CN209115577U - 具有在线制动性能检测的夹钳制动单元 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有在线制动性能检测的夹钳制动单元，包括连接杆组成、位移传感器和制动缸组成，制动缸组成包括缸体、上盖、鞲鞴和闸调器，缸体与上盖组成封闭腔体，鞲鞴与缸体内壁滑动配合，上盖与鞲鞴之间设有充气口，充气口充入的气体驱动鞲鞴及闸调器平动；连接杆组成与位移传感器分别置于缸体两侧，其中连接杆组成与闸调器固定连接，连接杆组成一端穿过缸体和闸调器，位移传感器一端固定于缸体外壁，位移传感器另一端穿入缸体，并与连接杆组成配合，检测闸调器位移。本实用新型采用内置传感器来检测闸片的磨损状态，实现实时在线监控制动性能，辅助检修人员对机车制动状态的全面掌控，减少其误判、漏判的可能性。

Description

具有在线制动性能检测的夹钳制动单元

技术领域

本实用新型涉及一种铁路机车基础制动技术领域，具体说是一种连具有在线制动性能检测的夹钳制动单元。

背景技术

随着我国铁路机车的不断提速，机车车辆对车辆安全的要求也越来越高。而铁路机车基础制动单元是保障车辆安全的重要部件，制动闸片是列车制动系统的重要组成部件，直接影响动车组制动性能。用制动夹钳使闸片夹紧安装在车轴或车轮辐板上的制动盘，机车制动时通过基础制动单元闸瓦（闸片）与轮对之间的机械摩擦产生制动力，用于保证列车在紧急制动时能在规定的制动距离内停车。

目前，基础制动主要采取夹钳制动与踏面制动两种方式。夹钳制动单元的主要组成部分由制动缸、制动杠杆、杠杆吊座和闸片托，制动夹钳单元借助三点支撑固定在车辆的转向架上，通过关节轴承与构架相连。列车施加制动时,闸片与车轮之间摩擦并伴随着自身的磨耗。当闸片磨耗至极限时会使机车制动系统变得不可靠，因此闸片需经常更换。所有的制动夹钳单元都有内置的自动闸片加些调整器（闸调器）。闸调器有足够的调整量，以便不需要拆卸其他部件就能替换磨损的闸片。制动夹钳单元能保证运动所需的灵活性，并且通过常用工具就可快速、简便地更换部件。

而对于闸片磨耗状态目前还主要依靠列检人员的线下作业检测，工作强度大、效率低、并且由于人员主观判定因素造成漏判、误判可能性较大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种具有在线制动性能检测的夹钳制动单元，采用内置传感器来检测闸片的磨损状态，实现实时在线监控制动性能，辅助检修人员对机车制动状态的全面掌控，减少其误判、漏判的可能性。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种具有在线制动性能检测的夹钳制动单元，其特征在于：包括连接杆组成、位移传感器和制动缸组成，所述制动缸组成包括缸体、上盖、鞲鞴和闸调器，所述缸体与上盖组成封闭腔体，鞲鞴和闸调器置于缸体内部，鞲鞴与缸体内壁滑动配合，上盖与鞲鞴之间设有充气口，充气口充入的气体驱动鞲鞴及闸调器平动；所述连接杆组成与位移传感器分别置于缸体两侧，其中连接杆组成与闸调器固定连接，连接杆组成一端穿过缸体和闸调器，所述位移传感器一端固定于缸体外壁，位移传感器另一端穿入缸体，并与连接杆组成配合，检测闸调器位移。

在上述方案的基础上，形成新的技术方案：所述鞲鞴位于闸调器正上方，鞲鞴的楔形面与闸调器接触，鞲鞴竖向运动驱动闸调器水平运动，闸调器与缸体内壁之间设有复原弹簧，鞲鞴一侧设有复位的塔簧。

在上述方案的基础上，形成新的技术方案：所述连接杆组成包括调整螺杆和支持拐，所述调整螺杆为阶梯圆杆，调整螺杆一端穿过支持拐中心通孔，并与调整螺母螺纹配合，所述调整螺母与支持拐之间设有碟簧，所述调整螺杆与支持拐之间设有力值传感器，调整螺杆上承载的轴向力由力值传感器测试，所述调整螺杆的另一端设有台阶深孔，台阶深孔的台阶处设置绝缘环与磁环。

在上述方案的基础上，形成新的技术方案：所述支持拐的中心通孔为阶梯孔，所述力值传感器置于阶梯孔内，力值传感器一端与阶梯面配合，另一端由齿端盘内侧压紧，齿端盘外侧与调整螺杆阶梯面配合，齿端盘具有沿调整螺杆轴向的弹性变形补偿，齿端盘边沿通过固定螺栓与支持拐连接, 固定螺栓对齿端盘周向与轴线方向位置限定，调整螺杆穿过力值传感器与齿端盘。

在上述方案的基础上，形成新的技术方案：所述调整螺母与支持拐的配合面上设有防尘圈。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

（1）本实用新型中的夹钳制动单元，包括内置的连接杆组成，在连接杆组成的调整螺杆上设置力值传感器和磁环，配额和位移传感器，可实现监测机车闸片与轮对之间的作用力值以及两者相对行程，监控制动闸瓦磨耗情况，避免闸片磨耗过度损耗，监测机车制动性能，保证制动机构安全可靠；

（2）本实用新型中的夹钳制动单元，通过监控系统实时了解制动闸瓦磨耗情况，避免了列检人员线下作业而产生劳动强度大，因主观原因对闸瓦误检、错判风险；

（3）本实用新型中的夹钳制动单元，位移传感器内置于制动单元内部，避免了转向架恶劣工况对传感器精度、寿命造成影响；可同时兼容现有国内外主流基础制动装置，通用性及适用性较强。

附图说明

图1是本实用新型的结构组成示意图；

图2是本实用新型中连接杆组成的结构示意图；

图3是图2中D处局部放大图；

图4是图2中B处局部放大图；

图5是图2中C处局部放大图；

图中：1、支持拐，2、调整螺杆，3、力值传感器，4、齿端盘，5、固定螺栓，6、绝缘环，7、磁环，8、调整螺母，9、弹性圆柱销，10、防尘圈，11、碟簧，12、连接杆组成，13、闸调器，14、前盖，15、活塞，16、缸体，17、复原弹簧，18、位移传感器，19、密封圈，20、充气口，21、上盖，22、鞲鞴，23、塔簧。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

附图1为具有在线制动性能检测的夹钳制动单元结构组成示意图，该装置为一种基础制动夹钳单元，主要用于城规、轻轨、动车组列车等基础制动，具体包括连接杆组成12、位移传感器18和制动缸组成，制动缸组成包括缸体16、上盖21、鞲鞴22和闸调器13，缸体16与上盖21组成封闭腔体，鞲鞴22和闸调器13置于缸体16内部，鞲鞴22位于闸调器13正上方，鞲鞴22的楔形面与闸调器13接触，鞲鞴22与缸体16内壁滑动配合，上盖21与鞲鞴22之间设有充气口20，充气口20充入的气体驱动鞲鞴22及闸调器13平动，鞲鞴22竖向运动驱动闸调器13水平运动，闸调器13与缸体16内壁之间设有复原弹簧17，鞲鞴22一侧设有复位的塔簧23。

本实用新型的改进之处在于，在缸体16的两侧增设了连接杆组成12与位移传感器18，其中连接杆组成12置于缸体16左侧，位移传感器18置于缸体16右侧，其中连接杆组成12与闸调器13固定连接，连接杆组成12一端穿过缸体16和闸调器13，在闸调器13左右平动的同时，带动连接杆组成12左右平动，位移传感器18一端固定于缸体16外壁，位移传感器18另一端穿入缸体16，并与连接杆组成12配合，检测闸调器13位移。

附图2-3为连接杆组成的结构示意图，主要包括支持拐1、调整螺杆2、调整螺母8、碟簧11、防尘圈10、力值传感器3、固定螺栓5、弹性圆柱销、齿端盘4、绝缘环6、磁环7，调整螺杆2为阶梯圆杆，调整螺杆2一端穿过支持拐1中心通孔，并与调整螺母8螺纹配合，调整螺母8与支持拐1之间设置碟簧11，调整螺杆2与支持拐1之间设有力值传感器3，调整螺杆2上承载的轴向力由力值传感器3测试，调整螺杆2的另一端设有台阶深孔，台阶深孔的台阶处设置绝缘环6与磁环7，用于传感器波导管伸入穿过，如附图4所示。力值传感器3与调整螺杆2之间串联连接用于检测施加制动时连接杆组成端输出力值，力值传感器3一端与支持拐1之间有螺栓固定，另一端由齿端盘4压紧，其中碟簧11提供压力。

如附图3所示，支持拐1的中心通孔为阶梯孔，力值传感器3置于阶梯孔内，力值传感器3一端与阶梯面配合，另一端由齿端盘4内侧压紧，齿端盘4外侧与调整螺杆2阶梯面配合，齿端盘4具有沿调整螺杆2轴向的弹性变形补偿，齿端盘4一端与支持拐1形成孔轴配合，齿端盘端面与支持拐设有一段距离B，用于补偿系统弹性变形量；齿端盘4边沿通过固定螺栓5与支持拐1连接, 固定螺栓5对齿端盘4周向与轴线方向位置限定，调整螺杆2依次穿过齿端盘4、力值传感器3、支持拐1、碟簧11、调整螺母8。

如附图5所示，调整螺杆2端部与调整螺母8端部设有通孔，通过碟簧11压紧、齿端盘4与调整螺杆2伞齿面锁紧，调整螺杆2端部与调整螺母8端部通孔同轴，并由弹性圆柱,9固定连接，弹性圆柱销9垂直调整螺杆2轴线。

调整螺母8与支持拐1的配合面上设有防尘圈10，防尘圈10为O型密封圈，安装于于调整螺母与支持拐之间，用于防尘。通过调整调整螺母8，可使调整螺杆2旋转，用于闸瓦检修更换时调节闸瓦与轮对之间的间隙。

上述的位移传感器18可选择为磁致伸缩式位移传感器。

夹钳制动单元具体制动方式：压缩气体由上盖21的充气口20充入，进入鞲鞴22与上盖21之间腔体；压缩气体推动鞲鞴22压缩塔簧23、鞲鞴22楔形面推动闸调器13的轴承、闸调器13压缩复原弹簧17，使闸调器13带动连接杆组成12向连接杆组成12方向移动；位移传感器18安装于缸体16后端；连接杆组成12的另一端通过杠杆与闸片连接（图1中未标出），连接杆组成12推动杠杆组成使闸片压紧轮对制动盘，闸片与制动盘之间摩擦力行程对车轴的摩擦阻力矩，使列车实现制动停车。

夹钳制动单元检测闸片磨耗量的方法：

（1）连接杆组成的磁环相对于位移传感器组成波导管产生相对位移L1，位移传感器记录此位移值；

（2）力值传感器显示力值为F为连接杆组成轴端输出力值,制动杠杆倍率为N,机械传动效率为η，闸片与制动盘之间摩擦力为μ，制动力作用点与轮轴之间距离为R；

（3）计算单侧闸片制动力F闸=F×N×η；

（4）计算单侧闸片摩擦阻力矩为M=F闸×μ；

（5）闸片与制动盘之间相对运动使闸片发生磨耗，磨耗量为△S；

（6）制动完成后排空缸体内气体，塔簧推动鞲鞴、复原弹簧推动闸调器使连接杆组成复位，此时连接杆组成回退位移为L2，位移传感器记录此位移值

（7）得到闸片磨耗量S=L2-L1。

本实用新型的一种新型基础制动装置，位移传感器内置于制动单元内部，避免了转向架恶劣工况对传感器精度、寿命造成影响；本实用新型可检测机车制动时，闸片与轮对之间的作用力值，保证制动机构安全可靠；并且本实用新型可在线监测制动闸瓦磨耗情况，避免了列检人员线下作业而产生劳动强度大，因主观原因对闸瓦误检、错判风险。

以上实用新型所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思及原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属本实用新型保护的范围。

Claims (5)

1.一种具有在线制动性能检测的夹钳制动单元，其特征在于：包括连接杆组成（12）、位移传感器（18）和制动缸组成，所述制动缸组成包括缸体（16）、上盖（21）、鞲鞴（22）和闸调器（13），所述缸体（16）与上盖（21）组成封闭腔体，鞲鞴（22）和闸调器（13）置于缸体（16）内部，鞲鞴（22）与缸体（16）内壁滑动配合，上盖（21）与鞲鞴（22）之间设有充气口（20），充气口（20）充入的气体驱动鞲鞴（22）及闸调器（13）平动；所述连接杆组成（12）与位移传感器（18）分别置于缸体（16）两侧，其中连接杆组成（12）与闸调器（13）固定连接，连接杆组成（12）一端穿过缸体（16）和闸调器（13），所述位移传感器（18）一端固定于缸体（16）外壁，位移传感器（18）另一端穿入缸体（16），并与连接杆组成（12）配合，检测闸调器（13）位移。

2.根据权利要求1所述的具有在线制动性能检测的夹钳制动单元，其特征在于：所述鞲鞴（22）位于闸调器（13）正上方，鞲鞴（22）的楔形面与闸调器（13）接触，鞲鞴（22）竖向运动驱动闸调器（13）水平运动，闸调器（13）与缸体（16）内壁之间设有复原弹簧（17），鞲鞴（22）一侧设有复位的塔簧（23）。

3.根据权利要求1或2所述的具有在线制动性能检测的夹钳制动单元，其特征在于：所述连接杆组成（12）包括调整螺杆（2）和支持拐（1），所述调整螺杆（2）为阶梯圆杆，调整螺杆（2）一端穿过支持拐（1）中心通孔，并与调整螺母（8）螺纹配合，所述调整螺母（8）与支持拐（1）之间设有碟簧（11），所述调整螺杆（2）与支持拐（1）之间设有力值传感器（3），调整螺杆（2）上承载的轴向力由力值传感器（3）测试，所述调整螺杆（2）的另一端设有台阶深孔，台阶深孔的台阶处设置绝缘环（6）与磁环（7）。

4.根据权利要求3所述的具有在线制动性能检测的夹钳制动单元，其特征在于：所述支持拐（1）的中心通孔为阶梯孔，所述力值传感器（3）置于阶梯孔内，力值传感器（3）一端与阶梯面配合，另一端由齿端盘（4）内侧压紧，齿端盘（4）外侧与调整螺杆（2）阶梯面配合，齿端盘（4）具有沿调整螺杆（2）轴向的弹性变形补偿，齿端盘（4）边沿通过固定螺栓（5）与支持拐（1）连接, 固定螺栓（5）对齿端盘（4）周向与轴线方向位置限定，调整螺杆（2）穿过力值传感器（3）与齿端盘（4）。

5.根据权利要求4所述的具有在线制动性能检测的夹钳制动单元，其特征在于：所述调整螺母（8）与支持拐（1）的配合面上设有防尘圈（10）。