CN112389496A - 一种永磁励磁的驼峰车辆减速器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种永磁励磁的驼峰车辆减速器，属于铁路调速技术领域。该驼峰车辆减速器包括制动部分和气缸部分。制动部分包括摩擦板、盖板和复位弹簧；气缸部分包括顶盖、永磁体组、隔磁板、底座和连接头，永磁体组件包括上衔铁、永磁体和下衔铁。该驼峰车辆减速器通过永磁体的磁力作用产生制动，包括涡流制动和摩擦制动，其利用气缸实现磁路的通断，进而控制工作状态，结构简单、操作简单。本发明所述的驼峰车辆减速器将涡流制动和传统机械制动结合，结构简单，安全系数更高、寿命更长、节约能源、制动效果更好。

Description

一种永磁励磁的驼峰车辆减速器

技术领域

本发明属于铁路调速技术领域，尤其涉及一种永磁励磁的驼峰车辆减速器。

背景技术

截止2018年底，我国铁路总里程已达到13.1万公里，其中高速铁路2.9万公里，占全世界总里程的2/3，其中货运列车数量也急剧攀升，铁路货运的压力剧增，因此提高铁路编组站的编组调度效率成为越来越重要的问题。编组站是铁路运转的基本单位，主要工作是改编车流，即大量快速地解体和重编各种货物列车，其中驼峰是编组站的最重要的调车设备。驼峰解体作业的效率直接影响机车车辆在编组站的周转时间和铁路货运货物送达的时间，所以利用现代科技加强编组站的解体和编组作业能力已经成为必然。

目前编组站大多使用的减速器为液压或者气动重力式减速器和减速顶。液压/气动重力式减速器需配备液压站/气站，泄露风险与检修压力大。近年来德国货运编组站已应用电励磁钳夹式驼峰车辆减速器，结构简单，可靠性高，但是电励磁需要消耗大量电能。本发明的一种永磁励磁减速器不需电能励磁，节能环保。工作时兼有电涡流制动与摩擦制动两种制动形式，制动能力强。采用磁开关技术形成工作状态与非工作状态两种磁路，机械结构简单，可靠性高。

发明内容

针对目前驼峰车辆减速器存在的技术问题，本发明的目的是提供一种永磁励磁的驼峰车辆减速器。该驼峰车辆减速器通过永磁体的磁力来形成闭合磁路产生涡流制动和摩擦制动，不需要电励磁，节约电能，结构简单，零部件较少，操作简单，可靠性高，可实现对列车的响应快的缓速制动效果，增加列车行驶安全性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种永磁励磁的驼峰车辆减速器，该停车器包括制动部分和气缸部分。

所述制动部分包括摩擦板、盖板和复位弹簧。摩擦板由形状为长方块的左、右摩擦板构成，底部开有方槽，未通槽面为制动面，通槽面为连接面。盖板由形状为‘L’的长薄板的左、右盖板组成，与摩擦板的顶面和连接面固定联结。复位弹簧由多个弹簧组成，沿摩擦板线性布置。摩擦板、盖板和复位弹簧的安装位置关于车轮和基本轨中心对称。

所述气缸部分包括顶盖、永磁体组、隔磁板、底座和连接头。顶盖由一定厚度的左、右顶盖组成，顶部设有多个线性分布凸台，一侧面设有与凸台数目相同的圆槽，并设有上气缸连接槽，此侧面为连接面；底部设有大、小圆槽，深度一定，为上气缸槽；上气缸连接槽和上气缸槽相通，数目与永磁体组件数目相同。永磁体组由多个线性分布的永磁体组件组成，包括上衔铁、永磁体和下衔铁，三者形状皆为一定高度的圆柱体，上、下衔铁的直径与气缸槽直径相同，且设有直径相同的一定深度的圆槽，圆槽直径与永磁体直径相同，永磁体位于上、下衔铁之间。隔磁板由一定厚度的左、右隔磁板组成，设有与衔铁直径、数目相同的圆通槽，线性分布。底座的形状为‘U’型，左、右顶部皆设有与顶盖气缸槽直径、数目、位置一致的下气缸槽，深度略深，并在与顶盖的连接面重合的一侧设有直径、数目、位置一致的下气缸连接槽，下气缸连接槽和下气缸槽相通。连接头分布安装在顶盖和底座上，数目与气缸连接槽一致。顶盖、永磁体组、隔磁板、底座和连接头的安装位置关于车轮和基本轨中心对称。

进一步，通过调节缸筒内压力进行工作的。列车需要制动时，压缩气体通过安装在下气缸连接槽的连接头进入下气缸槽，进而推动永磁体组件向上运动，到达上气缸槽后停止运动，底座、永磁体组件、左顶盖、左摩擦板、左摩擦板和车轮之间的气隙、车轮、右摩擦板和车轮之间的气隙、右摩擦板、右顶盖构成大循环闭合磁路，吸引左、右摩擦板向中心移动，复位弹簧压缩，直到与车轮接触，进行摩擦制动；通过推动不同数量的永磁体组件，控制不同永磁体参与励磁，进而调节制动摩擦力，实现调速分级。

进一步，列车不需要制动时，压缩气体通过安装在上气缸连接槽的连接头进入上气缸槽，进而推动永磁体组件向下运动，到达下气缸槽后停止运动，底座和永磁体组件构成小循环闭合磁路，复位弹簧恢复原状，摩擦板与车轮分开，停止制动。

进一步，摩擦板底部的方槽与顶盖的凸台数目相同，并紧贴配合，方槽的长度较顶盖宽度略长，摩擦板可沿垂直于轨道方向移动；复位弹簧两端分别固定在盖板和顶盖连接面的圆槽上，起制动后复位的作用。

进一步，基本轨垂直固定安装在底座上，底座、隔磁板、顶盖和摩擦板依次固定连接，左、右摩擦板与车轮间存在一定的气隙，且顶盖、隔磁板和底座的连接部分的宽度相同，内部形成完整气缸的缸筒，深度比永磁体组厚度略深，永磁体组件安装在缸筒内。

进一步，底座、顶盖、衔铁和摩擦板均为导磁材料，隔磁板为不导磁材料，永磁体为轴向充磁，且左、右永磁体组中的永磁体的极性安装位置相反。

本发明提供一种永磁励磁的驼峰车辆减速器的工作原理如下：

列车行驶过程中，需要制动时，压缩气体通过安装在下气缸连接槽的连接头进入下气缸槽，进而推动永磁体组件向上运动，到达上气缸槽后停止运动，此时由于隔磁板的作用磁路只能经过摩擦板通过车轮才能闭合，底座、永磁体组件、左顶盖、左摩擦板、左摩擦板和车轮之间的气隙、车轮、右摩擦板和车轮之间的气隙、右摩擦板、右顶盖构成大循环闭合磁路，同时摩擦板与车轮之间会形成很强的吸力，车轮的转动，会切割磁感线，在车轮表面会产生感生电流即涡流，感生电流会形成一个磁场，根据楞次定律，磁场产生的洛伦兹力与车轮运动方向相反从而阻碍其运动，即涡流制动，阻碍车轮的运动；在吸力的作用下，复位弹簧压缩，摩擦板接触车轮两侧，产生摩擦制动，对车轮进行减速制动。摩擦制动和涡流制动共同对车辆减速，低速时以摩擦制动为主，在中高速时，则是二者联合起到制动作用。车辆的动能转化为摩擦板和车轮的热能，消耗在大气里。列车不需要制动时，压缩气体通过安装在上气缸连接槽的连接头进入上气缸槽，进而推动永磁体组件向下运动，到达下气缸槽后停止运动，由于隔磁板的作用，底座和永磁体组件构成小循环闭合磁路，不经过车轮，摩擦板与车轮不会有吸力，复位弹簧恢复原状，摩擦板与车轮分开，停止制动。

与现有用于铁路调速技术相比，本发明突出特点如下：

本发明作为一种永磁励磁的驼峰车辆减速器，通过磁力作用产生涡流制动和摩擦制动，两者共同作用，提高减速效率，不存在摩擦板黏结，磨损快等缺点，与现有产品相比不需要电励磁，节约大量电能；结构简单，零部件较少，操作简单，可靠性高，兼有涡流制动的高速响应特性，同时具有摩擦制动的大力矩特性。

附图说明

图1为本发明一种永磁励磁的驼峰车辆减速器轴面原理示意图。

图2为本发明一种永磁励磁的驼峰车辆减速器的摩擦板三维示意图。

图3为本发明一种永磁励磁的驼峰车辆减速器的顶盖三维示意图。

图4为本发明一种永磁励磁的驼峰车辆减速器的摩擦板、盖板、复位弹簧和顶盖的配合轴面示意图。

图5为本发明一种永磁励磁的驼峰车辆减速器的大循环闭合磁路(工作状态下)的示意图。

图6为本发明一种永磁励磁的驼峰车辆减速器的小循环闭合磁路(非工作状态下)的示意图。

图中：1摩擦板、2盖板、3复位弹簧、4车轮、5基本轨、6顶盖、7永磁体组(包括：上衔铁7-1、永磁体7-2和下衔铁7-3)、8隔磁板、9底座、10连接头、11大循环闭合磁路和12小循环闭合磁路。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，结合以下附图，对本发明进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1所示，为本发明一种永磁励磁的驼峰车辆减速器轴面原理示意图。该永磁停车器包括：制动部分和气缸部分。

所述制动部分包括摩擦板1、盖板2和复位弹簧3。摩擦板1由形状为长方块的左、右摩擦板构成，底部开有方槽，未通槽面为制动面，通槽面为连接面。盖板2由形状为‘L’的长薄板的左、右盖板组成，与摩擦板的顶面和连接面固定联结。复位弹簧3由多个弹簧组成，沿摩擦板1线性布置。摩擦板1、盖板2和复位弹簧3的安装位置关于车轮4和基本轨5中心对称。

所述气缸部分包括顶盖6、永磁体组7、隔磁板8、底座9和连接头10。顶盖6由一定厚度的左、右顶盖组成，顶部设有多个线性分布凸台，一侧面设有与凸台数目相同的圆槽，并设有上气缸连接槽6，此侧面为连接面；底部设有大、小圆槽，深度一定，为上气缸槽；上气缸连接槽和上气缸槽相通，数目与永磁体组7件数目相同。永磁体组7由多个线性分布的永磁体组件组成，包括上衔铁7-1、永磁体7-2和下衔铁7-3，三者形状皆为一定高度的圆柱体，上、下衔铁的直径与气缸槽直径相同，且设有直径相同的一定深度的圆槽，圆槽直径与永磁体7-2直径相同，永磁体7-2位于上、下衔铁之间。隔磁板8由一定厚度的左、右隔磁板组成，设有与衔铁直径、数目相同的圆通槽，线性分布。底座9的形状为‘U’型，左、右顶部皆设有与顶盖气缸槽直径、数目、位置一致的下气缸槽，深度略深，并在与顶盖的连接面重合的一侧设有直径、数目、位置一致的下气缸连接槽，下气缸连接槽和下气缸槽相通。连接头10分布安装在顶盖6和底座9上，数目与气缸连接槽一致。顶盖6、永磁体组7、隔磁板8、底座9和连接头10的安装位置关于车轮4和基本轨5中心对称。

如图2、3、4所示为本发明的一种永磁励磁的驼峰车辆减速器的零件示意图。摩擦板1底部的方槽与顶盖6的凸台数目相同，并紧贴配合，方槽的长度较顶盖6宽度略长，摩擦板1可沿垂直于轨道方向移动；复位弹簧3两端分别固定在盖板2和顶盖6连接面的圆槽上，起制动后复位的作用。

本发明一种永磁励磁的驼峰车辆减速器进行涡流制动和摩擦制动的原理如下：

如图5、6所示为本发明的一种永磁励磁的驼峰车辆减速器的磁路示意图。列车行驶过程中，需要制动时，压缩气体通过安装在下气缸连接槽的连接头10进入下气缸槽，进而推动永磁体组件7向上运动，到达上气缸槽后停止运动，此时由于隔磁板8的作用磁路只能经过摩擦板1通过车轮4才能闭合，底座9、永磁体组7、左顶盖、左摩擦板、左摩擦板和车轮4之间的气隙、车轮4、右摩擦板和车轮4之间的气隙、右摩擦板、右顶盖构成大循环闭合磁路11，同时摩擦板1与车轮4之间会形成很强的吸力，车轮4的转动，会切割磁感线，在车轮4表面会产生感生电流即涡流，即产生涡流制动，阻碍车轮4的运动；在吸力的作用下，复位弹簧3压缩，摩擦板1接触车轮4两侧，进行摩擦制动，对车轮4进行减速制动；根据不同列车的制动需求，可通过气缸推动不同数量的永磁体组件7，控制不同永磁体7-2参与励磁，改变吸力作用路段，进而调节制动摩擦力，实现调速分级。列车不需要制动时，压缩气体通过安装在上气缸连接槽的连接头10进入上气缸槽，进而推动永磁体组件7向下运动，到达下气缸槽后停止运动，由于隔磁板8的作用，底座9和永磁体组件7构成小循环闭合磁路12，不经过车轮4，摩擦板1与车轮4不会有吸力，复位弹簧3恢复原状，摩擦板1与车轮4分开，停止制动。

以上所述仅为解释本发明，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种永磁励磁的驼峰车辆减速器，其特征在于：该驼峰车辆减速器包括制动部分和气缸部分；

所述制动部分包括摩擦板、盖板和复位弹簧；摩擦板由形状为长方块的左、右摩擦板构成，底部开有方槽，未通槽面为制动面，通槽面为连接面；盖板由形状为L形长薄板的左、右盖板组成，与摩擦板的顶面和连接面固定联结；复位弹簧由多个弹簧组成，沿摩擦板线性布置；摩擦板、盖板和复位弹簧的安装位置关于车轮和基本轨中心对称；

所述气缸部分包括顶盖、永磁体组、隔磁板、底座和连接头；顶盖由一定厚度的左、右顶盖组成，顶部设有多个线性分布凸台，一侧面设有与凸台数目相同的圆槽，并设有上气缸连接槽，此侧面为连接面；底部设有大、小圆槽，深度一定，为上气缸槽；上气缸连接槽和上气缸槽相通，数目与永磁体组件数目相同；永磁体组由多个线性分布的永磁体组件组成，包括上衔铁、永磁体和下衔铁，三者形状皆为一定高度的圆柱体，上、下衔铁的直径与气缸槽直径相同，且设有直径相同的一定深度的圆槽，圆槽直径与永磁体直径相同，永磁体位于上、下衔铁之间；隔磁板由一定厚度的左、右隔磁板组成，设有与衔铁直径、数目相同的圆通槽，线性分布；底座的形状为U形，左、右顶部皆设有与顶盖气缸槽直径、数目、位置一致的下气缸槽，并在与顶盖的连接面重合的一侧设有直径、数目、位置一致的下气缸连接槽，下气缸连接槽和下气缸槽相通；连接头分布安装在顶盖和底座上，数目与气缸连接槽一致；顶盖、永磁体组、隔磁板、底座和连接头的安装位置关于车轮和基本轨中心对称。

2.根据权利要求1所述的一种永磁励磁的驼峰车辆减速器，其特征在于：通过调节缸筒内压力进行工作的；列车需要制动时，压缩气体通过安装在下气缸连接槽的连接头进入下气缸槽，进而推动永磁体组件向上运动，到达上气缸槽后停止运动，底座、永磁体组件、左顶盖、左摩擦板、左摩擦板和车轮之间的气隙、车轮、右摩擦板和车轮之间的气隙、右摩擦板、右顶盖构成大循环闭合磁路，吸引左、右摩擦板向中心移动，复位弹簧压缩，直到与车轮接触，进行摩擦制动；通过推动不同数量的永磁体组件，控制不同永磁体参与励磁，进而调节制动摩擦力，实现调速分级。

3.根据权利要求1所述的一种永磁励磁的驼峰车辆减速器，其特征在于：列车不需要制动时，压缩气体通过安装在上气缸连接槽的连接头进入上气缸槽，进而推动永磁体组件向下运动，到达下气缸槽后停止运动，底座和永磁体组件构成小循环闭合磁路，复位弹簧恢复原状，摩擦板与车轮分开，停止制动。

4.根据权利要求1所述的一种永磁励磁的驼峰车辆减速器，其特征在于：摩擦板底部的方槽与顶盖的凸台数目相同，并紧贴配合，方槽的长度较顶盖宽度略长，摩擦板可沿垂直于轨道方向移动；复位弹簧两端分别固定在盖板和顶盖连接面的圆槽上，起制动后复位的作用。

5.根据权利要求1所述的一种永磁励磁的驼峰车辆减速器，其特征在于：基本轨垂直固定安装在底座上，底座、隔磁板、顶盖和摩擦板依次固定连接，左、右摩擦板与车轮间存在一定的气隙，且顶盖、隔磁板和底座的连接部分的宽度相同，内部形成完整气缸的缸筒，深度比永磁体组厚度略深，永磁体组件安装在缸筒内。

6.根据权利要求1所述的一种永磁励磁的驼峰车辆减速器，其特征在于：底座、顶盖、衔铁和摩擦板均为导磁材料，隔磁板为不导磁材料，永磁体为轴向充磁，且左、右永磁体组中的永磁体的极性安装位置相反。

Images