CN209927474U - 一种制动系统试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种制动系统试验装置，包括待测的制动系统和动力输入装置，还包括用于模拟车辆走行风的环境仓、检测装置和支撑装置，所述环境仓为密闭空间，在环境仓的仓体上设置吹风口和排风口，所述制动系统安装在环境仓内并安装在支撑装置上，所述检测装置至少包括用于检测制动摩擦副温度的温度检测装置、用于检测制动摩擦副磨耗量的磨耗量检测装置、用于检测制动系统中主轴转速和制动转矩的转矩转速检测装置中的一种。本实用新型可以模拟列车实际运行时的走行风，使检测更加接近列车实际运营情况，测量的数据更加精确，同时，该装置整体结构简单，测量数据更加全面，测试效率更高，通用性强，在实用性上有很大提升。

Description

一种制动系统试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种制动系统试验装置，属于车辆制动性能测试技术领域。

背景技术

高速列车的摩擦制动装置包括踏面制动、盘形制动和旋转涡流制动。踏面制动是传统的基础制动方式，通过闸瓦与车轮踏面之间的相互摩擦而产生制动作用，在机车、客货车辆和城轨车辆上大量应用。盘形制动则通过闸片与制动盘之间的相互摩擦而产生制动作用，广泛用于高速列车、大功率机车、普通客车、快速货车及城轨车辆。旋转涡流制动是一种新型的非接触式制动装置，具有无机械磨损、无噪声、无气味、制动力可控等优点，可适用于多种制动工况，且运行经济性良好，尤其在列车高速段，可发挥较大的制动力，是一种先进、高效的制动方式。

制动装置承担重要的安全保障工作，是高铁、动车、地铁等轨道交通系统的关键部件，任何情况下都要保证列车能够安全停车，因此，制动装置在研发和生产过程中，都要进行大量的试验验证和改进优化，以保证其性能和质量。制动装置的试验装置是按照实际制动能量配置负载并进行调速和制动，在制动能量的转化过程中，对制动装置进行摩擦磨损性能试验、研究性和可靠性等试验。

近年，随着中国高速铁路的快速发展，列车运行速度已经达到350km/h，在将来，伴随着超级高铁概念的提出，列车运行速度将往更快的方向发展，为了保证列车的安全运行及停车需求，对列车的摩擦制动装置试验装置有了更高的要求。现有的试验装置存在机械结构复杂、测量误差大、测量数据不够全面且通用性较差等缺点。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是，提供一种结构简单、测量精确的制动系统试验装置。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种制动系统试验装置，包括待测的制动系统和动力输入装置，还包括用于模拟车辆走行风的环境仓、检测装置和支撑装置，所述环境仓为密闭空间，所述环境仓设置吹风口和排风口，所述制动系统安装在环境仓内并安装在支撑装置上，所述检测装置至少包括用于检测制动摩擦副温度的温度检测装置、用于检测制动摩擦副磨耗量的磨耗量检测装置、用于检测制动系统中主轴转速和制动转矩的转矩转速检测装置中的一种。

进一步，所述环境仓的仓体上铺设有隔音材，在仓体的顶部和底部对应设置所述吹风口和排风口。

进一步，所述制动系统包括主轴、轮对、制动盘和制动器，所述支撑装置包括主轴支架、主轴底座、制动器支架和制动器底座，所述主轴通过轴承座安装在主轴支架上，主轴支架安装在主轴底座上，制动器安装在制动器支架上，制动器支架通过滑轨机构安装在制动器底座上。

进一步，所述滑轨机构由滑轨及调节装置组成，所述制动器支架滑动连接在滑轨上并与调节装置连接，所述调节装置用于调节制动器支架在滑轨上移动。

进一步，所述温度检测装置包括用于检测轮对踏面温度的踏面温度传感器和/或用于检测制动盘温度的盘面温度传感器和/或用于检测闸片温度的闸片温度传感器，温度传感器通过温度传感器支架安装在支撑装置上。

进一步，用于安装踏面温度传感器的温度传感器支架沿轮对的轴向延伸设置，用于安装盘面温度传感器和闸片温度传感器的温度传感器支架沿制动盘的径向延伸设置，所述温度传感器支架上设置有带有刻度的第一滑槽和第一滑块，温度传感器安装在第一滑块上，随第一滑块沿第一滑槽滑动，并通过安装在第一滑块上的螺钉固定。

进一步，所述磨耗量检测装置为非接触式测距传感器，包括制动盘的盘面测距传感器，盘面测距传感器通过测距传感器支架安装在支撑装置上。

进一步，所述磨耗量检测装置还包括轮对的轮面测距传感器，轮面测距传感器与盘面温度传感器并排安装在所述测距传感器支架上。

进一步，所述测距传感器支架沿制动盘的径向延伸设置，传感器支架上设置有带有刻度的第二滑槽和至少一个第二滑块，测距传感器安装在第二滑块上，随第二滑块沿第二滑槽滑动，并通过安装在第二滑块上的螺钉固定。

进一步，所述主轴的轴端通过轴端法兰与动力输入装置连接，在主轴的轴端处安装转矩转速检测装置，所述转矩转速检测装置为转矩转速传感器。

综上所述，本实用新型提供的一种制动系统试验装置，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)该装置将待测的制动系统安装在环境仓内，用于模拟列车实际运行时的走行风，使检测更加接近列车实际运营情况，测量的数据更加精确。

(2)该装置整体结构简单，在一个装置上能够直接、准确地进行包括摩擦副温度、摩擦副磨耗量、制动转矩、主轴速度等物理量的测量，测量数据更加全面，测试效率更高。

(3)该装置能够满足高速列车在不同的车速、不同的车轮直径、形状、摩擦材料等情况下的制动试验需求，同时方便测量不同测点的温度、磨耗量等数据，通用性强，数据检测更加全面且准确，在实用性上有很大提升。

附图说明

图1是本实用新型试验装置结构示意图；

图2是图1的踏面制动试验的侧向视图；

图3是图1的盘面制动试验的侧向视图；

图4是本实用新型温度传感器支架局部放大图；

图5是本实用新型测距传感器支架局部放大图。

如图1至图5所示，制动系统1，环境仓2，支撑装置3，主轴4，轮对5，制动盘6，踏面制动器7，制动夹钳8，主轴支架9，主轴底座10，制动器支架11，制动器底座12，滑轨13，丝杠14，旋转手柄15，丝杠支架16，隔音材17，吹风口18，排风口19，轴端法兰20，轴端支架21，轴端底座22，踏面温度传感器23，温度传感器支架24，第一滑槽25，第一滑块26，测距传感器27，测距传感器支架28，第二滑槽29，第二滑块30，轴承座31，转矩转速传感器32，连接座33。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

如图1至图3所示，本实用新型提供的一种制动系统试验装置，包括待测的制动系统1、动力输入装置(图中未示出)、环境仓2、检测装置、支撑装置3及控制台。其中，制动系统包括主轴4、轮对5、制动盘6和制动器。制动系统安装在环境仓2的内部，并整体安装在支撑装置3上。环境仓2为待测的制动系统1提供一个密闭的测试环境。

其中，主轴4的一端连接动力输入装置，动力输入装置驱动主轴4旋转，动力输入装置包括变速箱、飞轮箱、电机等。由控制台按照实际制动能量配置负载并进行调速和制动，在制动能量的转化过程中，对制动系统进行摩擦磨损性能试验、研究性和可靠性试验等试验。

主轴4的另一端安装轮对5，制动可以采用如图2所示的踏面制动，也可以采用如图3所示的制动盘制动，制动盘6可以采用如图3所示的轮盘也可以采用轴盘。对于踏面制动的方式，制动器采用如图2所示的踏面制动器7，对于制动盘制动的方式，制动器采用如图3所示的制动夹钳8，对于涡流制动的方式，制动器采用涡流制动器(图中未示出)。

支撑装置4包括主轴支架9、主轴底座10、制动器支架11和制动器底座12。主轴4通过轴承座31安装在主轴支架9上，主轴支架9为平行设置的两个，共同支撑主轴4，主轴支架9安装在主轴底座10上。踏面制动器7和制动夹钳8的安装方式相同，都是安装在制动器支架11上，制动器支架11安装在制动器底座12上。

如图2和图3所示，制动器支架11优选通过带有刻度的滑轨机构安装在制动器底座12上，滑轨机构由滑轨13及调节装置组成。制动器支架11滑动连接在滑轨13上，并与调节装置连接，调节装置用于调节制动器支架11在滑轨13上移动。调节装置可以采用丝杠机构或涡轮蜗杆机构等。本实施例中优选采用由丝杠14、旋转手柄15及丝杠支架16组成的结构，丝杠14的一端与制动器支架11固定连接，丝杠14的另一端与丝杠支架16之间螺纹连接，丝杠支架16固定在制动器底座12上。试验时，通过手摇旋转手柄15，丝杠14带动制动器支架11沿滑轨13移动，进而调节制动器支架11相对于制动器底座12的固定位置，用以调节制动器与主轴4之间的距离，以适应不同直径的车轮、制动盘或涡流感应盘，也方便安装和更换摩擦片、制动轮。制动器支架11及制动器底座12可安装在主轴4的右侧(如图2和图3所示的位置)，也可安装在左侧，以适应主轴4的正转和反转。

环境仓2包括仓体，在仓体上铺设有一层隔音材17，在仓体上对应待测的轮对5的位置设置吹风口18和排风口19，吹风口18设置在仓体的顶部，排风口19对应设置在仓体的底部，在吹风口18处安装有风速传感器，通过控制台精确控制由吹风口18进入环境仓2内的风速，用以模拟列车实际运营环境下的走行风，保证检测的数据更加接近真实的列车运营环境，而且由于环境仓2提供了一个密闭的环境，保证检测时检测装置不受检测环境的影响，确保检测数据的精确度。同时，由于制动时产生摩擦，会产生一定的粉尘，通过吹风口18和排风口19的设置，也可以将粉尘排出，进一步保证检测精度。

动力输入装置设置在环境仓2的外部，主轴4的一端穿过环境仓2的仓体，主轴4的端部与动力输入装置之间通过轴端法兰20连接，轴端法兰20处固定在轴端支架21上，轴端支架21固定在轴端底座22上。轴端底座22也可以与主轴底座10连为一体，环境仓2的仓体包围主轴底座10安装。

本实施例中，检测装置包括用于检测制动摩擦副温度的温度检测装置、用于检测制动摩擦副磨耗量的磨耗量检测装置及用于检测制动系统中主轴转速和制动转矩的转矩转速检测装置，也可以根据需要只选择其中的一种或两种。

其中，转矩转速检测装置采用转矩转速传感器32，安装在主轴4端部与动力输入装置的惯量输出轴连接的位置。主轴4的转速通过转矩转速传感器32精确测量，闭环控制，保证试验数据的准确性。制动转矩可通过转矩转速传感器32直接获取。

温度检测装置包括用于检测轮对5踏面温度的踏面温度传感器23、用于检测制动盘6温度的盘面温度传感器(图中未示出)和用于检测闸片温度的闸片温度传感器(图中未示出)，温度传感器优选采用红外温度传感器和热电偶温度传感器。如图2所示，在进行踏面制动试验时，需要检测轮对5踏面的温度，此时，在轮对5的下方安装有踏面温度传感器23，踏面温度传感器23被设置成可沿轮对5的轴向移动的结构，满足测量不同位置的需求。如图3所示，在进行制动盘和涡流制动试验时，需要检测制动盘6盘面的温度，盘面温度传感器和闸片温度传感器安装在制动盘6的两侧，并被设置成可沿制动盘6径向移动的结构，满足测量不同位置的需求。

如图2所示，踏面温度传感器23通过温度传感器支架24安装在制动器底座12上，温度传感器支架24的两端分别通过螺栓固定在一个连接座33上，连接座33焊接或通过螺钉固定在制动器底座12上。温度传感器支架24整体呈“一”字型，在温度传感器支架24上设置有带有刻度的第一滑槽25和第一滑块26，踏面温度传感器23安装在第一滑块26上，随第一滑块26沿第一滑槽25滑动，在第一滑块26上安装螺钉，试验人员可以通过手动调节螺钉的松紧，推动第一滑块26，将踏面温度传感器23固定在温度传感器支架24上，并通过第一滑槽25周围的刻度确定踏面温度传感器23沿轮对5轴向移动的距离，得到试验时轮对5踏面轴向上不同位置的相关数据。

盘面温度传感器和闸片温度传感器可以通过另一个温度传感器支架(图中未示出)安装在支撑装置上。在制动盘6的两侧侧部分别安装一个温度传感器支架，该温度传感器支架呈一字型结构，一端固定在制动器支架11上，另一端呈悬臂状态，向前伸至与制动盘6的盘面相对的位置，温度传感器支架可以采用与上述的温度传感器支架24相同的结构，使温度传感器可沿制动盘6的径向移动，得到试验时制动盘6的盘面径向上不同位置的相关数据。当然也可以在一个温度传感器支架上同时安装多个温度传感器，用以检测不同测点上的温度。盘面温度传感器也可以直接安装在制动盘6的盘面上。

如图3所示，磨耗量检测装置为非接触式测距传感器，优选采用红外线测距传感器27或激光测距传感器。红外线测距传感器27通过测距传感器支架28安装在制动器支架11上，测距传感器支架28上设置有带有刻度的第二滑槽29和第二滑块30，红外线测距传感器27安装在第二滑块30上，随第二滑块30沿滑槽滑动，在第二滑块30上安装螺钉，通过拧紧螺钉将红外线测距传感器27固定在测距传感器支架28上，通过第二滑槽29周围的刻度确定红外线测距传感器27的移动距离。磨耗测量的方法是：结合转矩转速传感器32测量到的主轴4转速信号，取试验前制动盘6转动一周的平均值与试验后的转动一周的平均值进行对比，得到最终的磨耗量。

本实施例中，在测距传感器支架28上安装两个红外线测距传感器27，两个红外线测距传感器27都可沿测距传感器支架28移动。其中一个红外线测距传感器27正对制动盘6的盘面，用于检测制动盘6的磨耗，另一个红外线测距传感器27正对轮对5的侧面，用于检测该测距传感器27至轮对5表面的距离。由于在制动时轮对5不产生摩擦，因此其表面无磨损，也不会产生磨耗量，也即该红外线测距传感器27的测试数值始终保持不变，因此可以用该数据做为基准，以监测试验过程中轮对55是否发生偏移，如果轮对5发生偏移，通过检测出的偏移量，修正制动盘6盘面的磨耗量。

在制动器底座12上还安装有喷水装置(图中未示出)，通过流量阀调节喷水量，模拟下雨工况下制动器的制动效能。喷水装置包括喷水管，喷水管的一端通过软管与水源连接，喷水管沿垂直方向安装，在喷水管的管壁上沿垂直方向设置多个喷水孔，以在不同高度上向制动盘6喷水。在喷水的过程中，同时对轮对5和制动盘6的温度和磨耗量进行检测。

该装置将待测的制动系统安装在环境仓内，用于模拟列车实际运行时的走行风，使检测更加接近列车实际运营情况，测量的数据更加精确。该装置整体结构简单，在一个装置上能够直接、准确地进行包括摩擦副温度、摩擦副磨耗量、制动转矩、主轴速度等物理量的测量，测量数据更加全面，测试效率更高。同时，该装置能够满足高速列车在不同的车速、不同的车轮直径、形状、摩擦材料等情况下的制动试验需求，同时方便测量不同测点的温度、磨耗量等数据，通用性强，数据检测更加全面且准确，在实用性上有很大提升。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种制动系统试验装置，包括待测的制动系统和动力输入装置，其特征在于：还包括用于模拟车辆走行风的环境仓、检测装置和支撑装置，所述环境仓为密闭空间，所述环境仓设置吹风口和排风口，所述制动系统安装在环境仓内并安装在支撑装置上，所述检测装置至少包括用于检测制动摩擦副温度的温度检测装置、用于检测制动摩擦副磨耗量的磨耗量检测装置、用于检测制动系统中主轴转速和制动转矩的转矩转速检测装置中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种制动系统试验装置，其特征在于：所述环境仓的仓体上铺设有隔音材，在仓体的顶部和底部对应设置所述吹风口和排风口。

3.根据权利要求1所述的一种制动系统试验装置，其特征在于：所述制动系统包括主轴、轮对、制动盘和制动器，所述支撑装置包括主轴支架、主轴底座、制动器支架和制动器底座，所述主轴通过轴承座安装在主轴支架上，主轴支架安装在主轴底座上，制动器安装在制动器支架上，制动器支架通过滑轨机构安装在制动器底座上。

4.根据权利要求3所述的一种制动系统试验装置，其特征在于：所述滑轨机构由滑轨及调节装置组成，所述制动器支架滑动连接在滑轨上并与调节装置连接，所述调节装置用于调节制动器支架在滑轨上移动。

5.根据权利要求1所述的一种制动系统试验装置，其特征在于：所述温度检测装置包括用于检测轮对踏面温度的踏面温度传感器和/或用于检测制动盘温度的盘面温度传感器和/或用于检测闸片温度的闸片温度传感器，温度传感器通过温度传感器支架安装在支撑装置上。

6.根据权利要求5所述的一种制动系统试验装置，其特征在于：用于安装踏面温度传感器的温度传感器支架沿轮对的轴向延伸设置，用于安装盘面温度传感器和闸片温度传感器的温度传感器支架沿制动盘的径向延伸设置，所述温度传感器支架上设置有带有刻度的第一滑槽和第一滑块，温度传感器安装在第一滑块上，随第一滑块沿第一滑槽滑动，并通过安装在第一滑块上的螺钉固定。

7.根据权利要求1所述的一种制动系统试验装置，其特征在于：所述磨耗量检测装置为非接触式测距传感器，包括制动盘的盘面测距传感器，盘面测距传感器通过测距传感器支架安装在支撑装置上。

8.根据权利要求7所述的一种制动系统试验装置，其特征在于：所述磨耗量检测装置还包括轮对的轮面测距传感器，轮面测距传感器与盘面温度传感器并排安装在所述测距传感器支架上。

9.根据权利要求7或8所述的一种制动系统试验装置，其特征在于：所述测距传感器支架沿制动盘的径向延伸设置，传感器支架上设置有带有刻度的第二滑槽和至少一个第二滑块，测距传感器安装在第二滑块上，随第二滑块沿第二滑槽滑动，并通过安装在第二滑块上的螺钉固定。

10.根据权利要求1所述的一种制动系统试验装置，其特征在于：所述主轴的轴端通过轴端法兰与动力输入装置连接，在主轴的轴端处安装转矩转速检测装置，所述转矩转速检测装置为转矩转速传感器。

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