CN209656303U - 一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于摩擦制动技术领域，具体涉及一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台。针对制动盘/片间的接触刚度对摩擦振动噪声行为具有较大影响等科学问题，本实用新型的技术方案是：试验台底座上还设置有列车盘式卡钳制动模块，所述列车盘式卡钳制动模块包括用于向制动盘施加制动力的摩擦块压板；所述摩擦块压板的上部连接有悬挂螺栓，所述悬挂螺栓顶部设置有刚度精确调节装置，所述刚度精确调节装置下方设置有用于连接试验台底座的卡钳安装板，所述卡钳安装板上设置有腰形孔，所述悬挂螺栓穿过腰形孔构成与卡钳安装板之间的可滑动连接，所述悬挂螺栓下端与卡钳安装板之间设置有弹簧。本实用新型适用于制动器制动性能的研究。

Description

一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台

技术领域

本实用新型属于摩擦制动技术领域，具体涉及一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台。

背景技术

制动性能测试试验台作为载运工具摩擦制动领域的关键试验设备，主要用于研究载运工具制动过程制动盘/片接触界面振动噪声及其磨损规律和摩擦热分布等，为各类制动器的制动性能优化提供准确的试验数据支撑。摩擦制动在常用制动和紧急制动中均可应用，也是安全停车的最后保障。随着国民经济的快速发展，载运工具往高速化纵深发展，尤其是在电气化列车领域，不断突破运营最高速度。而另一方面国家及社会层面均对运营安全及环保领域要求越来越高，高速列车运营过程摩擦制动过程产生的噪声及磨屑排放如何有效控制成为业内研究人员和工业企业面临的重大难题。因此，各类运载工具制动器在实际工程应用前，有必要通过试验方式对制动片摩擦块的形状或排布与摩擦界面自激振动、摩擦界面应力分布、摩擦热及其分布、摩擦力、制动盘/摩擦块等因素之间的关系进行研究。

现有的制动性能测试试验台一般具备负载模拟、驱动电机调速、制动模拟、振动及噪声和制动力信号采集与分析、制动盘/摩擦块热分布采集等功能。制动性能测试试验台的基本原理是采用惯性轮模拟载运工具的制动质量，并由电动机驱动惯性轴系转动，达到预设的制动盘转动速度后经气压或液压等方式对试件施加制动力，从而实现载运工具的动能与制动能量转换过程的模拟，最后进行制动相关的各类性能参数的采集与分析。

在摩擦制动性能测试中，由于制动盘与施加制动力的摩擦块之间的剧烈摩擦，会导致制动盘和施加制动力的制动装置发生共振。此外，制动盘/片间的接触刚度对摩擦振动噪声行为具有较大影响，有必要在列车盘式卡钳制动试验台中引入刚度可调装置以防止制动模块的共振及实现刚度的精确控制，从而研究不同接触刚度下界面摩擦振动噪声行为。

实用新型内容

针对在摩擦制动性能测试中，由于制动盘与施加制动力的摩擦块之间的剧烈摩擦，会导致制动盘和施加制动力的制动装置产生共振，以及制动盘/片间的接触刚度对摩擦振动噪声行为具有较大影响等科学问题，本实用新型提供一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台，其目的在于：防止制动模块的共振及实现刚度的精确控制，从而研究不同接触刚度下界面摩擦振动噪声行为。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台，包括试验台底座，所述试验台底座上设置有驱动装置、转轴和检测装置，所述转轴末端设置有制动盘，所述试验台底座上还设置有列车盘式卡钳制动模块，所述列车盘式卡钳制动模块包括用于向制动盘施加制动力的摩擦块压板，所述列车盘式卡钳制动模块上还设置有至少一个连接试验台底座的卡钳安装板；所述摩擦块压板的上部连接有悬挂螺栓，所述悬挂螺栓顶部设置有刚度精确调节装置，所述刚度精确调节装置下方设置有用于连接试验台底座的卡钳安装板，所述卡钳安装板上设置有腰形孔，所述悬挂螺栓穿过腰形孔构成与卡钳安装板之间的可滑动连接，所述悬挂螺栓下端与卡钳安装板之间设置有弹簧。

采用该技术方案后，在测试过程中，摩擦块压板挤压摩擦块对制动盘提供制动力。在摩擦制动的过程中，产生较大的振动。而设置的悬挂螺栓能够上下浮动，同时利用弹簧的压缩力缓动这种振动，从而避免列车盘式卡钳制动模块在制动盘切向上的过度振动及其引起自身的共振，且悬挂螺栓并不影响振动数据的真实性。此外，设置刚度精确调节装置并根据实际试验研究需要精确调整双边弹簧刚度，从而研究制动盘/片接触刚度对其制动性能的影响关系。

优选的，列车盘式卡钳制动模块包括中间支架和气缸Ⅰ，所述中间支架两端各铰接有一个支架，所述两个支架的一端分别与气缸Ⅰ的两端铰接，所述两个支架的另一端各铰接有一个摩擦块压板，所述摩擦块压板上通过螺栓连接有用于向制动盘侧面提供制动力的夹具，夹具表面设置有多个列车盘式卡钳制动模块摩擦块，所述中间支架上也设置有用于连接制动模块加载座的卡钳安装板。

采用该优选方案后，采用夹具与摩擦块压板分离的设计方式，同时在夹具上可安装不同形状及排布形式的列车盘式卡钳制动模块摩擦块，使得本实用新型的试验功能更为丰富，能够满足各类对比试验的需要。

进一步优选的，列车盘式卡钳制动模块和制动模块加载座之间设置有列车摩擦半径调整装置，所述列车摩擦半径调整装置包括摩擦半径调整装置支撑板，所述摩擦半径调整装置支撑板上设置有导轨，所述导轨上设置有滑槽，所述滑槽上连接有列车盘式卡钳制动模块安装座，所述列车盘式卡钳制动模块安装座与卡钳安装板连接，所述摩擦半径调整装置支撑板上还设置有用于推动列车盘式卡钳制动模块安装座往复运动的螺旋杆。

该优选方案中，通过导轨、滑槽和螺旋杆构成的直线驱动机构能够驱动列车盘式卡钳制动模块安装座直线运动，进而带动列车盘式卡钳制动模块整体直线运动，运动方向与制动盘的平面平行，从而实现列车盘式卡钳制动模块对制动盘施加制动力的位置调整，也即是调整了摩擦半径。

优选的，制动盘下方设置有磨屑收集装置。采用该优选方案后，能够对制动盘产生的磨屑进行收集，从而对磨屑进行分析。

优选的，驱动装置包括飞轮组，所述飞轮组为组合式飞轮组。该优选方案采用组合式飞轮组，可根据实际模拟对象的惯量大小增加或减少飞轮数量，相比于传统的转动惯量大小固定式的制动性能测试试验台，本实用新型对惯量的适应范围更大，所能模拟的对象范围越广。

优选的，检测装置包括转速传感器、扭矩传感器、三向力传感器、传声器、热成像仪或振动加速度传感器中的一种或多种。上述检测装置可根据实际测试的需求进行选择，实现传感器、动态信号分析系统、传声器、热成像仪与计算机的高度集成，有利于减少试验过程的人力资源消耗，高效完成各类摩擦制动试验。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1.在测试过程中，摩擦块压板挤压摩擦块对制动盘提供制动力。在摩擦制动的过程中，产生较大的振动。而设置的悬挂螺栓能够上下浮动，同时利用弹簧的压缩力缓动这种振动，而设置的悬挂螺栓能够上下浮动，同时利用弹簧的压缩力缓动这种振动，从而避免列车盘式卡钳制动模块在制动盘切向上的过度振动及其引起自身的共振，且增加刚度精确调整装置并不影响振动数据的真实性。

2.通过设置刚度精确调节装置并根据实际试验研究需要精确调整双边弹簧刚度，从而研究制动盘/片接触刚度对其制动性能的影响关系。

2.采用夹具与摩擦块压板分离的设计方式，同时在夹具上可安装不同形状及排布形式的列车盘式卡钳制动模块摩擦块，使得本实用新型的试验功能更为丰富，能够满足各类对比试验的需要。

3.通过导轨、滑槽和螺旋杆构成的直线驱动机构能够驱动列车盘式卡钳制动模块安装座直线运动，进而带动列车盘式卡钳制动模块整体直线运动，运动方向与制动盘的平面平行，从而实现调整列车盘式卡钳制动模块对制动盘施加制动力的位置的效果，也即是调整了摩擦半径。

4.能够对制动盘产生的磨屑进行收集，从而对磨屑进行分析。

5.采用组合式飞轮组，可根据实际模拟对象的惯量大小增加或减少飞轮数量，相比于传统的转动惯量大小固定式的制动性能测试试验台，本实用新型对惯量的适应范围更大，所能模拟的对象范围越广。

6.检测装置可根据实际测试的需求进行选择，实现传感器、动态信号分析系统、传声器、热成像仪与计算机的高度集成，有利于减少试验过程的人力资源消耗，高效完成各类摩擦制动试验。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的总装结构示意图；

图2是本实用新型列车盘式卡钳制动模块结构示意图；

图3是本实用新型的列车盘式卡钳制动模块摩擦半径调整装置机构示意图；

图4是本实用新型列车盘式卡钳制动模块和摩擦半径调整装置连接后的结构示意图。

其中：1-电动机、2-离合器电机联结套、3-离合器、4-轴承座Ⅰ、5-飞轮组、6-轴承座Ⅱ、7-联轴器Ⅰ、8-扭矩传感器、9-联轴器Ⅱ、10-摩擦半径调整装置、11-空气压缩机、12-制动模块、13-磨屑收集装置、14-热成像仪、15-试验台底座、16-制动盘、17-传声器、18-制动模块加载座、19-扭矩传感器安装台、20-轴承座Ⅱ安装台、21-轴承座Ⅰ安装台、22-电机安装台、23-电源及信号线、24-控制台、25-摩擦半径调整装置支撑板、26-螺旋杆、27-列车盘式卡钳制动模块安装座、28-滑槽、29-导轨、30-卡钳安装板、31-刚度精确调节装置、32-悬挂螺栓、33-关节支撑座、34-中间支架、35-支架、36-气缸、37-气缸支件、38-螺栓Ⅰ、39-螺栓Ⅱ、40-夹具、41-摩擦块压板、42-弹簧。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

下面结合图1至图4对本实用新型作详细说明。

一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台，将此模块化综合制动性能测试试验台安装于实验室内。首先在实验室内预制大小及深度合适的地基，将试验台底座15与地基完全固定，通过螺栓将制动模块加载座18、扭矩传感器安装台19、轴承座Ⅱ安装台20、轴承座Ⅰ安装台21、电机安装台22与试验台底座15进行固定连接，电动机1的输出轴通过离合器电机联结套2与离合器3相联结，经轴承座Ⅰ4与飞轮组5实现动力传递，并且飞轮组5支撑于轴承座Ⅰ4和轴承座Ⅱ6之间，飞轮组5转轴输出端经联轴器Ⅰ7联结到扭矩传感器8的转轴，扭矩传感器8安装于扭矩传感器安装台19上，其转轴输出端则与制动盘16转轴联结，并且该转轴通过轴承安装于制动模块加载座18，实现一种模块化摩擦制动实验装置的动力传递。所述电动机1、离合器电机联结套2、离合器3、轴承座Ⅰ4、飞轮组5、轴承座Ⅱ6、联轴器Ⅰ7、扭矩传感器8、联轴器Ⅱ9、制动模块加载座18与制动盘16沿一轴向布置，并通过螺栓安装于试验台底座15。

制动模块加载座18为一种多个面上均设置有多个安装孔的金属座，通过安装孔的位置设置，使得制动模块加载座18能够连接摩擦制动模块为列车盘式卡钳制动模块、单摩擦块卡钳制动模块、踏面制动模块或全尺寸汽车制动模块中的一种。

本实施例还设置有一个控制台24，控制台24通过电源及信号线控制电动机1的启动、关闭及调速，控制离合器3的工作，控制制动模块12的工作状态(在本实施例中即为控制空气压缩机11的工作状态)，显示通过设置于电动机1输出轴的转速传感器采集电动机1的转速、显示扭矩传感器7采集的扭矩数据、显示内置于控制台24的动态信号分析系统采集的制动模块12或其他有研究意义部件的振动数据、显示安装于中间支架35上的三向力传感器采集的空气压缩机11提供给制动模块的制动力、显示设置于制动盘正面的热成像仪14所拍摄制动盘的温度场、显示设置于制动盘旁边的传声器17所采集的摩擦噪声信号。综上所述，通过设置控制台24能够更加方便地控制试验台的启/停、电动机1的启/停、离合器3的吸/分、制动模块12的加/卸载、控制电源和急停，实现采集及显示电动机1转速信号、扭矩传感器8的扭矩信号、空气压缩机11提供的制动力、制动模块12的振动及摩擦噪声信号和制动盘的温度场。

本实施例中制动模块加载座18上连接列车盘式卡钳制动模块，列车盘式卡钳制动模块包括中间支架34和气缸36，所述中间支架34两端各铰接有一个支架35，所述两个支架35的一端分别与气缸36的两端铰接，所述两个支架35的另一端各铰接有一个摩擦块压板41，所述摩擦块压板41上通过螺栓连接有用于向制动盘侧面提供制动力的夹具40，夹具40表面设置有多个列车盘式卡钳制动模块摩擦块57，所述中间支架34上通过关节支撑座33设置有用于连接制动模块加载座18的卡钳安装板30。

作为一种优选的方式，列车盘式卡钳制动模块和制动模块加载座18之间设置有列车摩擦半径调整装置10，所述列车摩擦半径调整装置10包括摩擦半径调整装置支撑板25，所述摩擦半径调整装置支撑板25上设置有导轨29，所述导轨29上设置有滑槽28，所述滑槽28上连接有列车盘式卡钳制动模块安装座27，所述列车盘式卡钳制动模块安装座27与卡钳安装板30连接，所述摩擦半径调整装置支撑板25上还设置有用于推动列车盘式卡钳制动模块安装座27往复运动的螺旋杆26。

作为一种优选的方式，所述摩擦块压板41的上部连接有悬挂螺栓32，所述悬挂螺栓32顶部设置有刚度精确调节装置31，所述刚度精确调节装置31下方设置有用于连接试验台底座15的卡钳安装板30，所述卡钳安装板30上设置有腰形孔，所述悬挂螺栓32穿过腰形孔构成与卡钳安装板30之间的可滑动连接，所述悬挂螺栓32下端与卡钳安装板30之间设置有弹簧42。刚度精确调节装置31是一种现有的装置，其作用是能够定量地拧紧悬挂螺栓32，从而精确地调节弹簧42的刚度。

将由卡钳安装板30、悬挂螺栓32、关节支撑座33、中间支架34、支架35、气缸36、气缸支件37、螺栓Ⅰ38、螺栓Ⅱ39、摩擦块压板41、弹簧42组装而成的列车盘式卡钳制动模块安装于制动模块加载座18，并将按一定排布形式设置有列车盘式卡钳制动模块摩擦块57的夹具40通过螺栓与摩擦块压板41固定连接，在制动模块加载座18的转轴上安装制动盘16，将空气压缩机11通过气压管线与气缸36连接，控制系统及测试设备连接方式与前述一致，试验人员于控制台24前操作并完成相关的测试工作。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台，包括试验台底座(15)，所述试验台底座(15)上设置有驱动装置、转轴和检测装置，其特征在于：所述转轴末端设置有制动盘，所述试验台底座(15)上还设置有列车盘式卡钳制动模块，所述列车盘式卡钳制动模块包括用于向制动盘施加制动力的摩擦块压板(41)，所述列车盘式卡钳制动模块上还设置有至少一个连接试验台底座(15)的卡钳安装板(30)；所述摩擦块压板(41)的上部连接有悬挂螺栓(32)，所述悬挂螺栓(32)顶部设置有刚度精确调节装置(31)，所述刚度精确调节装置(31)下方设置有用于连接试验台底座(15)的卡钳安装板(30)，所述卡钳安装板(30)上设置有腰形孔，所述悬挂螺栓(32)穿过腰形孔构成与卡钳安装板(30)之间的可滑动连接，所述悬挂螺栓(32)下端与卡钳安装板(30)之间设置有弹簧(42)。

2.按照权利要求1所述的一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台，其特征在于：所述列车盘式卡钳制动模块包括中间支架(35)和气缸Ⅰ(35)，所述中间支架(35)两端各铰接有一个支架(35)，所述两个支架(35)的一端分别与气缸Ⅰ(35)的两端铰接，所述两个支架(35)的另一端各铰接有一个摩擦块压板(41)，所述摩擦块压板(41)上通过螺栓连接有用于向制动盘侧面提供制动力的夹具(40)，夹具(40)表面设置有多个列车盘式卡钳制动模块摩擦块(57)，所述中间支架(35)上也设置有用于连接制动模块加载座(18)的卡钳安装板(30)。

3.按照权利要求2所述的一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台，其特征在于：所述列车盘式卡钳制动模块和制动模块加载座(18)之间设置有列车摩擦半径调整装置(10)，所述列车摩擦半径调整装置(10)包括摩擦半径调整装置支撑板(25)，所述摩擦半径调整装置支撑板(25)上设置有导轨(29)，所述导轨(29)上设置有滑槽(28)，所述滑槽(28)上连接有列车盘式卡钳制动模块安装座(27)，所述列车盘式卡钳制动模块安装座(27)与卡钳安装板(30)连接，所述摩擦半径调整装置支撑板(25)上还设置有用于推动列车盘式卡钳制动模块安装座(27)往复运动的螺旋杆(26)。

4.按照权利要求1所述的一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台，其特征在于：所述制动盘下方设置有磨屑收集装置(13)。

5.按照权利要求1所述的一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台，其特征在于：所述驱动装置包括飞轮组(5)，所述飞轮组(5)为组合式飞轮组。

6.按照权利要求1所述的一种具有刚度可调结构的列车盘式卡钳制动试验台，其特征在于：所述检测装置包括转速传感器、扭矩传感器(8)、三向力传感器、传声器(17)、热成像仪(14)或振动加速度传感器中的一种或多种。