CN114261383B - 一种齿轨列车带式制动装置间隙指示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种齿轨列车带式制动装置间隙指示方法，该方法包括步骤：获取杠杆臂的缓解行程；根据所述杠杆臂的缓解行程和所述杠杆臂的力臂计算出所述杠杆臂的偏移角，根据所述杠杆臂的偏移角和所述杠杆臂的力臂和力臂，计算出与所述杠杆臂铰接的制动杆的端位移，根据所述制动杆的端位移及所述制动杆的力臂，计算出所述制动杆的偏移角，根据所述制动杆的偏移角和所述制动杆的力臂和制动力臂,计算出制动带两端的位移，根据所述制动带两端的位移与制动包角，计算出闸片间隙，本发明所实现的间隙指示方法有效解决了齿轨列车带式制动装置闸片间隙无法直接观测的问题，并具有结构简易、操作方便、安全可靠的特点。

Description

一种齿轨列车带式制动装置间隙指示方法

技术领域

本发明涉及齿轨列车，特别涉及一种齿轨列车带式制动装置间隙指示方法。

背景技术

齿轨列车为了适应超大坡道运行，其带式制动装置一般安装在齿轨转向架上，且为轴装空间布置，齿轨列车的带式制动装置中的制动鼓安装在齿轨转向架驱动制动装置的空心轴上，并通过连接螺栓与齿轮盘固连。制动时，制动力作用在制动鼓上，并经齿轮盘作用在齿轨上，最终实现在大坡道齿轨线路上的停车制动。

齿轨列车作为一种山地轨道交通装备，有效克服了轮轨间粘着力的限制，实现了在超大坡道上的运行。但为了保障列车在超大坡道上的安全运行，对制动系统的性能提出了更高的要求提高，带式制动装置作为齿轨车辆必备的基础制动装置是齿轨制动系统的核心，由于带式制动装置的结构特殊性，为保证带式制动装置的制动响应速度，其闸片的间隙需要进行较为精确的控制，否则将直接影响列车运营的安全性。由于带式制动装置安装在空心轴上，且受到轮对和齿轮盘的遮挡，制动闸片的闸片间隙无法直接观察。现有技术中没有简单易行的间隙指示方法，国外有采用定期进行间隙调节螺栓松紧度检查，通过拧动力矩来识别闸片间隙的调整需求，但此方法需在地沟内进行，十分繁琐，耗时耗力，且存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于根据带式制动装置本身的结构特点，通过比例放大的原理进行创新设计，并提供了一种简单易行，可操作性强的间隙指示方法，以有效解决齿轨列车带式制动装置闸片间隙无法观察的问题。

基于上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种齿轨列车带式制动装置间隙指示方法，该方法包括步骤：

S1:获取杠杆臂的缓解行程ΔZ,所述缓解行程ΔZ为所述杠杆臂的端位移；

S2:根据所述杠杆臂的缓解行程和所述杠杆臂的力臂D计算出所述杠杆臂的偏移角θ，所述杠杆臂的力臂D为所述杠杆臂的固定端到活动端的直线距离，

θ＝arcsin(ΔZ/D)；

S3:根据所述杠杆臂的偏移角θ和所述杠杆臂的力臂D和力臂C，计算出与所述杠杆臂铰接的制动杆的端位移ΔY，所述杠杆臂的力臂C为所述杠杆臂的固定端到所述杠杆臂与所述制动杆的铰接处的直线距离，

ΔY＝ΔZ*C/D；

S4:根据所述制动杆的端位移ΔY及所述制动杆的力臂B，计算出所述制动杆的偏移角β，所述制动杆的力臂B为所述制动杆的转动端到所述杠杆臂与所述制动杆的铰接处的直线距离，

ΔY＝B*sinβ；

β＝arcsin(ΔY/B)＝arcsin(ΔZ*C/(D*B))；

S5:根据所述制动杆的偏移角β和所述制动杆的力臂B和制动力臂A,计算出制动带两端的位移ΔX，所述制动杆的力臂A为所述制动杆的转动端到所述制动杆与所述制动带的连接处的直线距离，

ΔX＝ΔY*A/B＝ΔZ*C*A/(D*B)；

S6:根据所述制动带两端的位移ΔX与制动包角α，计算出闸片间隙ε，所述闸片间隙ε为制动鼓与所述制动带上闸片之间的缓解间隙，

ΔX＝ε*sin(α/2)，

上述齿轨列车带式制动装置间隙指示方法应用了比例关系及放大原理，有效解决了齿轨列车带式制动装置闸片间隙无法观察的问题，且简单易行，可操作性强。

作为进一步的方式，所述齿轨列车带式制动装置间隙指示方法还包括步骤，

比较所述闸片间隙的变化值Δε与所述闸片间隙的变化阈值Δε_max，如果Δε＝Δε_max，则控制所述杠杆臂回退距离ΔZ’，其中所述所述闸片间隙的变化阈值Δε_max为设定值。

随着列车的运行，闸片将逐渐磨耗，故闸片间隙也将逐步加大，但闸片间隙的变化值Δε不得超过闸片间隙的变化阈值Δε_max。

本发明所实现的有益效果：

本发明所实现的间隙指示方法有效解决了齿轨列车带式制动装置闸片间隙无法直接观测的问题，并具有结构简易、操作方便、安全可靠的特点，有了闸片间隙指示方法及带有闸片间隙指示单元的齿轨列车带式制动装置，可在列车两侧进行观察，无需进入地沟或钻入车底作业，极大的提高了列车维护的效率，降低了列车运维的风险。

附图说明

图1为本发明实施例的包括间隙指示单元的齿轨列车带式制动装置示意图；

图2为本发明实施例的间隙指示放大原理示意图；

图3为本发明实施例的闸片间隙指示方法的示意图。

其中：1、缓解闸缸，2、缓解闸缸固定板，3、间隙指示单元，4、制动鼓，5、调节螺杆，6、调节销，7、杠杆臂，8、制动带，9、制动杆，10、杠杆臂安装销，11、制动杆安装销，100、第一旋转点，200、第二旋转点。

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，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1～2所示，齿轨列车带式制动装置包括间隙指示单元3，间隙指示单元3通过安装座固定在缓解闸缸固定板2上，杠杆臂7通过杠杆臂安装销10固定在齿轨转向架驱动构架上构成转动副，制动杆9通过制动杆安装销10固定在齿轨转向架驱动构架上，并绕该铰支座转动，制动杆9制动端与制动带8通过销钉铰接，制动杆9与杠杆臂7为空间铰接点，制动杆9在蓄能弹簧或缓解闸缸的作用下绕制动杆安装销11转动，从而实现制动带8的张紧或缓解。

具体原理过程如下：

1.如图1～2所示，制动带8将制动鼓4包裹起来，其制动包角为α。制动鼓8与制动带4上闸片之间的缓解间隙称为闸片间隙ε，制动鼓半径为R。制动杆9制动力臂为a，放大力臂为b。在带式制动装置缓解时，制动杆9将绕支点A转动，闸片间隙将由0逐步增大至ε，制动带8两端的位移：

△X＝ε*sin(α/2) (1)

2.制动杆9绕第一旋转点100转动时，制动力臂A转过的角度和放大力臂B转过的角度β一致，此时有：

△X＝ε*sin(α/2)＝A*sin(β) (2)

由此确定放大力臂B的端位移：

△Y＝B*sin(β)＝ε*sin(α/2)*B/A (3)

杠杆臂7绕铰支点第二旋转点200转动时，由于杠杆臂7与制动杆9有共同空间铰接点C，杠杆臂7上铰接点C的位移与制动杆9的端位移△Y相同。杠杆臂C点的力臂为C，杠杆臂7的偏转角θ，此时有：

△Y＝C*sin(θ) (4)

杠杆臂7端位移：

△Z＝D*sin(θ) (5)

3.如图1～2所示：当制动鼓4及闸片磨耗时，闸片间隙将增加△ε。由于带式制动装置为被动式，其蓄能弹簧输出力将减小，为了保证足够的制动力输出，需要设定极限的磨耗值εmax。当△ε达到εmax时，杠杆臂7端部将回退△Z’，其放大比例关系与上述计算方式相同。

如图3所示，与上述齿轨列车带式制动装置对应的是一种闸片间隙指示方法，该方法包括步骤：

S1:获取杠杆臂7的缓解行程ΔZ,所述缓解行程ΔZ为所述杠杆臂7的端位移；

S2:根据所述杠杆臂7的缓解行程和所述杠杆臂7的力臂D计算出所述杠杆臂7的偏移角θ，所述杠杆臂7的力臂D为所述杠杆臂7的固定端到活动端的直线距离，

θ＝arcsin(ΔZ/D)；

S3:根据所述杠杆臂7的偏移角θ和所述杠杆臂7的力臂D和力臂C，计算出与所述杠杆臂7铰接的制动杆的端位移ΔY，所述杠杆臂7的力臂C为所述杠杆臂7的固定端到所述杠杆臂7与所述制动杆9的铰接处的直线距离，

ΔY＝ΔZ*C/D；

S4:根据所述制动杆9的端位移ΔY及所述制动杆9的力臂B，计算出所述制动杆9的偏移角β，所述制动杆9的力臂B为所述制动杆9的转动端到所述杠杆臂7与所述制动杆9的铰接处的直线距离，

ΔY＝B*sinβ；

β＝arcsin(ΔY/B)＝arcsin(ΔZ*C/(D*B))；

S5:根据所述制动杆9的偏移角β和所述制动杆9的力臂B和制动力臂A,计算出制动带8两端的位移ΔX，所述制动杆9的力臂A为所述制动杆9的转动端到所述制动杆9与所述制动带8的连接处的直线距离，

ΔX＝ΔY*A/B＝ΔZ*C*A/(D*B)；

S6:根据所述制动带8两端的位移ΔX与制动包角α，计算出闸片间隙ε，所述闸片间隙ε为制动鼓与所述制动带上闸片之间的缓解间隙，

ΔX＝ε*sin(α/2)，

上述方法中的端位移指的是活动端移动的直线距离，比如杠杆臂7的端位移是指缓解时，杠杆臂的活动端移动的直线距离。

如图1～2所示，制动鼓4设有轮缘，且带式制动装置为轴装方式，无法直接观察到闸片间隙ε，根据本发明的放大原理，仅需增加一个间隙指示单元3，即可在车辆一侧量化观测闸片间隙，其中间隙指示单元3可以与调节螺杆5重合设置。

如图1～2所示，调节螺杆5安装在安装座上，调节螺杆5的长度根据△Z设定，调节销6通过螺纹安装在调节螺杆5上，并根据一次允许的回退行程△Z’定位，调节销6通过定位螺母锁紧在调节螺杆5上。杠杆臂7端部装有所述止挡头，当止挡头与调节销6接触，则需进行闸片间隙的调整，该间隙指示方法简单易行，可为齿轨车辆的日常维护和行车安全带来显著的效益。

最后需要说明的是，上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (2)

1.一种齿轨列车带式制动装置间隙指示方法，齿轨列车带式制动装置包括杠杆臂、制动杆，所述杠杆臂通过杠杆臂安装销固定在齿轨转向架驱动构架上构成转动副，所述制动杆通过制动杆安装销固定在齿轨转向架驱动构架上，制动杆制动端与制动带通过销钉铰接，制动杆与杠杆臂为空间铰接点，制动杆在蓄能弹簧或缓解闸缸的作用下绕制动杆安装销转动；其特征在于，该方法包括步骤：

S1:获取杠杆臂的缓解行程ΔZ，所述缓解行程ΔZ为所述杠杆臂的端位移；

S2:根据所述杠杆臂的缓解行程和所述杠杆臂的力臂D计算出所述杠杆臂的偏移角θ，所述杠杆臂的力臂D为所述杠杆臂的固定端到活动端的直线距离，

θ＝arcsin(ΔZ/D)；

S3:根据所述杠杆臂的偏移角θ和所述杠杆臂的力臂D和力臂C，计算出与所述杠杆臂铰接的制动杆的端位移ΔY，所述杠杆臂的力臂C为所述杠杆臂的固定端到所述杠杆臂与所述制动杆的铰接处的直线距离，

ΔY＝ΔZ*C/D；

S4:根据所述制动杆的端位移ΔY及所述制动杆的力臂B，计算出所述制动杆的偏移角β，所述制动杆的力臂B为所述制动杆的转动端到所述杠杆臂与所述制动杆的铰接处的直线距离，

ΔY＝B*sinβ；

β＝arcsin(ΔY/B)＝arcsin(ΔZ*C/(D*B))；

S5:根据所述制动杆的偏移角β和所述制动杆的力臂B和制动力臂A，计算出制动带两端的位移ΔX，所述制动杆的力臂A为所述制动杆的转动端到所述制动杆与所述制动带的连接处的直线距离，

ΔX＝ΔY*A/B＝ΔZ*C*A/(D*B)；

S6:根据所述制动带两端的位移ΔX与制动包角α，计算出闸片间隙ε，所述闸片间隙ε为制动鼓与所述制动带上闸片之间的缓解间隙，

ΔX＝ε*sin(α/2)，

2.根据权利要求1所述的一种齿轨列车带式制动装置间隙指示方法，其特征在于，还包括步骤，

比较所述闸片间隙的变化值Δε与所述闸片间隙的变化阈值Δε_max，如果Δε＝Δε_max，则控制杠杆臂回退距离ΔZ’，其中所述闸片间隙的变化阈值Δε_max为设定值。

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