【摘要】針對(duì)目前國(guó)內(nèi)機(jī)車普遍采用的閘瓦制動(dòng)和盤(pán)型制動(dòng)，本文提出了一種新的制動(dòng)方式—采用液壓同步缸的抱軌剎車裝置。該文介紹了該裝置液壓系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)組成，并分析了系統(tǒng)工作原理。提出了一種采用液壓同步缸來(lái)保證四個(gè)剎車裝置夾緊油缸的同步精度，采用連桿機(jī)構(gòu)來(lái)放大油液壓力，并成功運(yùn)用于某水池拖曳行走機(jī)構(gòu)中。

【關(guān)鍵詞】剎車裝置；抱軌剎車；液壓同步缸

1.前言

目前，閘瓦制動(dòng)是國(guó)內(nèi)機(jī)車上使用最為廣泛的一種制動(dòng)方式。閘瓦制動(dòng)是通過(guò)閘瓦壓緊輪對(duì)踏面時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)大的摩擦力，使列車大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能的制動(dòng)方式[1]；而比較新型的制動(dòng)方式采用的是盤(pán)形制動(dòng)，它是在車軸上或在車輪輻板側(cè)面安裝制動(dòng)盤(pán)，用制動(dòng)夾鉗使合成材料制成的兩個(gè)閘片緊壓制動(dòng)盤(pán)側(cè)面，通過(guò)摩擦產(chǎn)生制動(dòng)力，從而使列車停止前進(jìn)。這兩種制動(dòng)方式都是利用車輪和軌道的摩擦力實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的，會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，使車輪和軌道磨損快。

本文提出一種新型的液壓抱軌剎車裝置，采用四個(gè)夾緊油缸驅(qū)動(dòng)四組抱軌剎車裝置，同步缸確保四組抱軌裝置夾緊缸的同步精度。該制動(dòng)方式磨損的是固定在抱軌裝置上的摩擦片，可經(jīng)常更換，且成本較低。

2.系統(tǒng)介紹

液壓抱軌制動(dòng)裝置主要包括：液壓系統(tǒng)、抱軌剎車機(jī)構(gòu)、高壓油管等組成。液壓抱軌剎車裝置具有制動(dòng)力較大、制動(dòng)行程可調(diào)等特點(diǎn)，與傳統(tǒng)制動(dòng)方式相比較，對(duì)軌道、車輪等都不會(huì)造成磨損，且對(duì)大質(zhì)量運(yùn)動(dòng)體高速制動(dòng)有較好的效果。液壓抱軌剎車裝置液壓泵提供驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，利用蓄能器維持壓力，控制箱控制剎車裝置的制動(dòng)，并利用液壓站壓力調(diào)節(jié)、活塞直徑、連桿機(jī)構(gòu)的放大倍數(shù)等調(diào)整剎車片和軌道的正壓力，從而實(shí)現(xiàn)行走機(jī)構(gòu)的制動(dòng)行程在一定范圍內(nèi)無(wú)級(jí)可調(diào)。

2.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

液壓系統(tǒng)主要由油箱、電機(jī)、液壓泵、同步缸、換向閥、單向閥、節(jié)流閥、壓力表等組成，液壓同步回路系統(tǒng)圖如圖1，液壓站實(shí)物如圖2。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)要求，可根據(jù)配備要求設(shè)置不同數(shù)量的抱軌裝置，本設(shè)計(jì)暫按4套剎車裝置設(shè)計(jì)，為確保軌道車剎車穩(wěn)定性，需要4個(gè)剎車裝置的同步性較好。為了實(shí)現(xiàn)4個(gè)液壓缸的運(yùn)動(dòng)在制動(dòng)過(guò)程中能夠同步，抱軌裝置采用如圖1所示的同步回路。如圖1所示，同步缸是4個(gè)尺寸相同的缸體和4個(gè)活塞共用一根活塞桿的液壓缸?；钊蜃蠡蛘呦蛴疫\(yùn)動(dòng)時(shí)，輸出或者接受相等容積的油液，在回路中起著配流的作用，使有效面積相等的4個(gè)夾緊油缸實(shí)現(xiàn)雙向同步運(yùn)動(dòng)。同步缸的4個(gè)活塞上裝有雙作用單向閥，可以在行程端點(diǎn)消除誤差。當(dāng)同步缸活塞到達(dá)端點(diǎn)時(shí)，頂開(kāi)單向閥，若某個(gè)夾緊缸沒(méi)有到達(dá)端點(diǎn)，壓力油便可通過(guò)單向閥進(jìn)入其上腔，使活塞繼續(xù)下降到端點(diǎn)，這種同步回路的同步精度取決于夾緊缸和同步缸的加工精度和密封性，一般可達(dá)1%-2%[2]。

2.2 抱軌剎車機(jī)構(gòu)

抱軌剎車機(jī)構(gòu)為剎車裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由夾緊缸、活塞桿、豎直連桿、彈簧、豎直導(dǎo)向輪、水平導(dǎo)向輪、水平連桿等組成，如圖3所示。為減少制動(dòng)過(guò)程中的阻力，并增加剎車裝置抗沖擊能力，，同時(shí)防止水平連桿出現(xiàn)卡滯，特在水平連桿上增加兩個(gè)水平導(dǎo)向輪和一個(gè)豎直導(dǎo)向輪。結(jié)構(gòu)如圖4所示。

在系統(tǒng)工作時(shí)，二位四通電磁換向閥處于左位，此時(shí)高壓油和同步缸進(jìn)油油路相連通，高壓油經(jīng)電磁閥換向閥、同步缸、液控單向閥給夾緊缸工作腔充油，推動(dòng)活塞桿，經(jīng)豎直連桿的力放大機(jī)構(gòu)，促使水平連桿在豎直導(dǎo)向輪、水平導(dǎo)向輪的作用下，平穩(wěn)的將剎車片壓緊軌道側(cè)面，使行走機(jī)構(gòu)制動(dòng)。通過(guò)調(diào)節(jié)豎直連桿鉸支的位置可以改變油壓與軌道夾緊力之間的放大比例，從而可有效地降低液壓系統(tǒng)的壓力，圖3中作用到剎車片上的壓力大小為活塞桿上壓力的3倍。連桿機(jī)構(gòu)的應(yīng)用解決了夾緊缸體積過(guò)大、泄露、剎車過(guò)程油量過(guò)多等問(wèn)題。由于系統(tǒng)的制動(dòng)過(guò)程時(shí)間短、夾緊缸的耗油量少，所以在出現(xiàn)意外斷電液壓泵不能正常工作的情況下，系統(tǒng)可以直接利用蓄能器給夾緊缸供油驅(qū)動(dòng)夾緊油缸工作達(dá)到制動(dòng)的目的。當(dāng)電磁換向閥處于右位時(shí)，壓力油與夾緊缸回油腔連通，在壓力油和彈簧彈力作用下使活塞桿回縮，從而帶動(dòng)摩擦片松開(kāi)軌道，完成制動(dòng)的解除。在夾緊缸和同步缸之間增加一個(gè)液控單向閥，防止在制動(dòng)過(guò)程中夾緊缸中的高壓油出現(xiàn)回流使制動(dòng)實(shí)效。

2.3 高壓管路設(shè)計(jì)

由于液壓站到抱軌剎車機(jī)構(gòu)的距離較遠(yuǎn)，為提高同步進(jìn)度和制動(dòng)的及時(shí)性，管路設(shè)計(jì)需要關(guān)注以下問(wèn)題：1）管道易采用金屬管焊接而成，拐彎次數(shù)及接頭數(shù)量盡可能相同；2）管道長(zhǎng)度盡可能相近；3）管道內(nèi)徑不宜過(guò)細(xì)。

3.應(yīng)用實(shí)例

3.1 某掃索車液壓抱軌制動(dòng)裝置

將該液壓抱軌裝置成功運(yùn)用到某掃索車中，實(shí)物如圖5。掃索車的軌道跨度為8m，前后輪間距為4.5m，行走機(jī)構(gòu)重量約為15T，在左右兩側(cè)對(duì)稱布置1個(gè)制動(dòng)器，每個(gè)制動(dòng)器可提供5kN～25kN范圍內(nèi)的制動(dòng)力。經(jīng)2年時(shí)間的運(yùn)行，該剎車能在預(yù)定的時(shí)間和距離內(nèi)穩(wěn)定剎車，安全可靠。在速度為5m/s時(shí)，最短制動(dòng)距離可控制在2m范圍內(nèi)。

3.2 某水池拖曳行走機(jī)構(gòu)

該抱軌裝置成功運(yùn)用到某水池拖曳行走機(jī)構(gòu)中，實(shí)物如圖6。行走機(jī)構(gòu)的軌道跨度為15.6m，前后輪間距為6.5m，行走機(jī)構(gòu)重量約為60T，考慮穩(wěn)定性，在前后、左右四個(gè)輪子附近各設(shè)置2個(gè)制動(dòng)器，每個(gè)制動(dòng)器可提供12kN的制動(dòng)力，四個(gè)制動(dòng)器共提供96kN的制動(dòng)正壓力，摩擦片摩擦系數(shù)為02～0.6，計(jì)算時(shí)取0.25，液壓抱軌總制動(dòng)摩擦阻力24000N。試驗(yàn)表明，剎車時(shí)行走機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，在預(yù)定的時(shí)間和距離內(nèi)穩(wěn)定剎車，安全可靠。

4.結(jié)論

本文介紹了一種新型的抱軌剎車裝置，即采用液壓同步缸實(shí)現(xiàn)的液壓抱軌剎車裝置，并成功運(yùn)用于某水池拖曳行走機(jī)構(gòu)中。與傳統(tǒng)制動(dòng)技術(shù)相比，該新型剎車裝置制動(dòng)行程短，位置和速度控制精度高，制動(dòng)穩(wěn)定、可靠，是室內(nèi)軌道車制動(dòng)較理想的制動(dòng)裝置。

參考文獻(xiàn)

[1]謝子方，高向東.列車制動(dòng)技術(shù)的研究與展望內(nèi)燃機(jī)車[J].內(nèi)燃機(jī)車，2007（02）.

[2]袁勝發(fā).液壓同步缸在輾環(huán)機(jī)導(dǎo)向機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用研究[J].液壓與氣動(dòng)，2008（1）：73-74.

[3]李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.