CN104386087B - 架线式工矿电机车的制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种架线式工矿电机车的制动系统。该制动系统包括：机械刹车装置，其包括：吊架、推杆、闸瓦托、闸瓦、油缸、油缸支座和弹簧装置；以及液压制动系统，其包括：电动机、柱塞泵、液压系统和蓄能器，该电动机连接柱塞泵，该柱塞泵设置在该液压系统中，该液压系统连接该蓄能器，该蓄能器上设置有连接油缸的液压管路；该液压制动系统能够驱动缸杆位移而压紧或松开车轮，实现车轮的制动和解除制动。该架线式工矿电机车的制动系统通过电动操纵液压制动系统配合机械刹车装置共同作用完成车轮的制动和解除制动，能够确保电机车的紧急制动。

Description

架线式工矿电机车的制动系统

技术领域

本发明涉及架线式工矿电机车领域，特别涉及一种架线式工矿电机车的制动系统。

背景技术

架线式工矿电机车是根据JB/T10772-2007《窄轨架线式工矿电机车通用技术条件》和MT491-1995《煤矿防爆蓄电池电机车通用技术条件》制作，适用于一般金属矿及无甲烷和煤尘爆炸危险的煤矿、冶金矿，可作为井下主巷道或平峒运输矿物、器材、设备和人员的主要牵引设备。

目前该架线式工矿电机车的制动方式有电气制动、机械制动和空气制动。其中，由于电气制动对电机车的电动机有较大损坏，所以一般情况下不允许使用电气制动，只有在紧急情况下才使用。

电机车的机械制动由机械制动装置实现，该机械制动装置由杠杆、闸瓦托、闸瓦块、联接器、车轮(轮对上的车轮)和横臂等部分组成，通过手动操作，使制动闸瓦和车轮(轮对上的车轮)密贴或分离，从而实现系统的制动或缓解，主要适用于机车低速运行和停车后的制动。

而电机车的空气制动由空气制动系统实现，该空气制动系统由空压机、电动机、气包、气压控制开关、安全阀、单向阀、油水分离器、脚踏阀、压力表、闸瓦、杠杆系统等组成。实施空气制动仍然需要利用上述机械制动装置。当司机用脚踩下踏板时，压缩空气进入制动缸，该制动缸属于空气制动系统，安装在机车车架左右两侧板上，并通过松驰的用Q235制成的链环与杠杆系统连接，实现机械制动系统或空气制动系统功能，他们都是通过杠杆系统使闸瓦块(一台机车有四组)紧紧抱住车轮(轮对上的车轮)踏面，对机车施行制动；当松开踏板时，则制动缓解，是机车工作期间主要的制动方式。

现有架线式工矿电机车的制动方式存在以下问题：

首先，制动距离是工矿电机车的一项非常重要的性能指标，也是一项非常重要的安全指标。机械制动、空气制动、电气制动都可以单独使用，也可以混合使用。其中，机械制动、空气制动在和电气制动混合使用的情况下，可以实现在额定速度、额定负载状态下40m距离内制动，满足国家有关标准或规程要求，但当出现电气故障或断电情况下，电气制动失效，仅剩机械制动和空气制动时，单靠机械制动和空气制动方式在80m距离内还不能保证可靠制动。

其次，机械制动的动作是靠四套相对独立的销、杠杆、闸瓦托、闸瓦块、联接器的机械连接使闸瓦和车轮(轮对上的车轮)密贴或分离，从而实现系统的制动或解降，使得机械制动的动作同步性差，从而影响制动效果。

还有，架线式工矿电机车的制动系统未采用高摩擦系数合成闸瓦，使得电机车司机或机车维修工需要在每个班前，检查闸瓦磨损情况，并且进行闸瓦与轮对上的车轮之间间隙的调整或更换闸瓦，增加了架线式工矿电机车使用的不方便性。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单合理的架线式工矿电机车的制动系统，该架线式工矿电机车的制动系统通过电动操纵液压制动系统配合机械刹车装置共同作用完成车轮的制动和解除制动，能够确保电机车的紧急制动。

另外，该架线式工矿电机车的制动系统能够实现机车制动过程中的自行平衡，制动动作同步性好，制动效果好。还有，该架线式工矿电机车的制动系统选用高摩擦系数合成闸瓦，进一步提高了机车的制动效果，且不需要机车司机或机车维修工在每个班前检查闸瓦磨损情况，并且进行闸瓦与轮对上的车轮之间间隙的调整工作，提高了电机车的使用方便性。

为实现上述目的，本发明提供了架线式工矿电机车的制动系统，包括：机械刹车装置，其包括：吊架、推杆、闸瓦托、闸瓦、油缸、油缸支座和弹簧装置，所述吊架焊接在机车车架的侧板上，并通过第一销轴与所述推杆的上部铰接；所述推杆的中下部通过第二销轴与所述闸瓦托的后面铰接；所述闸瓦托的前面通过插销与闸瓦连接，所述闸瓦与电机车轮对上的车轮一一对应，其前踏面与轮对上的车轮能够通过油缸上的弹簧装置或油缸分离或压紧，以实现制动或缓解；所述油缸通过其前缸杆与所述推杆的下部铰接，并通过其后缸杆与油缸支座铰接，所述油缸支座与电机车的中隔板焊接；所述弹簧装置包括弹簧和弹簧导向套，均安装在油缸的外部；驻车时，所述油缸不工作时，油缸的缸杆在弹簧装置的作用下，经推杆控制闸瓦与轮对上的车轮始终相接触，从而达到驻车制动；准备行车时，所述油缸工作克服弹簧弹力，闸瓦与轮对上的车轮分离，确保行车前缓解；紧急制动时，在油缸缸杆的推力及弹簧弹力的共同作用下，通过推杆控制闸瓦与轮对上的车轮紧紧摩擦，轮对上的车轮上形成一定的正压力，在摩擦力的作用下，确保紧急制动；以及液压制动系统，其包括：电动机、柱塞泵、液压系统和蓄能器，该电动机连接柱塞泵，该柱塞泵设置在该液压系统中，该液压系统连接该蓄能器，该蓄能器上设置有连接油缸的液压管路；所述油缸分别设进、出油孔并连接进油管，该进、出油管与液压管路连接，使得该液压制动系统能够驱动油缸缸杆位移而压紧或松开车轮，实现车轮的制动和解除制动。

优选地，上述技术方案中，机械刹车装置还包括横向拉杆，所述横向拉杆与左右两侧的推杆固定连接；所述油缸支座焊接在架线式工矿电机车的车架中隔板上，所述中隔板、四套油缸、横向拉杆形成两套四连杆机构，当液压制动系统工作时，所述两套四连杆机构工作，同步推动相应的闸瓦托、闸瓦运动，能够实现机车制动过程中的自行平衡，从而实现四个闸瓦与两组轮对上的四个车轮均匀制动。

优选地，上述技术方案中，在连接所述机械刹车装置的所述液压管路上设置阀门，该阀门连接架线式工矿电机车上的电动或手动操纵装置。

优选地，上述技术方案中，推杆的中部具有π型结构，其上焊接有横向拉杆固定座。

优选地，上述技术方案中，闸瓦采用高摩擦系数的合成闸瓦。

优选地，上述技术方案中，合成闸瓦为HGM-A高摩闸瓦材料制成。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：该架线式工矿电机车的制动系统通过电动操纵液压制动系统配合机械刹车装置共同作用完成车轮的制动和解除制动，能够确保电机车的紧急制动。另外，该架线式工矿电机车的制动系统能够实现机车制动过程中的自行平衡，制动动作同步性好，制动效果好。还有，该架线式工矿电机车的制动系统选用高摩擦系数合成闸瓦，进一步提高了机车的制动效果，且不需要机车司机或机车维修工在每个班前检查闸瓦磨损情况，并且进行闸瓦与轮对之间间隙的调整工作，提高了电机车的使用方便性。

附图说明

图1是本发明的架线式工矿电机车的制动系统俯视结构示意图。

图2是本发明的架线式工矿电机车的制动系统主视结构示意图。

图3是本发明的架线式工矿电机车的制动系统机械刹车装置俯视结构示意图。

图4是本发明的架线式工矿电机车的制动系统机械刹车装置主视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图4所示，根据本发明具体实施方式的架线式工矿电机车的制动系统的具体结构包括机械刹车装置10和液压制动系统20，它是机械刹车装置与液压制动系统共同作用完成车轮的制动和解除制动的，架线式工矿电机车的前方为驾驶室30。该架线式工矿电机车的制动系统的机车制动方式主要采用驻车制动，行车缓解的方式实现制动。驻车时，机械刹车装置的油缸不工作，油缸缸杆在弹簧装置的作用下，始终前推或后推；机械刹车装置的推杆由于油缸缸杆的推力作用下，控制高摩闸瓦与轮对上的车轮(上车轮)始终相接触，从而达到驻车制动。准备行车时，机械刹车装置的油缸在液压制动系统的控制下开始工作，克服了弹簧弹力，高摩闸瓦与轮对分离，确保行车前缓解。紧急制动时，刹车装置缸杆在液压制动系统的控制下向前推或后推，在油缸缸杆的推力及弹簧弹力的共同作用下，通过杠杆系统推动高摩闸瓦与轮对紧紧摩擦，轮对上的车轮上形成一定的正压力，在摩擦力的作用下，确保紧急制动。

其中，如图3和图4所示，机械刹车装置包括：吊架1、推杆2、闸瓦托3、闸瓦4、油缸5、油缸支座6、弹簧装置7和横向拉杆8。其中，吊架1共4件，分别焊接在机车车架9的左右两侧板上，吊架1带有安装孔，作用是通过销轴11及配套的垫圈、开口销，与推杆2铰接，使得推杆能够以销轴11为中心在一定范围内摆动。推杆2共4件，其上部插入吊架中活动悬挂在销轴11上，偏下部安装孔通过销轴21与闸瓦托3相铰接，并保证闸瓦托3可以以销轴21为中心在一定范围内摆动；下部安装孔通过销轴22与油缸5的油缸缸杆相铰接，推杆2的作用是承上启下，将吊架、闸瓦托、油缸相铰接，将吊架和横向拉杆相连接，并传递制动力矩。推杆2的中部是π型结构，其上焊接有横向拉杆固定座。横向拉杆8共2件，通过两套固定销81及配套的垫圈、螺母等与左右两侧的推杆固定连接。横向拉杆8的作用是保持左右两侧的推杆及其闸瓦托、闸瓦与车轮踏面同步摩擦或同步分离。

闸瓦托3共4件，闸瓦托3的后面通过销轴21及配套的垫圈、开口销与推杆2铰接，闸瓦托3的前面通过插销31与闸瓦4连接，闸瓦托3的作用是连接推杆和闸瓦。相应的，闸瓦4共4件，与电机车轮对92对应，闸瓦4的后面通过插销31与闸瓦托连接，闸瓦4的前踏面与轮对92(轮对上的车轮92布设在行走机构93上)通过油缸上的弹簧装置或油缸可以分离，也可以紧紧摩擦，实现制动或缓解。闸瓦4采用高摩擦系数的合成闸瓦，合成闸瓦在高速时其摩擦系数降低较小，能维持足够的制动力便于更换闸瓦，并减轻劳动强度，防止火灾事故。铸铁闸瓦的磨耗铁沫易损坏机车车辆的电器设备及轨道回路绝缘。紧急制动中产生的红热铁沫火花，四处飞溅易引起沿线火灾。合成闸瓦在制动时不产生或产生很少的火花，有利于防止火灾。合成闸瓦优选为HGM-A高摩闸瓦材料制成。HGM-A高摩合成闸瓦是采用黏合剂将增强材料和填料(三元体)黏结在一起，各自发挥在制动时的作用，直接与对偶件相互作用产生摩擦力。黏合剂主要包括酚醛树脂及改性物、天然及其人工合成橡胶。增强材料主要有石棉、钢纤维、铸铁纤维、人工合成纤维、天然纤维等。大部分无机化合物都能作为填料使用，发挥改善摩擦系数、温度、速度、曲线形状和稳定摩擦系数的作用，保证行车安全。平稳的摩擦系数及足够制动力，与采用轮毂钢的车轮的摩擦系数可以达到0.4左右，大大提高机车的制动效果。现在HGM-A高摩闸瓦材料已形成行业标准，详见《运装货车[2002]11号文：铁路货车高摩擦系数合成闸瓦技术条件(暂行)》规定的技术条件。

油缸5共4套，油缸5的前后两个缸杆通过销轴22和销轴51分别与推杆2和油缸支座6铰接，弹簧装置7共4套，其包括弹簧和弹簧导向套。油缸5的油缸缸杆前后端均带有法兰盘，弹簧装置7安装在油缸5的外部。油缸5的作用是在供油时或断油后实现机车制动或缓解。油缸支座6共4件，油缸支座6的尾部与机车车架的中隔板91焊接，油缸支座6的前端通过销轴51及配套的垫圈、开口销与油缸5铰接。机车制动方式主要采用驻车制动，行车缓解的方式实现制动。驻车时，油缸不工作，油缸缸杆在弹簧装置的作用下，始终前推或后推；推杆由于油缸缸杆的推力作用下，控制高摩闸瓦与轮对上的车轮始终相接触，从而达到驻车制动。准备行车时，油缸工作克服弹簧弹力，高摩闸瓦与轮对上的车轮分离，确保行车前缓解。紧急制动时，油缸缸杆向前推或后推，在油缸缸杆的推力及弹簧弹力的共同作用下，通过杠杆系统推动高摩闸瓦与轮对上的车轮紧紧摩擦，轮对上的车轮上形成一定的正压力，在摩擦力的作用下，确保紧急制动。

液压制动系统20包括：电动机、柱塞泵、液压系统和蓄能器，该电动机连接柱塞泵，该柱塞泵设置在该液压系统中，该液压系统连接该蓄能器，该蓄能器上设置有连接油缸5的液压管路94。油缸5分别设进(出)油孔并连接进(出)油管，该进(出)油管与液压管路连接，使得该液压制动系统20能够驱动油缸5的油缸缸杆位移而压紧或松开车轮，实现车轮的制动和解除制动。在连接所述刹车装置的所述液压管路上设置阀门，该阀门连接架线式电机车上的电动或手动操纵装置。该架线式工矿电机车的制动系统通过液压制动系统20能够同时控制四套油缸及两套横向拉杆，能够实现机车制动过程中的自行平衡，如图1所示：4件油缸支座焊接在车架中隔板上，中隔板、4套油缸、2个横向拉杆形成两个矩形即2套4连杆机构，其中一个长边为中隔板，上面焊有4件油缸支座，一个长边为横向拉杆，与2个推杆通过固定销固定连接，两个短边为油缸。当液压制动系统20工作时，即每组油缸工作时，2套4连杆机构工作，同步推动相应的闸瓦托、闸瓦运动，能够实现机车制动过程中的自行平衡，从而实现4个闸瓦与4个车轮均匀制动。

另外，该架线式工矿电机车的制动系统能够实现机车制动距离达到国家和行业标准、规程要求的目标：按照运装货车[2002]11号文：铁路货车高摩擦系数合成闸瓦技术条件(暂行)》规定的技术条件，采用高摩擦闸瓦后，在闸瓦压力为20kN时，其瞬时摩擦系数的变化范围如下表：

而现设计的电机车额定速度为：10.63km/h，最大速度为：18.5km/h；在10km/h～20km/h范围内运行，摩擦系数可以达到0.43～0.46，；闸瓦额定压力为：28kN，最大压力为：49kN；远远大于表中闸瓦试验压力20kN的要求，从而实现机车的有效制动。

还有，该架线式工矿电机车的制动系统采用高摩擦系数的合成闸瓦后，如同汽车一样在高摩擦系数合成闸瓦磨损到极限后，再更换高摩闸瓦，不需要机车司机或机车维修工在每个班前，检查闸瓦磨损情况，并且进行闸瓦与轮对上的车轮之间间隙的调整工作。

综上，该架线式工矿电机车的制动系统通过电动操纵液压制动系统配合机械刹车装置共同作用完成车轮的制动和解除制动，能够确保电机车的紧急制动。另外，该架线式工矿电机车的制动系统能够实现机车制动过程中的自行平衡，制动动作同步性好，制动效果好。还有，该架线式工矿电机车的制动系统选用高摩擦系数合成闸瓦，进一步提高了机车的制动效果，且不需要机车司机或机车维修工在每个班前检查闸瓦磨损情况，并且进行闸瓦与轮对上的车轮之间间隙的调整工作，提高了电机车的使用方便性。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种架线式工矿电机车的制动系统，其特征在于，包括：

机械刹车装置，其包括：吊架、推杆、闸瓦托、闸瓦、油缸、油缸支座和弹簧装置，所述吊架焊接在机车车架的侧板上，并通过第一销轴与所述推杆的上部铰接；所述推杆的中下部通过第二销轴与所述闸瓦托的后面铰接；所述闸瓦托的前面通过插销与闸瓦连接，所述闸瓦与电机车轮对上的车轮一一对应，其前踏面与轮对上的车轮能够通过油缸上的弹簧装置或油缸分离或压紧，以实现制动或缓解；所述油缸通过其前缸杆与所述推杆的下部铰接，并通过其后缸杆与油缸支座铰接，所述油缸支座与电机车的中隔板焊接；所述弹簧装置包括弹簧和弹簧导向套，均安装在油缸的外部；驻车时，所述油缸不工作，油缸的缸杆在弹簧装置的作用下，经推杆控制闸瓦与轮对上的车轮始终相接触，从而达到驻车制动；准备行车时，所述油缸工作克服弹簧弹力，闸瓦与轮对上的车轮分离，确保行车前缓解；紧急制动时，在油缸的缸杆的推力及弹簧弹力的共同作用下，通过推杆控制闸瓦与轮对上的车轮紧紧摩擦，轮对上的车轮上形成一定的正压力，在摩擦力的作用下，确保紧急制动；以及液压制动系统，其包括：电动机、柱塞泵、液压系统和蓄能器，该电动机连接柱塞泵，该柱塞泵设置在该液压系统中，该液压系统连接该蓄能器，该蓄能器上设置有连接油缸的液压管路；所述油缸分别设进、出油孔并连接进、出油管，该进、出油管与液压管路连接，使得该液压制动系统能够驱动油缸缸杆位移而压紧或松开车轮，实现车轮的制动和解除制动。

2.根据权利要求1所述的架线式工矿电机车的制动系统，其特征在于，所述机械刹车装置还包括横向拉杆，所述横向拉杆与左右两侧的推杆固定连接；所述油缸支座焊接在架线式工矿电机车的车架中隔板上，所述中隔板、四套油缸、横向拉杆形成两套四连杆机构，当液压制动系统工作时，所述两套四连杆机构工作，同步推动相应的闸瓦托、闸瓦运动，能够实现机车制动过程中的自行平衡，从而实现四个闸瓦与两组轮对上的四个车轮均匀制动。

3.根据权利要求1所述的架线式工矿电机车的制动系统，其特征在于，在连接所述机械刹车装置的所述液压管路上设置阀门，该阀门连接架线式工矿电机车上的电动或手动操纵装置。

4.根据权利要求1所述的架线式工矿电机车的制动系统，其特征在于，所述推杆的中部具有π型结构，其上焊接有横向拉杆固定座。

5.根据权利要求1所述的架线式工矿电机车的制动系统，其特征在于，所述闸瓦采用高摩擦系数的合成闸瓦。

6.根据权利要求5所述的架线式工矿电机车的制动系统，其特征在于，所述合成闸瓦为HGM-A高摩闸瓦材料制成。