CN1843821A - 带阻尼减振的补偿式货车无级空重车自动调整装置 - Google Patents

Abstract

“带阻尼减振的补偿式货车无级空重车自动调整装置”涉及货车制动领域。原有制动系统无法大幅度降低空车制动缸空气压力。该发明利用传感阀的控制部14和补偿部15配合调整阀12分别调整制动缸和降压风缸空气压力的技术方法。在不改变我国货车原有制动系统的情况下从空车到重车由小到大无级调整制动缸空气压力，大幅度降低空车制动缸空气压力。本发明了减振弹簧复位、空气阻尼减振、制动压力自锁测重抑制盘17，完全消除车辆行走期间振动对抑制盘测重的影响，测重准确、使列车制动时抑制盘和传感阀的工作状态和静态一样。本装置使空重混编列车制动率接近一致，有效减小混编列车车辆之间的纵向冲击力，有效防止擦轮及列车分离事故。

Description

带阻尼减振的补偿式货车无级空重车自动调整装置

技术领域

本发明涉及铁路货车空气制动领域，是随货车载重变化无级自动调整制动缸空气压力的货车制动自动调整装置。

技术背景

前苏联、德国、日本、美国等均有不同型式的空重车自动调整装置，尤其以前苏联运用最广。这些空重车装置分两级、多级和无级自动调整，有的曾在我国安装试用过，由于不适合中国货车的客观条件，装车运用后很快损坏而被淘汰。有的不能与两压力直接作用制动控制阀匹配、难予推广，因此我国货车通常使用的仍是人工手动两级空重车转换机构，运用中时有漏调、错调而导致车轮抱死滑行，随着铁路运输和货车制造技术的发展，货车的载重增加、自重减少，空重比愈来愈大，两级空重车装置由于空车及部分载荷下的车辆制动率太高，一但轮轨粘着系数随气候和环境变化而降低即造成车轮踏面擦伤，货车车轮擦伤事故愈来愈多。随着混编、重载、长大货物列车的发展和列车运行速度的提高，由于制动率的不一致，车辆纵向冲击力加大，钩缓事故也急剧增多，危及行车安全、增加维修工作量和运输成本。

本发明的目的在于提供一种不受列车行走振动影响的精确测重的调整范围大的无级货车空重车自动调整装置。近几年出现的货车空重车调整装置制动缸和降压风缸的空气压力无法分别调整，降压风缸的压力始终低于制动缸的压力，很难降低空车制动缸的空气压力。为了降低空车制动缸的压力不得不改变原有货车的制动系统去增加降压风缸的容积，因此降低空车制动缸的压力受到了限制。而且以往的无级货车空重车自动调整装置所用的测重抑制盘无法解决列车运行时车体垂直振动而产生的偏差，该偏差使制动缸压力偏差高达-25％-+25％，严重影响了“无级调整”的效果。

发明内容

带阻尼减振的补偿式货车无级空重车自动调整装置空气制动机系统组成，见附图1。

本专利发明了制动缸10和降压风缸16的空气压力可以分别控制的技术方法。该技术方法完全解除了传统的空气制动机系统降压风缸空气压力只能等于或低于制动缸空气压力的相关关系，在不改变我国货车原有的两压力制动系统的配置的情况下，利用传感阀的控制部14和传感阀补偿部15配合调整阀12分别控制制动缸和降压风缸的空气压力。当空车制动缸空气压力降低时，降压风缸的空气压力升高，相互补偿，使空车或非重车制动时制动缸和降压风缸吸纳的空气量总合与重车制动缸吸纳的空气量保持一致。因此降低空车制动缸压力不再受降压风缸容积的限制，可以按需求设计空车制动缸压力，使空车、重车制动缸的空气压力比达到或接近空车、重车的重量比，从而保证混编列车各个车辆的制动率接近一致。同时保证重车和非重车副风缸的空气压力相同，完全满足120制动控制阀的工作要求。

本专利还发明了阻尼减振、制动自锁抑制盘17，完全消除了车辆行走期间车体振动对抑制盘测重的影响和对传感阀触杆的敲击，使列车制动时抑制盘和传感阀的工作状态完全和静态一样。

本发明完全可以取代人工手动两级空重车转换机构和安全阀，也完全可以消除人们对无级自动调整装置测重不准的担心，使无级自动调整装置更准确、更可靠。既保证车辆在空车及不同载重下有足够的制动能力，而制动能力又不至过大而超过车辆轮轨粘着力，有效地减少擦轮事故，同时改善列车制动系统的制动、缓解性能，减少列车纵向冲击力，满足列车扩编重载和列车提速的需要，提高列车运行的安全。

本发明与现有技术相比有如下优点：

1.本装置能与两压力直接作用制动机良好匹配，空车及不同载重工况下的副风缸的平衡压力相同；

2.阻尼减振、制动自锁抑制盘称重准确，完全消除了车体振动情况下制动时抑制盘、传感阀之间的相互影响，可以取代前一代的抑制盘阀座支架，使无级调整更精确；

3.降低了空车和部分载重下的制动缸压力和车辆制动率，使不同载重车辆制动率比较均匀，可减少混编列车车辆之间制动时的纵向冲击力，保证货物安全，减少钩缓故障和列车分离事故；

4.空车和不同载重下的车辆制动力不至过高，小于车辆轮轨粘着力，可大大减少车辆擦轮事故，显著地减少车轮的非正常消耗及车辆维修工作量，提高车辆利用率和运输效率，大大减少因车轮擦伤带病运行对钢轨轨头、桥梁、路基及车辆轴承的损害，提高行车安全性；

5.本装置安装位置合理，车体和转向架之间无管路和机械连接，车辆架修时无需拆卸任何部件即可将车体架起与转向架分离，受车辆运行的侧滚、过弯道车体倾斜、货物偏载等影响小；

6.本装置能适应各类型车辆，通用性强，旧车改造不需要改变原制动系统风缸的配置；

7.本装置结构简单、运用可靠、磨损件少、维修量小，检修周期长；

8.本装置的推广运用将给铁路带来巨大的经济效益和社会效益。

附图说明

本说明书共有8幅附图，它们是：

图1带阻尼减振抑制盘的补偿式货车无级空重车自动调整装置的空气制动机系统组成简图

图2为本发明触板安装示意图；

图3为本发明阻尼减振抑制盘安装测重示意图

图4为本发明阻尼减振抑制盘构造示意图

图5为本发明传感阀外形及内部构造示意图

图6为本发明调整阀外形及内部构造示意图

图7带阻尼减振抑制盘的补偿式货车无级空重车自动调整装置内部结构原理图(无制动或缓解)

图8带阻尼减振抑制盘的补偿式货车无级空重车自动调整装置内部结构原理图(制动升压阶段)

具体实施方式

带阻尼减振的补偿式货车无级空重车自动调整装置系统，见附图1。图中虚线部分是原两压力制动机系统的设备其组成主要有副风缸4、制动缸10、降压风缸16、制动控制阀9、和列车管6，它们均不用改装。本装置只有六个部件：调整阀12、阀座抑制盘支架13、传感阀控制部14、传感阀补偿部15、阻尼减振抑制盘17和触板18。其中传感阀的控制部14和补偿部15为一个整体，安装在阀座支架13上。阀座支架和抑制盘支架是由精密铸造制成的一个整体。管路连接方式是由制动控制阀9的制动孔出口(指制动情况下，以下均相同)分成两路：一路进入调整阀TA入口，经调整阀TB出口再进入制动缸10，同时进入传感阀控制部K1入口至控制部的下腔，控制部下腔的空气压力与制动缸一致；另一路进入传感阀补偿部的B1入口至补偿部的下腔，补偿部的下腔空气压力与制动控制阀出口的空气压力一致。控制部出口K2连接到调整阀的TC接口，补偿部的出口B2连接到降压风缸16。

下面分别叙述各个部件：

触板18是用来代表货车枕簧底部位置的一个基准点。它安装在抑制盘触头的正下方，与转向架弹簧底座相对高度差始终保持不变的一个高程点，与车辆荷载大小无关。触饭安装结构形式随车体和转向架的形式而定。三大件转向架触板安装采用横跨梁法，横跨梁两端安装在转向架侧架上。见附图2

阻尼减振抑制盘17(以下简称抑制盘)安装在阀座支架13上，阀座支架13用来安装抑制盘和传感阀，并与连接管路的法兰接头连接。阀座支架13用四个螺栓紧固在车体中梁中间。抑制盘的顶部为圆盘42，中部为活塞35，连接着触杆34和触头31。活塞35穿过支架可以在支架孔内上下移动。在货车空载时圆盘42的下平面落在支架13的顶部。调整六方触头31高度距触板18 1～2mm。当货车装载少量(约5％)货物以后，触头顶住触板，抑制盘17的高度不再改变。而阀座13随着载荷的增加继续下沉，阀座支架顶端就离开抑制盘，抑制盘17与支架13顶端的距离Δh就等于货车枕簧被压缩的距离，也就准确地反应了货车载荷(见附图3)。

但是货车在行走的过程中是振动的，这就使抑制盘测重产生偏差，这个偏差会使制动缸的制动压力最大偏差约-25～+25％，严重影响了测重的准确性。本发明解决了这一问题。阻尼减振抑制盘的构造，见附图4。阻尼减振抑制盘由圆盘42、活塞35、触杆34、触头31及减振弹簧36组成。触杆34上端安装在活塞的中空孔内可在孔内上下移动；触杆上端头直径稍大，触杆下端有螺纹可供安装丝堵58和六方触头31用以调整触杆的长度。活塞和触杆间有压力弹簧36连接，丝堵58是用来预紧减振弹簧的，预紧力要稍大于活塞的重量，保证抑制盘的高度不变。活塞上部用螺纹连接着圆盘42。活塞穿过阀座支架13的孔，触头对准触板。空载时抑制盘落在支架顶端，抑制盘下面带有管状防尘罩。抑制盘支架13上部有一个阻尼缸，底部和侧面跟支架13连成一体，顶部安装支架顶盖45形成一个密闭的气缸。靠近活塞处上下各有一个Y型橡胶圈44和47将阻尼缸密封。橡胶圈46将阻尼缸分成上下两个密封腔。当阀座13随车体垂直振动时，触头31触杆34首先将触板的推力传递给减振弹簧36，弹簧被压缩将推力传递给活塞35，活塞产生位移阻尼缸上腔空气被压缩，下腔空气被膨胀就产生阻力制止活塞位移，支架振动的绝大部分位移转换成减振弹簧的位移，抑制盘达到减振的目的。活塞上的阻尼螺孔39允许上下腔的空气缓慢的流动，静态时抑制盘的触头总可以落在触板上。

振动情况下产生偏差的另一个原因是制动时传感阀触杆对抑制盘的推力引起的，特别是制动缸压力较高时最容易出现这种情况。本专利特别设计的制动自锁机构，解决了这个问题。自锁机构安装在对称的两个自锁缸内。自锁缸的缸体也跟支架13连成一体，自锁机构由闸片57、夹紧机构鞲鞴54、复位弹簧55、模板53、O型密封橡胶圈49和夹紧机构端盖50组成。在模板和夹紧机构端盖之间形成一个密封腔。设计巧妙之处在于在支架内有气路连接密封腔。制动时压力空气进入密封腔推动鞲鞴54，一对闸板紧紧将活塞锁住，使动态情况下抑制盘和传感阀的工作状态完全和静态一样。缓解时复位弹簧将鞲鞴复位，抑制盘恢复测重状态。

传感阀是由除压力弹簧59以外构造完全一致的控制部和补偿部组成，见附图5。各自有独立的鞲鞴、止回阀、触杆、压力弹簧和橡胶密封件，即一体双部。传感阀的外形及内部构造见图5。控制部的入口为K1，出口为K2，补偿部的入口为B1，出口为B2。传感阀与调整阀一起组成一个调整系统。根据抑制盘离阀座支架的高度也就是车辆载重枕簧被压缩的位移控制进入制动缸的空气压力。制动缸空气压力空车位最小，并随车辆载重的增加而增加，最后升至重车位压力。传感阀的补偿部根据抑制盘离阀座支架的高度去控制进入降压风缸的空气压力，在空车位时最大，并随着车辆载重的增加而减小，最后降为零。其工作原理如下：传感阀控制部14，由弹簧档圈66、弹簧座67、止回阀弹簧68、Y型密封圈69、止回阀70、鞲鞴71、弹簧档圈72、触杆73等构成，可上下移动的鞲鞴触杆组件，由阀盖65、O型阀密封圈64、￥形密封圈61、阀体63组成外体，60为弹簧档圈，62为矩形密封圈、鞲鞴71上的Y形密封圈69将阀内空间分为上下腔，在压力弹簧59的作用下鞲鞴71及触杆处于最下端位置，鞲鞴上腔通过触杆73内的通气孔与大气相通。在止回阀弹簧68的作用下，止回阀70处于关闭状态。当压力空气进入鞲鞴71的下腔，随着空气压力增加压力增加推动鞲鞴触杆组件上移，同时压缩压力弹簧59，触杆73上移过程中，其径向排气孔移过Y型密封圈以后，鞲鞴上腔排向大气的通道被关闭，当下腔空气压力增加到一定值时，触杆73上移至与抑制盘17接触受阻，这时下腔空气压力继续增加，鞲鞴71上移，止回阀70被触杆73的下端顶离阀口，下腔压力空气通过开启的止回阀阀口进入上腔，直至调整阀关闭，传感阀鞲鞴上下作用力相等，最后止回阀又重新关闭。当下腔的空气压力降低时，鞲鞴71带动触杆73一起下移，接近最下端位置时，上腔的压力空气经触杆73内的排气孔排向大气。车辆载重越多，抑制盘离控制阀触杆的距离就越大；触杆向外伸出的越多，压力弹簧59被压缩的就越大；压力弹簧59被压缩的越大，下腔推开止回阀所需的压力就越大，制动缸的压力也就越高。我们只要做到压力弹簧59的弹性模量与货车多级刚度枕簧的弹性模量保持相关关系就可以做到使进入制动缸10的空气压力随着车辆载重的增加而增加。当货车满载时传感阀触杆顶不到抑制盘，止回阀就打不开，制动风缸的压力就最大。传感阀控制部14与调整阀12一起控制进入制动缸的空气压力。(传感阀补偿部14的结构工作原理与控制部一样，不再重复。不同的是随着货车载重的增加止回阀开启的就越晚，进入降压风缸的空气就越少，当货车满载时传感阀触杆顶不到抑制盘，止回阀不会开启，降压风缸的压力就是零。)这样在车辆空车或部分载重情况下，制动时副风缸8的空气压力与全重车时的压力接近一致。

调整阀12的外形及结构组成，见附图6。调整阀12的TA入口通过管路与制动控制阀9的制动孔相通；同时也与传感阀补偿部的入口B1相连通至传感阀的下腔。调整阀12的TB孔经阀管座通过管路与制动缸10相连，同时与传感阀控制部的入口K1相连，通至传感阀的下腔。调整阀12的TC孔经管路与传感阀控制部上腔的K2出口相连。调整阀12的构造由阀体89、压力弹簧90、止回阀91、止回阀弹簧74、Y型密封圈75、鞲鞴76、密封孔垫77、膜板78、阀盖79、后堵80、O形密封圈81、Y型密封圈82、鞲鞴杆83、显示压力弹簧84、Y型密封圈85、显示牌86、销钉87、螺栓88及三角密封垫89组成。在缓解无压力空气时，在压力弹簧90作用下，鞲鞴76处在最上端位置，带动止回阀91离开下面的阀口，止回阀91处于开启状态，TA至TB畅通。当经TC进入膜板78上方的空气压力产生的推力大于鞲鞴76下方的压力弹簧90和压力空气的推力时，止回阀91随鞲鞴76下移，将其下的阀口封闭，即止回阀91关闭，使下端出口TB连通制动缸10的空气压力保持不变。阀盖79上面部件构成空重车显示器，缓解无气状态时，显示压力弹簧84将鞲鞴杆83推向最左边。显示牌86处于下垂位置，鞲鞴杆83右边通膜板78上方，左边通制动缸10。重车位制动时，鞲鞴杆83在制动缸10上腔压力推动下克服显示压力弹簧84的阻力后向右伸出，将显示牌86举起翻转90°，半重位时，翻转约45°，空车位时不动，处于下垂位置。显示牌86在制动时翻转的位置供列检人员判断制动故障。如果车辆在空车制动时，显示牌86翻转90°举起，说明制动缸10的空气压力是重车，必须即时检查排出制动系统故障，避免车轮抱死滑行事故。

阀管座调整阀阀管座11装在车体中部靠近制动缸10的车体边梁下方，用来安装调整阀12和与连接管路的法兰联接。

连接管路各阀之间的连接管路均采用无缝钢管，端部采用连接法兰和矩形密封圈密封。

车辆无制动或缓解时，见附图7，车辆制动控制阀9处于无气或缓解状态时，调整阀12内的止回阀91开启，空重位显示牌86处于下垂位置，制动缸10及其连通的管路空间经调整阀12和制动控制阀9的缓解通道通向大气。传感阀控制部14内鞲鞴71及触杆73处于最下端位置，止回阀70关闭，调整阀12的膜板78上方经TC孔和K2孔与传感阀14控制部鞲鞴71的上腔连通，再经触杆73内的中心孔通向大气。传感阀补偿部15的鞲鞴71和触杆73也处于最下端位置，止回阀70关闭；鞲鞴71下腔经B1孔和制动控制阀9的缓解通道通向大气；鞲鞴71上腔经B2孔与降压风缸16连通，并经触杆73的中心孔通大气。

车辆空车或部分载重位制动时，见附图8从制动控制阀9的制动孔出来的压力空气分两路，一路进入调整阀12的TA孔，一路进入传感阀补偿部15的B1孔。进入调整阀12的压力空气经开启的止回阀73进入制动缸10和传感阀控制部14的K1孔充气升压。进入传感阀控制部14的压力空气推动鞲鞴71和触杆73上移称重，当触杆73与抑制盘17接触受阻不动时，鞲鞴71继续上移，止回阀70被触杆73的下端顶开，下腔的压力空气穿过阀口进入鞲鞴71上腔，经K2孔和TC孔进入调整阀12的膜板78的上方，当此处空气压力增加到一定时推动鞲鞴76下移，直至止回阀91关闭为止，制动缸10的空气压力稳定不变。调整阀盖上的显示牌86空车位时处于下垂位置，半重位时翻转约45°，接近重车位时翻转至90°。进入传感阀补偿部15 B1孔的压力空气推动鞲鞴71压缩压力弹簧59，推动触杆73上移称重，触杆73内的径向排气孔移过密封圈61时，此鞲鞴71上腔的排气通道关闭。当触杆73与抑制盘17接触受阻不动后，鞲鞴71继续上移，止回阀70被触杆73的下端顶开，鞲鞴71下腔的压力空气进入上腔，再经B2孔进入降压风缸16充气，当鞲鞴71上下作用力达到平衡后，止回阀70重新关闭，降压风缸16的空气压力保持不变。

空车及部分载重位制动后，列车管增压缓解时，制动控制阀9的制动孔经阀内缓解通道与大气沟通，压力迅速下降。当该压力低于制动缸的压力时，调整阀的止回阀被顶开，制动缸及传感阀下腔的压力空气经调整阀12的TB、TA孔及连通制动控制阀的排气孔排出。调整阀摸板上部和传感阀控制部上腔的余气由触杆的排气孔排出，同时显示牌86落下。传感阀补偿部15连通管路的压力空气经制动控制阀9排向大气、压力下降，当该压力低于降压风缸16的空气压力时，传感阀补偿部15的止回阀70被降压风缸空气压力推开，降压风缸16的压力空气经补偿部的B2、B1孔至制动控制阀9的排气孔排向大气，同时鞲鞴71很快回复到原来的缓解状态，触杆73缩回，降压风缸16的压力空气经触杆58的排气孔排向大气。

全重车位制动时，由于传感阀控制部14和补偿部15的触杆71伸出后碰不到抑制盘17，其止回阀70始终关闭，压力空气不能进入降压风缸16和调整阀12的膜板78上方，调整阀12的止回阀91始终开放，制动缸10的空气压力完全受制动控制阀9控制。空重位显示牌86翻转90°显示重车位。

全重车位缓解时，制动缸10的压力空气沿来路返回经制动控制阀9内的缓解通道排向大气，空重位显示牌86落下，调整阀12传感阀14、15等又恢复到原来的缓解状态。

Claims (10)

1.带阻尼减振的补偿式无级货车空重车自动调整装置，其特征是：利用传感阀的控制部14和补偿部15配合调整阀12分别调整制动缸和降压风缸空气压力的技术方法。当空车制动缸空气压力降低时，降压风缸的空气压力升高，它们相互补偿，使空车或非重车制动时制动缸和降压风缸吸纳的空气量总合与重车制动缸吸纳的空气量保持一致。由六个部件：调整阀12、抑制盘阀座支架13、传感阀控制部14、传感法补偿部15、阻尼减振制动自锁抑制盘17和触板18组成。

2.根据权利要求1所属的调整装置，其特征是：阻尼减振制动自锁抑制盘17由抑制盘组件、阻尼缸、自锁缸组成，阻尼缸、自锁缸都在阀座支架13内。

3.根据权利要求2所述的调整装置，其特征是：所述的抑制盘组件由圆盘42、阻尼活塞35、减振弹簧36，触杆34、触头31、防尘丝堵40、触杆丝堵58组成。减振是通过给抑制盘增加空气阻力、弹簧吸纳触头振动位移的技术方法达到的。活塞在阀座支架13的阻尼缸内可上下缓慢移动，触杆34可以在活塞中孔内上下移动，预紧减振弹簧36的两端分别作用在阻尼活塞35和触杆丝堵58上，保持非振动情况下抑制盘下平面到触头的高度不变。

4.根据权利要求2所述的调整装置，其特征是：所述的阻尼缸由阀座支架13和顶盖45组成缸体，Y形密封圈44和47将阻尼缸封闭成密闭的气缸，由阻尼活塞35上的Y型密封圈46将阻尼缸分成上下两个密封气腔，阻尼孔39构成上下腔空气的唯一通道，使活塞可缓慢上下移动。圆盘42下面连着一个防尘套，套在阻尼缸上。

5.根据权利要求2所述的调整装置，其特征是：所述的自锁缸由阀座支架13和夹紧机构端盖50组成缸体，缸内自锁机构是由自锁机构闸片57、复位弹簧55、夹紧机构鞲鞴54、橡胶模板53、O形密封圈49等组成，所述的自锁缸的供气管路全部隐藏在阀座支架13内。

6.根据权利要求1所述的调整装置，其特征是：所述的传感阀控制部14和传感阀补偿部15它们是一个整体安装在阀座支架13上。所述的传感阀控制部14的K1孔通过管路与调整阀12的TB孔相连，也和制动缸10相连；控制部的K2孔与调整阀12的TC孔相连；所述的补偿部的B1孔与制动控制阀9相连，同时也与调整阀12的TA孔相连；补偿部B2孔与降压风缸10相连。

7.根据权利要求6所述的调整装置，其特征是：所述的传感阀14、15由鞲鞴触杆组件、压力弹簧59、阀体63和阀盖65组成。

8.根据权利要求7所述的调整装置，其恃征是：所述的鞲鞴触杆组件是将触杆73小端插入鞲鞴71内，以鞲鞴71另一端将弹簧档圈72装在触杆73小端的卡槽内，使触杆73与鞲鞴71连结起来，在鞲鞴71的阀口上依次安装止回阀70，止回阀弹簧68、弹簧座67和弹簧档圈66。

9.根据权利要求1所述的调整装置，其特征是：所述的调整阀12由阀体89、止回阀91、止回阀弹簧74、鞲鞴76、膜板78、阀盖79及空重车显示装置组成，所述的阀体89上有TA.TB.TC孔，该阀体89内有止回阀91，在所述的止回阀91上有止回阀弹簧74、鞲鞴76膜板78。

10.根据权利要求9所述的调整装置，其恃征是：所述的压力弹簧59的弹性模量是与货车枕簧的多级刚度的弹性模量相匹配，保证制动缸压力与货车重量成正比变化。

Images