专利名称：基础制动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种基础制动装置，具体涉及用于轨道列车的基础制动装置。
背景技术：
基础制动装置包括制动夹钳、制动盘和闸片。制动盘和闸片是涉及轨道车辆行车安全的关键部件之一。随着轨道车辆速度和载重的提高，其动能不断増加，要求轨道车辆的制动装置必须具有更大的制动能力。国际铁路联盟(UIC)规定在动カ制动失效的情况下，机械摩擦制动必须保证高速轨道车辆在规定的距离内停车，以保证轨道车辆运行的安全，因此摩擦制动是轨道车辆必不可少的制动方式。鉄路轮装盘式制动摩擦副主要由轮装制动盘和闸片组成。车辆的动能通过摩擦转化为热能释放出，机械制动时制动盘和闸片可达到 很高的温度，由于制动时的热负荷经常会引起闸片擦伤或制动盘裂纹等问题，严重影响了轨道车辆的运行质量，这就使得轨道车辆制动过程中的热负荷问题成为影响轨道车辆运行质量的关键问题之一。在现有技术中，在设计和制造基础制动装置时，通常仅仅根据车辆的额定參数，例如额定车重、额定车速等来确定基础制动装置的闸片和制动盘的參数。然而，由于轨道车辆在不同的运行线路(例如坡度不同的运行线路)上制动时所产生的热负荷是明显不同的，从而，在现有技术中，基础制动装置的额定使用寿命和实际使用寿命往往相差甚远的。由此，在实践中需要耗费大量的人力来定期检查基础制动装置。
实用新型内容本实用新型的目的在于，提供ー种基础制动装置，其额定使用寿命能够接近于实际使用寿命。本实用新型的目的的解决方案在于用来制动轨道车辆的基础制动装置包括制动夹钳、制动盘和闸片，其中所述闸片安装在制动夹钳的闸片托架上，所述制动盘相对于轨道车辆的车轮轴不可相对转动地安装在车轮轴上，制动夹钳能够使闸片与制动盘接触，以便进行轨道车辆的制动，其中制动夹钳、制动盘和闸片的构造參数在热力学方面与预定的运行线路的參数和轨道车辆的參数相匹配。由于不仅考虑车辆的參数，而且考虑了预定的运行线路的參数，使得本实用新型的基础制动装置的构造參数与实际运行的状况更加相符，由此，本实用新型的有益效果在于能够使得基础制动装置的额定使用寿命接近于实际使用寿命。优选地，所述制动夹钳的构造參数包括以下至少ー项參数夹钳类型、外形尺寸和型号。优选地，所述制动盘的构造參数包括以下至少ー项參数外形尺寸、磨损极限厚度和型号。优选地，所述闸片的构造參数包括以下至少ー项參数外形尺寸、厚度和型号。优选地，所述运行线路的參数包括以下至少ー项參数实际运行图、站间距、坡度和线路各段的限速。所述轨道车辆参数包括以下至少一项参数车辆重量、旋转质量、牵引力、加速度、电制动曲线和牵引模拟曲线。此外，制动夹钳、制动盘和闸片的参数在热力学方面还与车辆制动的失效模式相匹配。由于更加全面地考虑轨道车辆的运行状况，使得本实用新型的基础制动装置的额定使用寿命能够更接近于实际使用寿命。优选地，在正常运行时可以使用100%电制动和100%摩擦制动，所述失效模式包括一个电制动失效、多个电制动失效、一个摩擦制动失效或多个摩擦制动失效。
下面参照附图借助于优选的实施例详细地说明本实用新型。图I :示出紧凑式制动夹钳的透视图；图2 :从不同于图I的角度示出制动夹钳的内部构件的透视图；图3 :示出闸片的透视图；图4a和图4b :示出制动盘的透视图；图5 :示出制动盘的零件分解图；图6 :示出制动夹钳、制动盘和闸片安装在列车上的透视图；图7 :示出制动夹钳在安装位置的侧视图；图8 :示出制动夹钳和制动盘在安装位置的俯视图；图9a和图9b :不出闸片和制动盘位直关系；图10 :示出基于热负荷计算的基础制动装置的制动盘和闸片的选型方法流程图；图11 :示出动力台架实验结果与热负荷计算仿真对比。
具体实施方式
图I-图8、图9a和图9b示出根据本发明的基础致动装置的一个实施例。基础致动装置包括制动夹钳I、制动盘2和闸片3。图I示出紧凑式制动夹钳I的透视图。图2从不同于图I的角度示出制动夹钳的内部构件的透视图。制动夹钳I主要包括以下部件外壳4，隔膜气缸5，制动钳挺杆6，压杆调节器7，制动闸片托架8，弹簧储能器9。闸片3安装在制动夹钳的闸片托架8上。制动夹钳I的工作原理如下。隔膜气缸或皮碗气缸5以制动压力C充风。活塞进行一个冲程，并通过杠杆12转动偏心轴10。装在偏心轴端11上的制动钳挺杆6进入制动位置。由于它与压杆调节器7相连，所以对面的制动钳挺杆6也进入制动位置。一旦活塞的行程超过了闸片间隙的设定值，则置于杠杆12上的可转动拖杆开始压向滚轴摇杆。在继续的活塞冲程中，压杆13会由滚轴摇杆和跟滚轴摇杆相连接的叉形杆(见图3)带动。压杆13嵌入压杆调节器7的外层套筒14中，带动转轴15旋转。同时转轴15上的管螺纹螺母16也进行轴向运动，这样便延长了压杆调节器。而且，由于压杆调节器长度发生了变化，则制动闸片和摩擦片之间的间隙被缩小。压杆调节器7是一个单向作用的、受力控制的间隙调节器，也就是说，仅在一个方向上自动进行调节，因此称为单向作用，当调节器长度变大时，闸片间隙将减小。[0029]通过活塞力的调节，即使在夹紧カ不断变化以至于制动钳部件的弾性延伸量不同的情况下，也可以保持闸片间隙不变，因此称为受カ控制的间隙调节器。制动闸片如图3所示，闸片3安装于制动盘上。制动盘的透视图如图4a和图4b所示，制动盘的零件分解图如图5所示。图6示出制动夹钳、制动盘和闸片安装在列车上的透视图。參见图6，制动盘2相对于轨道车辆的车轮轴17不可相对转动地安装在车轮轴17上，制动夹钳I能够使闸片3与制动盘2摩擦接触，以便进行轨道车辆的制动。动夹钳、制动盘和闸片具体的安装空间关系如图7、图8、图9a和图9b所不。 其中制动夹钳I、制动盘2和闸片3的构造參数在热力学方面与预定的运行线路的參数和轨道车辆的參数相匹配。需要说明的是，以上以紧凑式夹钳为例说明了基础制动装置的实施例，但本领域技术人员可对上述实施例进行修改，例如用其它制动夹钳来代替紧凑式夹钳，这种修改的实施例同样包括在本发明的范围内。同样，制动盘和闸瓦的外形尺寸、厚度等可根据实际情况进行合适的选择从而获得最佳的匹配，以提高基础制动装置的摩擦可靠性。 以下參照图10描述本发明的基础制动装置的制造方法的ー个具体实施例。该方法主要包括以下步骤I)转向架安装调查根据转向架三维模型、转向架基础制动装置运动关系以及具体需求确定制动夹钳的外形及安装位置，如图7所示；确定制动夹钳和制动盘的纵向、垂向位置；如图8所示，确定制动夹钳和制动盘的横向位置，如图9a和图9b所示，考虑转向架运动关系情况下的制动闸片与制动盘的位置关系。并选取最优的闸片外形，以保证制动夹钳、制动盘和闸片之间以及转向架之间在最严酷状态下有足够的间隙而不发生干涉，从而初步确定制动盘和闸片的外形及尺寸。2)热负荷计算通过以上步骤确定的制动夹钳、制动盘、闸片，以及具体线路图，制动计算中的车辆质量、轴重、减速度、牵引曲线、以及转向架基础制动装置的具体配置、不同エ况下的失效模式、以及电、空混合原则等作为输入条件，进行初步热负荷计算，得到整列车在各制动エ况下的制动能量、功率等。上述初步热负荷计算可利用一些现有的根据热力学的仿真系统进行，例如克诺尔车辆设备有限公司的T701pro计算系统。将以上步骤得到的线路相关输入条件以及所选制动盘、闸片材料特性、散热性能參数(该制动盘和闸片參数来源于已有动カ台架实验結果)进行进一歩的热负荷计算。根据计算结果选取相应的制动盘和制动闸片的材质。上述进ー步热负荷计算例如根据热传导、热对流、热辐射和热膨胀理论的数值方法进行，同样可利用一些现有的根据热力学的仿真系统进行，例如克诺尔车辆设备有限公司的T701计算系统。此系统可以根据实际的车辆參数、摩擦材料的物理和化学特性、线路条件和布置、制动力和附加制动力、列车速度、环境等条件处理数据，给出不同制动エ况下摩擦副的温度和热应カ分布，同时对制动盘和闸片的磨耗进行计算。在这种情况下，需要输入的參数如下制动计算中设计的车辆编组，各车辆制动装置配置(轮装盘、轴装盘或踏面制动)，减速度设定；车辆參数车重(AW0-AW3)旋转质量及前面涉及到制动配置、牵引力(加速度)，电制动特性曲线(不同工况下)、牵引模拟曲线；线路参数包括实际线路图，如站间距、各地标位置及坡度、各站位置，该线路各段限速；失效模式正常运营为100%电制动、100%空气制动(摩擦制动)可用，失效模式包括一个电制动失效、多个电制动失效，一个空气制动失效、多个空气制动失效。该仿真系统中采用的混合原则为，当电制动可用情况下，根据不同车辆控制单元进行电制动与空气制动相互混合以达到满足整车制动需求。特别是当电制动不足时，由空气制动补充，但动车上既优先使用电制动又保证不超轮轨间粘着限制。另外，如需要(例如客户需求或有潜在风险的新产品)将进行制动盘和闸片的磨耗及寿命预估，与此同时形成热负荷计算报告。报告包括各制动模式下的摩擦副接触面最高温度、磨耗到限所能使用的次数以及各失效模式情况下的限速建议。 3)动力台架实验验证 如需要(例如客户需求或有潜在风险的新产品)将热负荷计算报告中所涉及到所有制动工况进行动力台架实验验证。如图11所示动力台架实验与热负荷计算结果对比。4)经过动力台架实验验证后将最终确定夹钳类型(紧凑式、传统式的外形尺寸，型号)制动盘(外形尺寸，磨到限厚度，型号)闸瓦(外形尺寸，厚度，型号)。本方法有益效果是，可以在很短的时间内根据客户提供车辆参数、线路工况，以及不同的制动失效模式等条件，提出切实可行的摩擦副选型和优化的解决方案。缩短了摩擦副选型设计的周期，在项目运行初期，使得快速响应提出解决方案成为可能，大大提高了制定项目解决方案的效率。制动盘和闸瓦的磨耗和寿命预测同样为项目后期执行提供参考。在图中示出并且在上面描述的本发明的实施例是可以在权利要求的范围内作出的许多实施例的举例。本领域技术人员可以预见根据公开的基础制动装置及其制造方法可以进行其它变形，这些变形都包括在本发明的权利要求限定的范围之内。附图标记列表I制动夹钳2制动盘3 闸片4 外壳5 气缸6制动钳挺杆7压杆调节器8制动闸片托架9弹簧蓄能器10偏心轴11偏心轴端12 杠杆13 压杆[0067]14压杆调节器的外层套筒15 转轴16管螺纹螺母 17车轮轴18转向架
权利要求1.用于制动轨道车辆的基础制动装置，其特征在于，包括制动夹钳(I)、制动盘(2)和闸片(3)，其中所述闸片安装在制动夹钳的闸片托架(8)上，所述制动盘(2)相对于轨道车辆的车轮轴(17)不可相对转动地安装在车轮轴(17)上，制动夹钳(I)能够使闸片(3)与制动盘(2)接触，以便进行轨道车辆的制动，其中制动夹钳(I)、制动盘(2)和闸片(3)的构造参数在热力学方面与预定的运行线路的参数和轨道车辆的参数相匹配。
2.按权利要求I所述的基础制动装置，其特征在于，所述制动夹钳的构造参数包括以下至少一项参数夹钳类型、外形尺寸和型号。
3.按权利要求I所述的基础制动装置，其特征在于，所述制动盘的构造参数包括以下至少一项参数外形尺寸、磨损极限厚度和型号。
4.按权利要求I所述的基础制动装置，其特征在于，所述闸片的构造参数包括以下至少一项参数外形尺寸、厚度和型号。
5.按权利要求I所述的基础制动装置，其特征在于，所述运行线路的参数包括以下至少一项参数实际运行图、站间距、坡度和线路各段的限速。
6.按权利要求I所述的基础制动装置，其特征在于，所述轨道车辆参数包括以下至少一项参数车辆重量、旋转质量、牵引力、加速度、电制动曲线和牵引模拟曲线。
7.按权利要求I至6之一项所述的基础制动装置，其特征在于，制动夹钳(I)、制动盘(2)和闸片(3)的参数在热力学方面还与车辆制动的失效模式相匹配。
8.按权利要求I至6之一项所述的基础制动装置，其特征在于，在正常运行时可以使用100%电制动和100%摩擦制动，所述失效模式包括一个电制动失效、多个电制动失效、一个摩擦制动失效或多个摩擦制动失效。
专利摘要用于制动轨道车辆的基础制动装置，包括制动夹钳(1)、制动盘(2)和闸片(3)，其中所述闸片安装在制动夹钳的闸片托架(8)上，所述制动盘(2)相对于轨道车辆的车轮轴(17)不可相对转动地安装在车轮轴(17)上，制动夹钳(1)能够使闸片(3)与制动盘(2)接触，以便进行轨道车辆的制动，其中制动夹钳(1)、制动盘(2)和闸片(3)的构造参数在热力学方面与预定的运行线路的参数和/或轨道车辆的参数相匹配。本实用新型的有益效果是能够使得基础制动装置的额定使用寿命接近于实际使用寿命。
文档编号B61H5/00GK202641730SQ20122010638
公开日2013年1月2日 申请日期2012年3月20日 优先权日2012年3月20日
发明者肖广文, 房建英 申请人:克诺尔车辆设备(苏州)有限公司