在液压油压力的作用下带动活塞杆42、活塞杆套筒41、推杆组件5一起向后运动，直到锁紧挡圈56后端面与前壳体11内部的第二台阶A115接触，此时活塞杆42、活塞杆套筒41继续在液压油压力的推动下向后运动，由于前壳体11第二台阶A115的限制，推杆套筒55与锁紧挡圈56不能继续向后运动，又由于推杆51被孔用弹性挡圈A52、波形弹簧53、推力轴承54限制在推杆套筒55内孔，无法跟随活塞杆42继续向后运动，因此推杆51受到活塞杆42上多线外螺纹421非自锁面的作用，在推杆套筒55内孔内原地转动，推杆51在转动过程中与活塞杆42的轴向相对位移就是摩擦片或制动盘磨损的厚度，也即需要自动补偿的长度。

第二种工作状态是应急松闸与制动，这种工作状态只在液压系统出现故障时采用。通过外接的应急泵装置使液压油通过压力油口113或压力油口114进入应急工作油腔，应急活塞44左端面在液压油压力的作用下向后运动，同时推动主活塞43、活塞杆42、活塞杆套筒41、推杆组件5一起向后运动，碟簧组件2中的碟簧21在活塞杆套筒41的推动下向后压缩积蓄弹性势能，从而实现应急松闸；当液压油从应急工作油腔泄压时，碟簧组件2将积蓄的弹性势能释放，活塞杆套筒41在碟簧组件2的推动作用下带动活塞杆42、主活塞43、推杆组件5一起向前运动，从而实现应急制动。

第三种工作状态是手动机械松闸，拆掉指示器组件3，利用扳手转动推杆组件5中的调整杆512后端的外六边形，调整杆512带动推杆51通过多线螺纹副与活塞杆42发生相对旋转，推杆51旋转的同时带动推杆套筒55向后运动，从而实现手动机械松闸。

指示器32内部装有微动开关，探杆321后部装有螺旋弹簧（附图中未表示），在松闸过程中，指示器32的探杆321在调整杆512的作用下压缩螺旋弹簧向后缩回，在制动过程中，探杆321在螺旋弹簧作用下向前伸出，探杆321前端面始终与调整杆512后部外六边形的后端面接触。当摩擦片或制动盘磨损到一定厚度时，指示器32的筒体326内部相应的微动开关触发，从而向车辆控制系统发出报警信号，提醒操作人员注意更换摩擦片或制动盘；当自动补偿机构出现故障时，推杆51不能按照正常工作状态向前或向后移动规定的距离，从而使指示器32内部相应的微动开关触发，向车辆控制系统发出报警信号，提醒操作人员检修设备。

Claims (1)

1.一种轨道车辆液压制动装置的制动缸，其特征在于：包括壳体构件（1）、碟簧组件（2）、指示器组件（3）、活塞组件（4）、推杆组件（5）和端盖组件（6），所述的推杆组件（5）、活塞组件（4）、碟簧组件（2）、指示器组件（3）依次由前向后安装于壳体构件（1）内部带台阶的圆柱形孔内且与壳体构件（1）主轴线相同，端盖组件（6）安装于壳体构件（1）前端的圆柱形台阶上且轴线与壳体构件（1）的主轴线相同；

所述的壳体构件（1）呈外方内圆的筒形，由前壳体（11）、中间壳体（12）和后壳体（13）用四个长度小于壳体构件（1）长度的螺钉（14）由前至后依次连接构成；前壳体（11）上与中间壳体（12）的连接部位为突出的圆筒，圆筒的外圆周上开有密封槽，前壳体（11）与中间壳体（12）通过安装于上述密封槽内的O形密封圈A（15）连接，前壳体内部由前至后分别开有矩形密封槽，分别安装防尘圈（16）、高压密封圈A（17）、高压密封圈B（18）、高压密封圈C（19）；前壳体（11）侧面开有压力油口A（111）、压力油口B（112）、压力油口C（113）和压力油口D（114）；中间壳体（12）上与后壳体（13）的连接部位为突出的圆筒，圆筒的外圆周上开有密封槽，中间壳体（12）与后壳体（13）通过安装于上述密封槽内的O形密封圈B（15）连接；前壳体（11）与中间壳体（12）、中间壳体（12）与后壳体（13）之间连接部位的径向配合为间隙配合；

所述的碟簧组件（2）由碟簧（21）和碟簧垫片（22）组成，碟簧垫片（22）为圆环形，与多片组合后的碟簧（21）同轴线布置，通过碟簧（21）的内圆周表面导向安装于活塞组件（4）中的活塞杆套筒（41）的小圆柱A（418）表面上，碟簧垫片（22）的一个端面与碟簧（21）接触，另一个端面与后壳体（13）的内圆端面接触；

所述的指示器组件（3）由指示器连接套（31）和指示器（32）组成，指示器连接套（31）为中空的圆柱形台阶状，由前至后依次由连接螺纹A（311）、O形密封圈C（312）、台阶（313）和盖体（314）组成，中间为与外圆柱形同轴线的连接螺纹B（315）；指示器（32）为类似圆柱形台阶状的电子器件，由前至后依次由探杆（321）、第一台阶A（322）、连接螺纹C（323）、O形密封圈D（324）、第二台阶B（325）、筒体（326）、连接螺纹D（327）组成，指示器（32）通过连接螺纹C（323）连接在指示器连接套（31）的连接螺纹B（315）上，第二台阶B（325）与指示器连接套（31）的盖体（314）后端面接触；

所述的活塞组件（4）由活塞杆套筒（41）、活塞杆（42）、主活塞（43）、应急活塞（44）、高压密封圈D（45）、导向带（46）、平键（47）和铆钉（48）组成；活塞杆套筒（41）为中空的圆柱形台阶状，内部由前至后依次为第一台阶B（411）、套筒部位（412）、第二台阶C（413）、连接螺纹E（414）、第三台阶A（415），活塞杆套筒（41）的前端面呈圆环形，与主活塞（43）后端面上的圆环形沟槽C（4314）底面接触，活塞杆套筒（41）的第一台阶B（411）底面与主活塞（43）后端面中间的圆台端面之间有间隙，套筒部位（412）内表面与活塞杆（42）后端圆柱（426）外表面间隙配合，第二台阶C（413）底面与活塞杆（42）后端圆柱（426）的后端面有间隙，连接螺纹E（414）用于与指示器组件（3）中的指示器连接套（31）的连接螺纹A（311）连接，活塞杆套筒（41）外部圆柱由前至后依次为大圆柱A（416）、第四台阶A（417）和小圆柱A（418），大圆柱A（416）表面与主活塞（43）后端部圆环形沟槽C（4314）大圆内表面之间有间隙，第四台阶A（417）端面向后布置，与碟簧（21）端面接触，小圆柱A（418）表面用于安装碟簧组（2），并对碟簧组（2）起到内导向作用，小圆柱A（418）表面后部与后壳体（13）中间的通孔内表面是间隙配合；活塞杆（42）为呈圆柱形的钢制一体件，从前至后依次为多线外螺纹（421）、退刀槽（422）、第一台阶C（423）、连接螺纹F（424）、第二台阶D（425）、后端圆柱（426），其中多线外螺纹（421）为单向自锁多线外螺纹，退刀槽（422）直径小于上述多线螺纹（421）直径，连接螺纹F（424）的直径尺寸大于多线外螺纹（421）的直径尺寸；主活塞（43）为中空的圆柱台阶形结构，内圆周从前至后依次为平键槽（431）、平键安装孔（432）、导向带安装槽（433）、圆筒内壁（434）、第一台阶D（435）、连接螺纹G（436）和第二台阶E（437），外圆周从前至后依次为小圆柱面（438）、第三台阶（439）、圆筒外壁（4310）、第四台阶B（4311）、第五台阶（4312）和大圆柱面（4313），后端面开有圆环形沟槽C（4314），平键（47）上开有圆形通孔并由铆钉（48）连接在主活塞的平键槽（431）上，导向带（46）安装在主活塞（43）的导向带安装槽（433）中，主活塞（43）的连接螺纹G（436）与活塞杆（42）的连接螺纹F（424）配合连接；应急活塞（44）为中空的圆柱形，前端面上设置一个较小高度的凸台，应急活塞（44）内孔表面开有密封槽，高压密封圈D（45）安装在密封槽内，应急活塞（44）的内孔表面与主活塞（43）的圆筒外壁（4310）间隙配合，应急活塞（44）的外圆柱表面与前壳体（11）内壁间隙配合；主活塞（43）第五台阶（4312）端面与应急活塞（44）后端面以及前壳体（11）内壁形成主工作油腔；应急活塞（44）前端面与前壳体（11）内壁形成应急工作油腔；

所述的推杆组件（5）由推杆（51）、孔用弹性挡圈A（52）、波形弹簧（53）、推力轴承（54）、推杆套筒（55）、锁紧挡圈（56）、O形密封圈E（57）和压套（58）组成；推杆（51）由螺母（511）和调整杆（512）焊接而成，螺母（511）内表面为单向自锁多线内螺纹，该单向自锁多线内螺纹与活塞杆（42）的单向自锁多线外螺纹（421）相配合，螺母（511）内部底面焊接有圆柱形的调整杆（512），调整杆（512）的后部为外六边形，外六边形的后端面与指示器（32）的探杆（321）前端面接触，推杆（51）前部外表面呈圆锥形；推杆套筒（55）前部内表面呈圆锥形，推杆（51）安装于推杆套筒（55）内部，推杆（51）前部外表面圆锥形与推杆套筒（55）底部圆锥形内表面相配合，推杆套筒（55）圆柱外表面从后之前开有矩形键槽（551），活塞组件（4）中的平键（47）与上述矩形键槽（551）间隙配合并可在矩形键槽（551）内沿轴向滑动，推杆套筒（55）内孔表面后部设置有台阶（552）和圆环形沟槽A（553），推力轴承（54）的前端面与螺母（511）的后端面接触，推力轴承（54）的后端面与波形弹簧（53）接触，并由安装在推杆套筒（55）内孔表面的圆环形沟槽A（553）内的孔用弹性挡圈A（52）限制在推杆套筒（55）内孔的台阶（552）上；推杆套筒（55）的外部前端为直径小于推杆套筒（55）外表面直径的圆柱（554），圆柱（554）的前端面开有圆环形沟槽B（555），圆柱（554）的外圆周面开有弧形沟槽A（556）；压套（58）为圆柱形的钢制一体件，压套（58）的前端面开有弧形沟槽B（581），后端面开有圆柱形沟槽（582），圆柱形沟槽（582）的深度尺寸小于推杆套筒（55）外部前端的圆柱（554）高度，圆柱形沟槽（582）的直径尺寸略大于推杆套筒（55）外部前端的圆柱（554）的直径尺寸，圆柱形沟槽（582）的内表面开有弧形沟槽C（583），O形密封圈E（57）安装于推杆套筒（55）外部前端圆柱（554）的外表面弧形沟槽A（556）与压套（58）后端圆柱形沟槽（582）的弧形沟槽C（583）之间形成的空间内；锁紧挡圈（56）为C形带台阶的中空结构钢制一体件，锁紧挡圈（56）的外部由前至后依次为小圆柱B（561）、第一台阶E（562）、大圆柱B（563），内部由前至后依次为小圆柱内壁（564）、第二台阶F（565）、大圆柱内壁（566），其中大圆柱内壁（566）直径尺寸大于小圆柱内壁（564）直径尺寸，锁紧挡圈（56）一侧开有豁口（567），使得锁紧挡圈（56）总体呈C形，锁紧挡圈（56）通过小圆柱内壁（564）紧套在推杆套筒（55）的外圆柱表面；

所述的端盖组件（6）由垫片组（61）、端盖（62）、防尘罩（63）、垫圈（64）和孔用弹性挡圈B（65）组成；垫片组（61）为一组圆环形钢制件，垫片组（61）的内圆直径尺寸略大于推杆套筒（55）外圆柱面尺寸，垫片组（61）的外圆直径略小于锁紧挡圈（56）小圆柱B（561）外圆周直径尺寸；端盖（62）为圆柱形的中空结构钢制一体件，端盖（62）外部由前至后依次为扳手孔（621）、第一台阶F（622）、连接螺纹F（623），端盖（62）内部由前至后依次为矩形沟槽（624）、第二台阶G（625）、中间孔（626）、第三台阶B（627）；防尘罩（63）为波纹形的橡胶一体件，防尘罩（63）安装于垫圈（64）外部，并与安装于端盖（62）内部矩形沟槽（624）内的孔用弹性挡圈（65）限制在端盖（62）的第二台阶G（625）上；垫片组（61）安装于端盖（62）的第三台阶B（627）与锁紧挡圈（56）前端面形成的空间内。

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