首页 / 专利分类库 / 铁路 / 一种列车制动闸瓦、列车制动装置及列车

一种列车制动闸瓦、列车制动装置及列车

申请号 CN202410240052.X 申请日 2024-03-04 公开(公告)号 CN117864192A 公开(公告)日 2024-04-12
申请人 重庆交通大学; 发明人 蒋咏志; 徐向阳; 段平益; 刘文杰;
摘要 本 发明 公开了一种列车 制动 闸瓦、列车制动装置及列车;闸瓦包括固定壳、调节托、瓦片及若干制动钉;调节托以可滑动方式安装于固定壳并由设在固定壳内的压 力 机构驱动滑动;瓦片呈弧形并固定在调节托远离固定壳的一端;各制动钉以可滑动方式均匀分布于调节托内并由设在调节托内的相应伺服电动缸驱动滑动,制动钉的外端从瓦片伸出、内端与相应伺服电动缸配合且二者之间设有用于实时监测压力的压力 传感器 ;制动装置包括车轴及若干设于车轴径向侧的闸瓦;列车包括车体和列车制动装置,列车制动装置安装于车体上。本发明有利于平衡制动时产生的摩擦振动,使制动时列车更加平稳,可以防止零部件因制动不平稳产生摩擦碰撞、不贴合而出现断裂损伤。
权利要求

1.一种列车制动闸瓦,其特征在于:包括固定壳、调节托、瓦片及若干制动钉;所述调节托以可滑动方式安装于固定壳并由设在固定壳内的压机构驱动滑动;所述瓦片呈弧形并固定在调节托远离固定壳的一端;
各所述制动钉以可滑动方式均匀分布于调节托内并由设在调节托内的相应伺服电动缸驱动滑动,所述制动钉的外端从瓦片伸出、内端与相应伺服电动缸配合且二者之间设有用于实时监测压力的压力传感器;所述压力传感器将制动钉的压力传递给分控制器,所述分控制器与总控制器连接,所述总控制器将压力信号处理后通过伺服电动缸控制制动钉的移动。
2.根据权利要求1所述的一种列车制动闸瓦,其特征在于:
各所述制动钉顺应瓦片的弧形结构排列并指向弧形结构的中心。
3.根据权利要求1所述的一种列车制动闸瓦,其特征在于:
所述压力机构包括液压缸及由液压缸驱动的液压杆,所述液压杆抵接于调节托靠近固定壳的一端。
4.根据权利要求3所述的一种列车制动闸瓦,其特征在于:
所述压力机构还包括压缩弹簧,所述压缩弹簧平行于液压缸设置。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种列车制动闸瓦,其特征在于:
所述瓦片远离调节托的一端面覆盖有耐高温材料层,所述制动钉的外端从耐高温材料层中穿出。
6.一种列车制动装置,其特征在于:包括车轴及若干设于车轴径向侧的闸瓦;
所述闸瓦包括固定壳、调节托、瓦片及若干制动钉;所述调节托以可滑动方式安装于固定壳并由设在固定壳内的压力机构驱动滑动;所述瓦片呈弧形并固定在调节托远离固定壳的一端;
各所述制动钉以可滑动方式均匀分布于调节托内并由设在调节托内的相应伺服电动缸驱动滑动,所述制动钉的外端从瓦片伸出、内端与相应伺服电动缸配合且二者之间设有用于实时监测压力的压力传感器;所述压力传感器将制动钉的压力传递给分控制器,所述分控制器与总控制器连接,所述总控制器将压力信号处理后通过伺服电动缸控制制动钉的移动。
7.根据权利要求6所述的一种列车制动装置,其特征在于:
设同一闸瓦中的所有制动钉为系统,单个制动钉为子系统;
所述总控制器对系统的数学模型进行时域分析:
子系统时域受力表示为Fi(t),Fi(t)是时域函数,表示力随时间的变化,系统总受力表示为Ftotal;
其中i=1、2…,N,其中N为制动钉总数,i为制动钉编号:
所述分控制器对子系统的数学模型进行频域分析:
子系统时域受力经过傅里叶变换后表示为Fj(t);子系统振幅为A; 为子系统初相;ω为子系统速度,角速度越大频率越高,周期越短;
其中j=1、2…N,其中N为制动钉总数,j为制动钉编号;
变换得到:
选取振动频率贡献大的前H项,将其作为振动频率特性;
所述总控制器通过下列算法将转换后的电信号输入到每个子系统对应的伺服电动缸:
Vz(t)=S×az(t);
Iz(t)=k×Vz(t);
其中z=1、2…N,其中N为制动钉总数,z为制动钉编号;
Fz(t)为总控制器处理后子系统受到的压力,h为振动贡献率大的第h项,az(t)为子系统对应的加速度,m为子系统质量,S为传感器灵敏度,k为传感器转换系数,Vz(t)为子系统对应电压,Iz(t)为子系统所需输出电信号。
8.根据权利要求6所述的一种列车制动装置,其特征在于:
各所述制动钉顺应瓦片的弧形结构排列并指向弧形结构的中心。
9.根据权利要求6所述的一种列车制动装置,其特征在于:
所述压力机构包括液压缸及由液压缸驱动的液压杆,所述液压杆抵接于调节托靠近固定壳的一端;
所述压力机构还包括压缩弹簧,所述压缩弹簧平行于液压缸设置;
所述瓦片远离调节托的一端覆盖有耐高温材料层,所述制动钉的外端从耐高温材料层中穿出。
10.一种列车,其特征在于:包括车体和如权利要求6至9任一项所述的列车制动装置,所述列车制动装置安装于所述车体上。

说明书全文

一种列车制动闸瓦、列车制动装置及列车

技术领域

[0001] 本发明涉及轨道车辆技术领域,尤其涉及一种列车制动闸瓦、列车制动装置及列车。

背景技术

[0002] 列车的制动装置中常使用闸瓦;传统而言,闸瓦用或其他材料制成的瓦状制动,在制动时抱紧车轮踏面,通过摩擦使车轮停止转动;在这一过程中,制动装置要将巨大的动能转变为热能消散于大气之中;闸瓦具有较为成熟的结构,作为示例,专利CN218564246U即公开了一种地铁列车合成闸瓦。
[0003] 然而,使用现有的闸瓦,制动时制动轮与闸瓦由于摩擦、碰撞及不完全贴合产生多边形振动,上述技术问题亟待解决。

发明内容

[0004] 有鉴于此,本发明的目的在于提供一种列车制动闸瓦、列车制动装置及列车,以有利于平衡制动时产生的摩擦振动,使制动时车辆更加平稳,可以防止零部件因制动不平稳产生摩擦碰撞、不贴合而出现断裂损伤。
[0005] 为实现上述目的,第一方面,本发明提供了一种列车制动闸瓦,包括固定壳、调节托、瓦片及若干制动钉;所述调节托以可滑动方式安装于固定壳并由设在固定壳内的压机构驱动滑动;所述瓦片呈弧形并固定在调节托远离固定壳的一端;
[0006] 各所述制动钉以可滑动方式均匀分布于调节托内并由设在调节托内的相应伺服电动缸驱动滑动,所述制动钉的外端从瓦片伸出、内端与相应伺服电动缸配合且二者之间设有用于实时监测压力的压力传感器;所述压力传感器将制动钉的压力传递给分控制器,所述分控制器与总控制器连接,所述总控制器将压力信号处理后通过伺服电动缸控制制动钉的移动。
[0007] 进一步,各所述制动钉顺应瓦片的弧形结构排列并指向弧形结构的中心。
[0008] 进一步,所述压力机构包括液压缸及由液压缸驱动的液压杆,所述液压杆抵接于调节托靠近固定壳的一端。
[0009] 进一步,所述压力机构还包括压缩弹簧,所述压缩弹簧平行于液压缸设置。
[0010] 进一步,所述瓦片远离调节托的一端覆盖有耐高温材料层,所述制动钉的外端从耐高温材料层中穿出。
[0011] 第二方面,本发明还提供了一种列车制动装置,包括车轴及若干设于车轴径向侧的闸瓦;
[0012] 所述闸瓦包括固定壳、调节托、瓦片及若干制动钉;所述调节托以可滑动方式安装于固定壳并由设在固定壳内的压力机构驱动滑动;所述瓦片呈弧形并固定在调节托远离固定壳的一端;
[0013] 各所述制动钉以可滑动方式均匀分布于调节托内并由设在调节托内的相应伺服电动缸驱动滑动,所述制动钉的外端从瓦片伸出、内端与相应伺服电动缸配合且二者之间设有用于实时监测压力的压力传感器;所述压力传感器将制动钉的压力传递给分控制器,所述分控制器与总控制器连接,所述总控制器将压力信号处理后通过伺服电动缸控制制动钉的移动。
[0014] 进一步,设同一闸瓦中的所有制动钉为系统,单个制动钉为子系统;
[0015] 所述总控制器对系统的数学模型进行时域分析:
[0016] 子系统时域受力表示为Fi(t),Fi(t)是时域函数,表示随时间变化的力,系统总受力表示为Ftotal;
[0017]
[0018] 其中i=1、2…,N,其中N为制动钉总数,i为制动钉编号:
[0019] 所述分控制器对子系统的数学模型进行频域分析:
[0020] 子系统时域受力经过傅里叶变换后表示为Fj(t);子系统振幅为A; 为子系统初相;ω为子系统速度,角速度越大频率越高,周期越短;
[0021]
[0022] 其中j=1、2…N,其中N为制动钉总数,j为制动钉编号;
[0023] 变换得到:
[0024]
[0025] 选取振动频率贡献大的前H项,将其作为振动频率特性;
[0026] 所述总控制器通过下列算法将转换后的电信号输入到每个子系统对应的伺服电动缸:
[0027]
[0028]
[0029] Vz(t)=S×az(t);
[0030] Iz(t)=k×Vz(t);
[0031] 其中z=1、2…N,其中N为制动钉总数,z为制动钉编号;
[0032] Fz(t)为总控制器处理后子系统受到的压力,h为振动贡献率大的第h项,az(t)为子系统对应的加速度,m为子系统质量,S为传感器灵敏度,k为传感器转换系数,Vz(t)为子系统对应电压,Iz(t)为子系统所需输出电信号。
[0033] 进一步,各所述制动钉顺应瓦片的弧形结构排列并指向弧形结构的中心。
[0034] 进一步,所述压力机构包括液压缸及由液压缸驱动的液压杆,所述液压杆抵接于调节托靠近固定壳的一端;
[0035] 所述压力机构还包括压缩弹簧,所述压缩弹簧平行于液压缸设置;
[0036] 所述瓦片远离调节托的一端覆盖有耐高温材料层,所述制动钉的外端从耐高温材料层中穿出。
[0037] 第三方面,本发明还提供了一种列车,包括车体和上述列车制动装置,列车制动装置安装于所述车体上。
[0038] 与现有技术相比,本发明具有以下有益技术效果:
[0039] 本发明提供的一种列车制动闸瓦,使用时,调节托在压力机构的作用下沿被制动体方向移动,并带动瓦片和制动钉同步移动,直到各制动钉与被制动体表面接触并产生摩擦制动力,压力传感器将制动钉所受压力传递给分控制器,分控制器与总控制器相配合,总控制器将压力信号处理后传递给伺服电机从而控制伺服电动缸工作,伺服电动缸接收到电信号后通过活塞运动来控制相应制动钉进行微调,从而使得制动钉的外端均可与被制动体表面贴合,抵消列车制动时产生的不规则振动。
[0040] 本发明提供的一种列车制动装置及一种列车,由于应用了上述闸瓦,因此也具备相同的技术效果。
[0041] 本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。附图说明
[0042] 构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的限定。
[0043] 图1为本发明提供的一种列车制动闸瓦的主视图;
[0044] 图2为本发明提供的一种列车制动闸瓦的仰视图;
[0045] 图3为本发明提供的一种列车制动闸瓦的伺服电动缸的结构示意图;
[0046] 图4为本发明提供的一种列车制动闸瓦的瓦片与伺服电动缸的配合图;
[0047] 图5为本发明提供的一种列车制动装置的结构示意图。

具体实施方式

[0048] 为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0049] 实施例一
[0050] 如图1至图4所示:本实施例提供了一种列车制动闸瓦17,包括固定壳1、调节托2、瓦片11及若干制动钉3;所述调节托2以可滑动方式安装于固定壳1并由设在固定壳1内的压力机构驱动滑动;所述瓦片11呈弧形并固定在调节托2远离固定壳1的一端。
[0051] 各所述制动钉3以可滑动方式均匀分布于调节托2内,并由设在调节托2内相应的伺服电动缸8驱动滑动,所述制动钉3的外端从瓦片11伸出、内端与相应伺服电动缸8配合且二者之间设有用于实时监测压力的压力传感器10;所述压力传感器10将制动钉3的压力传递给分控制器20,所述分控制器20与总控制器19连接,所述总控制器19将压力信号处理后通过伺服电动缸8控制制动钉3的移动。
[0052] 固定壳1为其它部件的安装主体,并可固定安装于列车;固定壳1的一端开口,调节托2的形状适配于该开口并沿该开口的长度方向滑动;制动钉3呈“T”形,其外端为大径部分;制动钉3用于与被制动体接触而产生摩擦制动力,因此其数量较多,可呈横纵列阵式分布,例如7*15式;作为优选,各所述制动钉3顺应瓦片11的弧形结构排列并指向弧形结构的中心,以适应圆形结构的被制动体;瓦片11可定位制动钉3,防止制动钉3侧移。
[0053] 压力机构包括液压缸6及由液压缸驱动的液压杆7,所述液压杆7抵接于调节托2靠近固定壳1的一端;此外,压力机构还可包括压缩弹簧5,所述压缩弹簧5平行于液压缸6设置,压缩弹簧5能够抵消整个闸瓦制动装置受到的振动力。
[0054] 与现有技术一致,伺服电动缸8包括伺服电动机12、电机连接座13、缸体14及活塞9,压力传感器10即装在制动钉3的内端与活塞9之间并用于检测制动钉3所受到的压力;分控制器20和总控制器19可安装在调节托2中;每一横排制动钉3侧方都装有一个分控制器
20,分控制器20处理每一横排的压力传感器10传递的压力信号,各横排的分控制器20将压力信号传递给总控制器19。
[0055] 使用时,调节托2在压力机构的作用下沿被制动体轴心方向移动,并带动瓦片11和制动钉3同步移动,直到各制动钉3与被制动体表面接触并产生摩擦制动力,压力传感器10将制动钉3所受压力传递给分控制器20,分控制器20与总控制器19相配合,总控制器19将压力信号处理后传递给伺服电机从而控制伺服电动缸8工作,伺服电动缸8接收到电信号后通过活塞运动来控制相应制动钉3进行微调,从而使得制动钉3的外端均可与被制动体表面贴合,抵消列车制动时产生的不规则振动。
[0056] 本实施例中,所述瓦片11远离调节托2的一端还覆盖有耐高温材料层4,所述制动钉3的外端从耐高温材料层4中穿出;耐高温材料层4例如可采用耐高温橡胶制成,抵消制动钉3工作时受到的切向分力,提高制动钉3工作的平稳性。
[0057] 实施例二
[0058] 如图1至图5所示:本实施例提供了一种列车制动装置,包括车轴18及若干设于车轴18径向侧的闸瓦17;车轴18即为列车的轮轴,此时的闸瓦17直接作用于车轴18,车轴18即为被制动体,辅助配合制动轮15的制动系统而实现整体制动;本实施例所述闸瓦17与实施例一所示结构相同。
[0059] 如图5所示,原闸瓦16(即现有结构的闸瓦)作用于制动轮15,提供主要制动力。制动钉3作用于车轴18表面,用于平衡制动时产生的摩擦振动,使制动时列车更加平稳,可以防止零部件因制动不平稳产生摩擦碰撞、不贴合而出现断裂损伤。
[0060] 此时,制动总压力:F=F11+F12+F21+F22;制动器制动力:f=f11+f12+f21+f22;制动压力满足:F11,F12>>F21,F22;制动器制动力满足:f11,f12>>f21,f22;其中F11、F12、f11、f12提供主要制动力,F21、F22、f21、f22用于平衡振动力。
[0061] 本实施例的闸瓦17包括固定壳1、调节托2、瓦片11及若干制动钉3;所述调节托2以可滑动方式安装于固定壳1并由设在固定壳1内的压力机构驱动滑动;所述瓦片11呈弧形并固定在调节托2远离固定壳1的一端。
[0062] 各所述制动钉3以可滑动方式均匀分布于调节托2内并由设在调节托2内的相应伺服电动缸8驱动滑动,所述制动钉3的外端从瓦片11伸出、内端与相应伺服电动缸8配合且二者之间设有用于实时监测压力的压力传感器10;所述压力传感器10将制动钉3的压力传递给分控制器20,所述分控制器20与总控制器19连接,所述总控制器19将压力信号处理后通过伺服电动缸8控制制动钉3的移动。
[0063] 固定壳1为其它部件的安装主体,并固定安装于列车;固定壳1的一端开口,调节托2的形状适配于该开口并沿该开口的长度方向滑动;制动钉3呈“T”形,其外端为大径部分;
制动钉3用于与车轴18接触而产生摩擦制动力,因此其数量较多,可呈横纵列阵式分布,例如7*15式;作为优选,各所述制动钉3顺应瓦片11的弧形结构排列并指向弧形结构的中心,以适应圆形结构的车轴18;瓦片11可定位制动钉3,防止制动钉3侧移。
[0064] 压力机构可包括液压缸6及由液压缸驱动的液压杆7,所述液压杆7抵接于调节托2靠近固定壳1的一端;此外,压力机构还可包括压缩弹簧5,所述压缩弹簧5平行于液压缸6设置,压缩弹簧5能够抵消整个闸瓦制动装置受到的振动力。
[0065] 与现有技术一致,伺服电动缸8可包括伺服电动机12、电机连接座13、缸体14及活塞9,压力传感器10即装在制动钉3的内端与活塞9之间并用于检测制动钉3所受到的压力;分控制器20和总控制器19可安装在调节托2中;由于同一横排的制动钉3所受到的压力是相同的,每一横排制动钉3侧方都装有一个分控制器20,分控制器20处理每一横排的压力传感器10传递的压力信号,各横排的分控制器20将压力信号传递给总控制器19。
[0066] 使用时,调节托2在压力机构的作用下沿车轴18方向移动,并带动瓦片11和制动钉3同步移动,直到各制动钉3与车轴18表面接触并产生摩擦制动力,压力传感器10将制动钉3所受压力传递给分控制器20,分控制器20与总控制器19相配合,总控制器19将压力信号处理后传递给伺服电机从而控制伺服电动缸8工作,伺服电动缸8接收到电信号后通过活塞运动来控制相应制动钉3进行微调,从而使得制动钉3的外端均可与车轴18表面贴合,抵消列车制动时产生的不规则振动。
[0067] 本实施例中,所述瓦片11远离调节托2的一端还覆盖有耐高温材料层4,所述制动钉3的外端从耐高温材料层4中穿出;耐高温材料层4例如可采用耐高温橡胶制成,抵消制动钉3工作时受到的切向分力,提高制动钉3工作的平稳性。
[0068] 设同一闸瓦17中的所有制动钉3为系统,单个制动钉3为子系统;通过分控制器20建立子系统数学模型模拟频域响应并将结果输入总控制器19中;通过总控制器19建立系统数学模型模拟时域响应,总控制器19结合时域和频域分析结果输作为控制信号作用于伺服电动缸8。
[0069] 所述总控制器19对系统的数学模型进行时域分析:
[0070] 子系统时域受力表示为Fi(t),Fi(t)是时域函数,表示随时间变化的力,系统总受力表示为Ftotal;
[0071]
[0072] 其中i=1、2…,N,其中N为制动钉3总数,i为制动钉3编号:
[0073] 所述分控制器20对系统的数学模型进行频域分析:
[0074] 子系统时域受力经过傅里叶变换后表示为Fj(t);子系统振幅为A; 为子系统初相;ω为子系统角速度,角速度越大频率越高,周期越短;
[0075]
[0076] 其中j=1、2…N,其中N为制动钉3总数,j为制动钉3编号;
[0077] 变换得到:
[0078]
[0079] 选取振动频率贡献大的前H项,将其作为振动频率特性;
[0080] 所述总控制器19通过下列算法将转换后的电信号输入到每个子系统对应的伺服电动缸8:
[0081]
[0082]
[0083] Vz(t)=S×az(t);
[0084] Iz(t)=k×Vz(t);
[0085] 其中z=1、2…N,其中N为制动钉3总数,z为制动钉3编号;
[0086] Fz(t)为总控制器19处理后子系统受到的压力,h为振动贡献率大的第h项,az(t)为子系统对应的加速度,m为子系统质量,S为传感器灵敏度,k为传感器转换系数,Vz(t)为子系统对应电压,Iz(t)为子系统所需输出电信号。
[0087] 实施例三
[0088] 本实施例提供了一种列车,包括车体(图中未示出)和如实施例二所示的列车制动装置,列车制动装置安装于所述车体上。车体的结构与现有技术一致,列车制动装置的结构及原理与实施例二所记载的相同,在此均不再赘述。
[0089] 最后说明的是,本文应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想,在不脱离本发明原理的情况下,还可对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。
QQ群二维码
意见反馈