CN112629796B - 用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘和试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘和试验装置。冲击制动盘包括：冲击盘主体，其冲击摩擦面上设置有凹槽，凹槽一端面设置为阶梯状过渡面；冲击载块，其安装在凹槽内，且其靠近阶梯状过渡面的一端部的摩擦面边缘设置为第三倒角；阶梯状过渡面与冲击载块的摩擦面配合用于模拟实际两段轨道间的接缝宽度以及轨道倒角，冲击载块靠近第三倒角的一端，其摩擦面高于冲击摩擦面，其另一端的摩擦面与冲击摩擦面等高，用于模拟实际两段轨道接缝位置的偏差。试验装置包括制动盘，在其摩擦环中径线速度与实车线速度相等时，闸片在轨缝位置的冲击频率与实车运行中闸片在轨缝位置的冲击频率一致，保证了试验工况与实际工况的1:1模拟。

Description

用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘和试验装置

技术领域

本发明属于磁浮车闸片冲击性能验证试验技术领域，尤其涉及一种用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘和试验装置。

背景技术

传统轨道交通车辆的摩擦制动通过闸片与安装在车轴或车轮两侧的制动盘进行对偶摩擦实现。中速磁浮车辆和中低速磁浮车辆(以下简称磁浮车辆)的摩擦制动与之相比有很大的不同，磁浮车辆在施加摩擦制动时，转向架上的夹钳推动闸片从两侧抱紧轨道，通过闸片与轨道之间的对偶摩擦实现制动。

轨道为Q235材质的机加工型材，每段长度12米～16米不等，沿线路铺设。每两段轨道间留有L＝16mm左右的接缝。由于施工手段和装配精度的限制，两段轨道在接缝处垂直于轨道延伸方向上，会产生H＝±1mm的偏差。实车闸片和轨道示意图如图1所示。因此，磁浮车辆在摩擦制动过程中，抱紧轨道的闸片在经过轨缝时，会受到由于轨道偏差引起的冲击，尤其在较高速度时，这种冲击对闸片的摩擦磨耗性能影响较大，同时也对闸片的强度提出了更高的要求。

然而传统的闸片试验方法无法评估轨缝冲击对闸片摩擦磨耗性能的影响，以及闸片在冲击条件下的强度性能。

传统轨道车辆1:1摩擦试验台，实验对象为与实车完全相同的闸片和制动盘，通过施加转动惯量模拟列车的制动质量，从而1:1的模拟实际车辆的制动工况，研究闸片的摩擦磨耗性能。

这种试验方法应用于磁浮车辆闸片的性能验证时具有以下难题：

1、传统试验中采用与实车完全一致的闸片和制动盘，通过回转运动与实车进行1:1模拟，但磁浮车闸片和对偶轨道均为线性结构，与回转运动形式不同；

2、传统回转体制动盘表面连续光滑，无法模拟轨道的接缝结构和横向偏差，无法验证接缝和偏差对闸片摩擦磨耗性能的影响。

因此需要发明一种用于验证磁浮车闸片碰撞性能的试验装置，可以实现与实际磁浮车辆在结构上的1:1模拟，和冲击工况的1:1模拟，从而验证磁浮车辆闸片在冲击工况下的摩擦磨耗性能和强度性能。

发明内容

本发明针对上述磁浮车辆闸片的性能验证存在的技术问题，提出一种用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘和试验装置。该试验装置可以实现磁浮车辆闸片和对偶轨道制动结构的1:1模拟以及制动过程中闸片和轨道冲击工况的1:1模拟，从而验证磁浮车辆闸片在冲击工况下的摩擦磨耗性能和强度性能。

为了实现上述目的，本发明提供了一种一种用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘，包括：

冲击盘主体，冲击盘主体的冲击摩擦面上设置有凹槽，凹槽一端面设置为阶梯状过渡面，阶梯状过渡面包括第一过渡面、第二过渡面和第三过渡面；第一过渡面与第二过渡面垂直连接，且连接处设置为第一倒角，第二过渡面的宽度与两段轨道间接缝宽度L等长，用于模拟实际两段轨道间的接缝宽度L；第三过渡面分别与第二过渡面和冲击摩擦面垂直连接，且第三过渡面和冲击摩擦面的连接处设置为第二倒角；

冲击载块，所述冲击载块安装在凹槽内，冲击载块靠近阶梯状过渡面的一端部的摩擦面边缘设置为第三倒角，所述第三倒角与第二倒角配合，用于模拟实际轨道在接缝位置的倒角；

且所述冲击载块靠近第三倒角的一端，其摩擦面高于冲击盘主体的冲击摩擦面，冲击载块另一端的摩擦面与冲击摩擦面等高，用于模拟实际两段轨道接缝位置的偏差。

优选的是，所述冲击载块为占比冲击盘主体1/6的环形结构。

优选的是，还包括安装组件，冲击载块通过安装组件安装在凹槽内。

优选的是，冲击载块设置有多组第一安装孔，所述凹槽内对应第一安装孔位置设置有多组第二安装孔，所述安装组件穿过第一安装孔固定在第二安装孔内。

优选的是，所述冲击载块的摩擦面为螺旋曲面。

本发明还提供一种用于验证磁浮车闸片碰撞性能的试验装置，包括：

模拟轮；

权利要求1-5任一项所述的冲击制动盘；

非冲击制动盘，所述非冲击制动盘与冲击制动盘通过紧固组件固定连接在模拟轮两侧，非冲击制动盘的非冲击摩擦面与冲击盘主体上的冲击摩擦面相互平行；

制动时，闸片夹紧冲击摩擦面和非冲击摩擦面，模拟轮旋转一周用于模拟闸片通过一整段轨道。

优选的是，所述闸片为弧形闸片，冲击制动盘与非冲击制动盘上以弧形闸片摩擦形成的摩擦环中径周长与实际单段轨道长度相等。

优选的是，所述非冲击制动盘与模拟轮贴合的面为装配面，所述装配面上均匀间隔设置有多个散热槽。

优选的是，所述冲击制动盘设置有若干第三安装孔，所述非冲击制动盘对应若干第三安装孔设置有若干第四安装孔，所述紧固组件设置在若干第三安装孔和第四安装孔内，将冲击制动盘和非冲击制动盘固定连接在模拟轮两侧。

优选的是，所述紧固组件包括紧固螺栓、隔套和紧固螺母。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明提供的冲击制动盘，其包括冲击盘主体和冲击载块，冲击盘主体上的第二过渡面用于模拟实际两段轨道间的接缝L；冲击载块上的第三倒角与冲击盘主体上的第二倒角配合，用于模拟实际两段轨道接缝位置的倒角；冲击载块靠近第三倒角的一端，其摩擦面高于冲击盘主体的冲击摩擦面，高度差为H，冲击载块另一端的摩擦面与冲击摩擦面等高，用于模拟实际两段轨道接缝位置的偏差；该冲击制动盘模拟了实际轨道接缝与接缝位置的偏差，便于验证其对闸片摩擦磨耗性能的影响；

2、本发明提供的冲击制动盘模块化设计，当研究不同轨道接缝、不同轨道接缝位置处的偏差对冲击性能的影响时，仅需加工并更换不同类型的冲击载块即可，有效提高了冲击制动盘对不同试验工况的适用性和经济性；

3、本发明提供的试验装置，将实际的线性闸片与线性轨道的直线运动转化为弧形闸片和盘形轨道的回转相对运动，在试验过程中的冲击频率、摩擦线速度等参数均可以保证与实际车辆制动工况完全一致，实现了冲击工况的1：1模拟。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实车闸片和轨道示意图；

图2为本发明实施例冲击制动盘的结构示意图；

图3为图2的左视图；

图4为图2沿A-A的剖视图；

图5为图3中A的局部放大图；

图6为图4中B的局部放大图；

图7为本发明实施例冲击盘主体的结构示意图；

图8为图7左视图；

图9为图8中C的局部放大图；

图10为本发明实施例冲击载块的结构示意图；

图11为图10的左视图；

图12为图10沿C-C的剖视图；

图13为图10沿D-D的剖视图；

图14为本发明实施例试验装置剖视图；

图15为本发明实施例非冲击制动盘的结构示意图；

图16为图15沿E-E的剖视图。

其中：1、冲击制动盘；11、冲击盘主体；111、凹槽；112、冲击摩擦面；113、第一过渡面；114、第二过渡面；115、第三过渡面；116、第一倒角；117、第二倒角；12、冲击载块；121、摩擦面；122、第三倒角；123、第一安装孔；124、第二安装孔；21、安装螺栓；22、弹簧垫片；3、模拟轮；4、非冲击制动盘；41、非冲击摩擦面；42、装配面；43、散热槽；51、紧固螺栓；52、隔套；53、紧固螺母；6、闸片；7、第三安装孔；8、转动轴；9、第四安装孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参考图2-图11,本发明提供一种用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘1，包括：

冲击盘主体11，冲击盘主体11的冲击摩擦面112上设置有凹槽111，凹槽111一端面设置为阶梯状过渡面，阶梯状过渡面包括第一过渡面113、第二过渡面114和第三过渡面115；第一过渡面113与第二过渡面114垂直连接，且连接处设置为第一倒角116，第二过渡面114用于模拟实际两段轨道间的接缝宽度L；第三过渡面115分别与第二过渡面114和冲击摩擦面112垂直连接，且第三过渡面115和冲击摩擦面112的连接处设置为第二倒角117；

冲击载块12，冲击载块12安装在凹槽111内，冲击载块12靠近阶梯状过渡面的一端部的摩擦面121边缘设置为第三倒角122，第三倒角122与第二倒角117配合，用于模拟实际轨道在接缝位置的倒角；冲击载块12为占比冲击盘主体11 1/6的环形结构；

且冲击载块12靠近第三倒角122的一端，其摩擦面121高于冲击盘主体11的冲击摩擦面112，冲击载块12另一端的摩擦面121与冲击摩擦面112等高，用于模拟实际两段轨道接缝位置的偏差；冲击载块12的摩擦面121优选为螺旋曲面。

具体的，本发明提供的冲击制动盘1，包括冲击盘主体11和冲击载块12，冲击盘主体11上的第二过渡面114的宽度用于模拟实际两段轨道间的接缝宽度L，即其长度等于如图图1所示的实际两段轨道间的接缝L；冲击载块12上的第三倒角122与冲击盘主体11上的第二倒角117配合，用于模拟实际轨道在接缝位置的倒角；冲击载块12靠近第三倒角122的一端，其摩擦面121高于冲击盘主体11的冲击摩擦面112，冲击载块12另一端的摩擦面121与冲击摩擦面112等高，用于模拟实际两段轨道接缝位置的偏差。本实施例中，冲击载块12靠近第三倒角122的一端，其摩擦面121高于冲击盘主体11的冲击摩擦面112，其高度差为h，优选为1mm；该高度差h即为图一所示的两轨道接缝位置处的偏差H。该冲击制动盘模拟了图1所示的实际轨道接缝L与接缝位置的偏差H，便于验证其对闸片摩擦磨耗性能的影响。优选地，当研究不同轨道接缝、不同轨道接缝位置处的偏差对冲击性能的影响时，仅需加工并更换不同类型的冲击载块12即可，有效提高了冲击制动盘对不同试验工况的适用性和经济性。

进一步的，冲击制动盘1还包括安装组件，冲击载块12通过安装组件安装在凹槽111内。具体的，参考图2、图12,冲击载块12设置有多组第一安装孔123，参考图7，凹槽111内对应第一安装孔123位置设置有多组第二安装孔124，安装组件穿过第一安装孔123固定在第二安装孔124内。本实施例中，参考图6，安装组件优选为安装螺栓21和弹簧垫片22。

参考图14,本发明还提供一种用于验证磁浮车闸片碰撞性能的试验装置，包括：

模拟轮3；

冲击制动盘1；

非冲击制动盘4，非冲击制动盘4与冲击制动盘1通过紧固组件固定连接在模拟轮3两侧，非冲击制动盘4的非冲击摩擦面41与冲击盘主体11上的冲击摩擦面112相互平行；非冲击制动盘4与模拟轮3贴合的面为装配面42，装配面42上均匀间隔设置有多个散热槽43；

制动时，闸片6夹紧冲击摩擦面112和非冲击摩擦面41，模拟轮3旋转一周用于模拟闸片6通过一整段轨道；优选地，参考图1,闸片6为弧形闸片，冲击制动盘1与非冲击制动盘4上以弧形闸片摩擦形成的摩擦环中径D周长与实际单段轨道长度相等。

具体的，上述实施例中的试验装置能够在磁浮车辆制动过程中，将实际线性闸片调整为适应回转摩擦的弧形闸片，将线性闸片与线性轨道的直线相对运动转化为弧形闸片和盘形轨道的回转相对运动。通过冲击制动盘的结构设计，增加了与实际轨道相同的轨间接缝、接缝处偏差及轨道倒角，实现了冲击工况的1:1模拟，试验过程中的冲击频率、摩擦线速度等参数均可以保证与实际车辆制动工况完全一致。

进一步的，参考图1、图14、图15和图16，冲击制动盘1设置有若干第三安装孔7，非冲击制动盘4对应若干第三安装孔7设置有若干第四安装孔9，紧固组件设置在若干第三安装孔7和第四安装孔9内，将冲击制动盘1和非冲击制动盘4固定连接在模拟轮3两侧。本实施例中，紧固组件优选地包括紧固螺栓51、隔套52和紧固螺母53。

具体的，上述实施例中，参考图1，冲击制动盘1上包括冲击盘主体11和冲击载块12上均设置有若干第三安装孔7，若干第三安装孔7沿圆周方向均匀间隔设置；参考图15、图16，非冲击制动盘4沿圆周方向均匀间隔设置有若干第四安装孔9，其位置与第三安装孔7对应。模拟轮3上也对应设置有若干安装通孔，紧固螺栓51依次穿过冲击制动盘1的若干第三安装孔7、模拟轮3上的若干安装通孔以及非冲击制动盘4的若干第四安装孔9，后通过紧固螺母53紧固；且紧固螺栓51与冲击制动盘1之间设置有隔套52，紧固螺母53与非冲击制动盘4之间也设置有隔套52，实现冲击制动盘1、模拟轮3和非冲击制动盘4的紧固连接。

本发明提供的试验装置的工作原理如下：

将试验装置的模拟轮3通过其中部通孔与回转试验台的转动轴8连接，从而将模拟轮3连同冲击制动盘1和非冲击制动盘4共同安装在1:1回转试验台上。非冲击制动盘4的非冲击摩擦面41与冲击盘主体11上的冲击摩擦面112相互平行，与转动轴8垂直。

制动时，模拟轮3两侧的闸片6夹紧冲击摩擦面112和非冲击摩擦面41，冲击制动盘1和非冲击制动盘4相对于闸片6的转动模拟实际轨道相对闸片6的线性运动。冲击制动盘1实现了实际两段轨道间的接缝宽度L、实际轨道在接缝位置的倒角以及实际两段轨道接缝位置的偏差的模拟。模拟轮3旋转一周等效于闸片6通过一整段轨道，模拟轮3转动至闸片6经过冲击制动盘1上的阶梯状过渡面位置时，模拟了实际磁浮车在摩擦制动过程中，抱紧轨道的闸片在经过两段轨道接缝时，因轨道偏差引起的冲击。因此当冲击制动盘1摩擦环中径D线速度与实车线速度相等的情况下，试验装置中闸片在轨缝位置的冲击频率与实车运行过程中闸片在轨缝位置的冲击频率一致。从而保证了试验工况与实际工况的1:1模拟。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘，其特征在于，包括：

冲击盘主体，冲击盘主体的冲击摩擦面上设置有凹槽，凹槽一端面设置为阶梯状过渡面，阶梯状过渡面包括第一过渡面、第二过渡面和第三过渡面；第一过渡面与第二过渡面垂直连接，且连接处设置为第一倒角，第二过渡面的宽度与两段轨道间接缝宽度L等长，用于模拟实际两段轨道间的接缝宽度L；第三过渡面分别与第二过渡面和冲击摩擦面垂直连接，且第三过渡面和冲击摩擦面的连接处设置为第二倒角；

冲击载块，所述冲击载块安装在凹槽内，冲击载块靠近阶梯状过渡面的一端部的摩擦面边缘设置为第三倒角，所述第三倒角与第二倒角配合，用于模拟实际轨道在接缝位置的倒角；

且所述冲击载块靠近第三倒角的一端，其摩擦面高于冲击盘主体的冲击摩擦面，冲击载块另一端的摩擦面与冲击摩擦面等高，用于模拟实际两段轨道接缝位置的偏差。

2.如权利要求1所述的用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘，其特征在于，所述冲击载块为占比冲击盘主体1/6的环形结构。

3.如权利要求1所述的用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘，其特征在于，还包括安装组件，冲击载块通过安装组件安装在凹槽内。

4.如权利要求3所述的用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘，其特征在于，冲击载块设置有多组第一安装孔，所述凹槽内对应第一安装孔位置设置有多组第二安装孔，所述安装组件穿过第一安装孔固定在第二安装孔内。

5.如权利要求1-4任一项所述的用于验证磁浮车闸片碰撞性能的冲击制动盘，其特征在于，所述冲击载块的摩擦面为螺旋曲面。

6.用于验证磁浮车闸片碰撞性能的试验装置，其特征在于，包括：

模拟轮；

权利要求1-5任一项所述的冲击制动盘；

非冲击制动盘，所述非冲击制动盘与冲击制动盘通过紧固组件固定连接在模拟轮两侧，非冲击制动盘的非冲击摩擦面与冲击盘主体上的冲击摩擦面相互平行；

制动时，闸片夹紧冲击摩擦面和非冲击摩擦面，模拟轮旋转一周用于模拟闸片通过一整段轨道。

7.如权利要求6所述的用于验证磁浮车闸片碰撞性能的试验装置，其特征在于，所述闸片为弧形闸片，冲击制动盘与非冲击制动盘上以弧形闸片摩擦形成的摩擦环中径周长与实际单段轨道长度相等。

8.如权利要求6所述的用于验证磁浮车闸片碰撞性能的试验装置，其特征在于，所述非冲击制动盘与模拟轮贴合的面为装配面，所述装配面上均匀间隔设置有多个散热槽。

9.如权利要求6所述的用于验证磁浮车闸片碰撞性能的试验装置，其特征在于，所述冲击制动盘设置有若干第三安装孔，所述非冲击制动盘对应若干第三安装孔设置有若干第四安装孔，所述紧固组件设置在若干第三安装孔和第四安装孔内，将冲击制动盘和非冲击制动盘固定连接在模拟轮两侧。

10.如权利要求9所述的用于验证磁浮车闸片碰撞性能的试验装置，其特征在于，所述紧固组件包括紧固螺栓、隔套和紧固螺母。

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