制动单元

制动单元（精选八篇）

制动单元 篇1

大功率制动单元是大型交流传动系统能耗制动最关键的设备之一,它的质量好坏将直接影响整个系统的安全及整体性能。当电机进行制动时,它将电能回馈到变频器或逆变器直流母线上,导致直流母线电压的升高。当直流母线电压达到一个预定限值时,制动单元自动开通,通过能耗电阻卸能将直流母线电压限制到可以接受的水平,避免由于直流回路过压导致变频器故障而停止运行。实际在大功率应用的场合,经常需要多台制动单元联合使用,以满足制动功率的需要。综合分析已知的包括国际大公司的产品,由于制动电压阈值的差异和电路参数的分散性,当多台制动单元并联使用时,均无法实现同步投入和同步触发,造成制动单元的烧毁,影响系统中其它主要设备的安全运行。

2 大功率制动单元的实现

随着近几年IGBT开关器件的不断发展,其电流、电压等级不断提高,目前大功率制动单元主要由专用的IGBT基于降压斩波电路(Buck Chopper)来实现,与其它可控的功率器件比较,这类型的晶体管在应用中具备一系列的优点,如可主动关断、不需要缓冲网络、控制单元简单、开关时间短、开关损耗低等。为了实现制动单元单台大功率制动,一般由多只IGBT并联使用,冷却方式根据应用场合可以采用水冷和强迫风冷等。

制动单元是根据直流母线电压独立运行的,用绞合电缆把其连接到公共直流回路中,其控制电路电源由直流母线电压供电,无需外接。其主电路拓扑结构如图1所示。

直流母线电压通过控制电路转变为小电压信号,与给定电压阈值比较,通过运放与RC组成的滞环电路网络进行闭环调节,通过比较器产生PWM(Pulse Width Modulation)驱动信号来驱动功率器件工作,通过制动电阻把能量消耗掉。

3 大功率制动单元并联工作

3.1 独立工作的大功率制动单元并联使用

在许多实际应用场合中,由于回馈到直流母线上的能量非常大,单台制动单元无法及时响应和卸掉公共直流母线上多于的能量,为了提高制动功率,需要多台制动单元并联使用。并联的制动单元所用的电缆长度和截面必须一致,以保证电流的均衡分配。但在实际控制中,由于控制电路器件精度、制动电压阈值的差异和电路参数的分散性,当多台制动单元并联使用时,均无法实现同步投入和同步触发。这将造成先投入的制动单元负担过重,甚至过载,如果后续的制动单元不能及时投入,则先投入的制动单元损坏的可能性极大,工程实践也证明了这一点。

3.2 具有同步触发装置的大功率制动单元

为了实现大功率制动单元并联使用时,能够同步触发和同步投入,在控制系统中加入了自适应主从控制和同步触发装置。而且其主从控制的信号交换采用光纤通讯,从而提高了抗干扰能力和工作可靠性,特别适用于强干扰的大型交流控制系统中。

图2中Vin为每台制动单元自身产生的PWM驱动脉冲,其通过电阻R1连接作为自身U2(或门逻辑电路)的2号端输入信号,同时Vin通过三极管V1放大直接驱动三路光纤发送设备A11、A12、A13工作。A11中的U1为光纤发送头,R4、R5为光纤发送头的限流电阻,其作用是防止光纤发送头因过流被烧毁,图2中的光纤发送设备A11、A12、A13工作原理相同。B11为光纤接受设备,U3为光纤接受头,C1为光纤接受头电源1、2号端子间的突波吸收电容,作用是防止因电源的突变而烧毁光纤接受头,R2为光纤接受头的输出电阻,其一端与光纤接受头U3的3号端相连,另外一端与电源VCC(控制系统的工作电源,一般为+15V)相连。根据光纤接受设备的电路原理,我们特意设计U3为同向工作原理,当U3接受到高电平信号时,此时3号端通过电阻R2输出为高电平信号,当U3接受到低电平信号时,其3号端输出为低电平信号,最终U3的3号端输出信号作为U2(或门逻辑电路)的3号端的输入信号,图2中的B11、B12、B13电路原理一样,都是光纤接受设备,同理B12的输出信号作为U2的4号端的输入信号,B13的输出信号作为U2的5号端的输入信号,U2为四二输入的或门逻辑电路,U2的1号端为同向输出端,R3为1号端的输出电阻,通过R3的输出信号Vout作为IGBT的驱动脉冲,去驱动IGBT安全可靠的工作。

3.3 具有同步触发装置的大功率制动单元并联使用

图3中公共直流母线通过电连接U11(电压检测单元),U11通过电连接U12(脉冲发生单元),U12通过电连接自身的U13(同步触发装置),同时通过光纤连接其余制动单元的U23、U33、U43(同步触发装置);剩余制动单元同理。U13、U23、U33、U43的输出通过电连接去驱动各自的IGBT安全可靠的工作。

根据电压检测单元和脉冲发生单元工作原理,由于每台制动单元其制动电压阈值的差异和电路参数的分散性,每台制动单元的脉冲发生单元(U12、U22、U32、U42)的输出脉冲在占空比、频率上各不相同,提前工作的占空比大,最后工作的占空比小,但是,根据同步触发装置(U13、U23、U33、U43)或门逻辑电路工作原理,其输出脉冲只与最大输入占空比的脉冲有关,所以每台制动单元同步触发装置输出脉冲都与提前工作的制动单元的输出脉冲是一致的,因此,无论哪台制动单元先工作,其脉冲信号就作为主驱动信号,必将同时触发另外三台制动单元同时投入和同时工作。

4 设计实例

以下是具有同步触发装置的两台大功率制动单元并联工作时的情况。

定义:ch1“1#”制动单元IGBT驱动脉冲

ch2“2#”制动单元IGBT驱动脉冲

ch3“2#”制动单元自身产生的工作脉冲(光纤发送)

ch4“1#”制动单元自身产生的工作脉冲(光纤发送)

从工作波形可以看出,ch1、ch2、ch3波形的占空比基本一致,ch4波形的占空比相对窄,因为两台制动单元的放电阈值不一样,所以在同一电压源下,较低的即“2#”制动单元先工作,先工作的占空比较宽,后工作的较窄,而最终驱动IGBT工作的驱动脉冲又是一致的,说明同步触发功能起到了作用,实现了两台制动单元并联工作时,能够实现同步触发工作。

由于同步触发功能的实现有模拟电路和数字电路组成,所以工作脉冲在传送过程中有一定的延时,具体如图5所示。

从工作波形中可以看出,最终驱动IGBT工作脉冲ch1延迟ch2不到500ns,这主要是由器件造成的,但这么短的时间完全可以忽略。所以增加了同步触发功能的制动单元完全可以实现多台制动单元并联同步工作。

5 结论

通过同步触发装置解决了大功率制动单元并联使用时能够实现同步投入和同步触发,使得并联工作的各台制动单元的制动功率均衡。制动效率大大提高了,整个系统的安全可靠性也大幅度提高了。该功能大大提高了制动单元使用的灵活性,为大型传动系统能耗制动的硬件冗余提供了更大的自由度,彻底解决了由于能耗制动制动单元响应不够快而导致能量不能及时消耗给系统带来的严重威胁。

参考文献

[1]方涌奎,屈敏娟,张支钢.变频器控制系统的制动单元及其应用[J.]精密制造与自动化,2009.

[2]朱卫兵.变频器制动单元的使用及其计算[J.]江苏冶金,2006.

[3]王兆安,黄俊.电力电子变流技术[M.]机械工业出版社,2004.

制动单元如何使用,排除再生能量？ 篇2

2014-8-20

制动单元：

制动单元的功能是当直流回路的电压Ud超过规定的限值时（如660V或710V），接通耗能电路，使直流回路通过制动电阻后以热能方式释放能量。制动单元可分内置式和外置式二种，前者是适用于小功率的通用变频器，后者则是适用于大功率变频器或是对制动有特殊要求的工况中。从原理上讲，二者并无区别，都是作为接通制动电阻的“开关”，它包括功率管、电压采样比较电路和驱动电路。

制动电阻：

踏面制动单元测试系统试验台设计 篇3

关键词：列车,踏面制动单元,试验台,气动,数据采集

0 引言

踏面制动又称闸瓦制动,是空气制动的一种,以压缩空气为动力,制动缸活塞推力,经制动杠杆将闸瓦压紧车轮踏面,通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦,把列车动能转变为热能消散于大气之中,并产生制动力。踏面制动单元直接影响车辆的运行安全,因此踏面制动单元在装车前都要经过严格的调整量、气密性以及制动力的测试,并且需要定期对制动单元进行各项性能的检测,测试与检测过程试验种类繁多,试验过程繁琐。为了使试验数据更精确,并提高试验的可操作性,提高测试及检测效率,从而设计此测试系统试验台。此试验台可实现不同型号踏面制动单元的综合性能测试,其拥有对制动缸和弹簧缸(停放缸)的两路测试,因此对带有弹簧缸的踏面制动单元,亦可轻松完成其综合性能测试。

1 功能

1.1 踏面制动单元强度试验

将踏面制动单元安装在试验台上,闸瓦间隙为10 mm,将制动单元充风到0.8 MPa,在制动位保压10 s后排风缓解,记录在试验过程中踏面制动单元缓解是否正常,有无异常现象发生。

1.2 带停放踏面制动单元强度试验

闸瓦间隙为10 mm,将制动单元充风至0.8 MPa±10 k Pa,然后将弹簧制动器充风至1.2 MPa,在制动位保压20 s后先使制动单元排风缓解,然后使弹簧制动器排风,制动单元处于停放制动状态。记录在此过程中踏面制动单元的缓解状态,有无异常现象发生。

1.3 常用制动泄漏试验

将制动单元分次充风至0.08 MPa,0.6 MPa后切断气源,保压5 min,分别记录制动单元压力降。

1.4 弹簧制动器泄漏试验

将弹簧制动器分次充风至0.08 MPa,0.45 MPa后切断气源,保压5 min,分别记录弹簧制动器压力降。

1.5 手动缓解试验

闸瓦间隙为10 mm,向弹簧制动器内充入压力空气0.48 MPa,然后排风,待停放弹簧产生制动后,用力拉手动缓解手柄,记录由制动到缓解过程。

1.6 一次间隙调整量试验

一次间隙调整量测试应在闸瓦托退出30 mm~80 mm范围内进行,在缓解状态下把闸瓦托调至最短位置,选取测量参考点Y,此时测量闸瓦托与参考点Y的距离L1;向制动单元充风,待闸瓦托完全伸出后,测量闸瓦托与参考点Y的距离L3;在排风,闸瓦托顺利退回后,此时测量闸瓦托与参考点Y的距离L2。每充、排风一次即可得到一个L2与L1的差值,即为一次间隙调整量,L3与L1的差值即为一次制动闸瓦最大行程。

在0.45 MPa压缩空气的条件下,进行一次间隙调整量试验。

1.7 缓解间隙X试验

缓解间隙X测试应在闸瓦托退出30 mm~80 mm范围内进行,按试验2.6测得的L3与L2的差值即为缓解间隙X。

在0.45 MPa压缩空气的条件下,进行缓解间隙试验。

1.8 总调整量试验

在常用制动缓解条件下,将闸瓦托跳到最短位置,选取测量参考点Y,测量闸瓦托与参考点Y的距离L1,使制动单元反复充、排气,当闸瓦托推出量不再增加时,在缓解状态下测量闸瓦托的距离L4,L4与L1的差值即为总调整量。

在0.45 MPa压缩空气的条件下,进行总调整量试验。

1.9 弹簧制动器行程试验(制动单元处于无风压状态)

调整调节螺母使闸瓦托到初始行程位,将弹簧制动器充风至0.6 MPa,然后排风,进行制动、缓解,记录各零部件的移动是否平稳,有无卡滞,一次停放制动的闸瓦托行程值。

1.1 0 常用制动闸瓦压力测试(弹簧制动器处于缓解位)

调整闸瓦间隙为10±1 mm,制动单元内风压分次充至0.3 MPa,0.4 MPa,0.5 MPa,观测压力测试结果,缓解。记录测试结果。

1.1 1 停放制动压力测试(制动单元处于无风压状态)

调整闸瓦间隙为10±1 mm,向弹簧制动器内充风至0.48 MPa,然后把风排空,观测压力测试结果。记录停放制动压力的测试结果。

2 试验台结构设计

此踏面制动单元测试系统试验台由测试主机和操作控制台两部分组成,测试主机是试验台的执行部分,通过操作控制台可控制测试主机对踏面制动单元进行各项性能测试。

试验台主机结构简图如图1所示。

主机分为两个部分:床身10以及电器柜11,床身尺寸:2 250×830×670,床身两边分别焊接4个筋板,可承受踏面制动单元10 t的制动推力,其用于安放各种机械装置,依靠螺栓固定在电器柜之上,电器柜尺寸:2 100×700×600,电磁阀、比例阀、换向阀等气路装置和压力传感器、多功能数据采集卡等数据采集装置以及继电器板等电控装置均安装固定在电器柜之中,气动元件与电控装置分装在电器柜两边。

1—防护网罩;2—安装板;3—踏面制动单元;4-假轮;5—直线轴承;6—位移传感器;7-压力传感器;8—电磁制动电机;9—齿轮箱;10—床身;11-电气柜

图1 试验台主机结构简图

床身上主要有以下几个部件:防护网罩1可以保护操作人员不受意外伤害;踏面制动单元3用螺栓固定在安装板2上,通过丝杠带动安装板的移动可实现踏面制动单元的横向位移调节;假轮4用以模拟车轮,试验时用卡舌固定在闸瓦托上跟随闸瓦托一起运动;位移传感器6实时测量闸瓦位移,其与另一个位移传感器共同测算踏面制动单元的缓解间隙以及调整量;压力传感器7固定在齿轮箱9的输出轴上,其作用为测量踏面制动单元的制动力;电磁制动电机8为驱动装置,其与齿轮箱共同完成踏面制动单元闸瓦间隙的调节。通过鼠标操作试验面板分别对制动单元的制动缸和弹簧缸进行充风排风可实现对不同型号踏面制动单元的性能测试。

3 气动控制系统设计

试验台的气动控制系统主要由气源、过滤器、比例阀、球阀、电磁阀、换向阀、压力传感器等组成,通过工控机控制多功能数据采集卡输出A/D信号控制电磁阀的动作来改变气路,从而实现对踏面制动单元的充风、排风。气路控制系统简图如图2所示。

气路控制系统共有4条气路:2路控制弹簧缸动作、1路控制制动缸动作、1路控制防护罩动作。由于弹簧缸需要测试充风至1.2 MPa下的强度,而比例阀所调控范围为0.1~0.9 MPa,因此将控制弹簧缸的气路分为两路,一路由减压阀设定为固定气压值:1.2 MPa,一路经由比例阀调控,调控范围:0.1~0.9 MPa。需要测试高压下强度时将气路切换至1.2 MPa。其他试验将经比例阀调至设置气压,气路的选择及气压的调节均由系统根据所选择试验自动输出A/D信号,控制电磁阀的动作实现气动球阀的转向,最终实现对气路的选择。气压的调节是一个反馈调节的过程。防护罩的开闭由左右两个气缸共同推动。

图2 气路简图

4 电气控制系统设计

试验台采用NI公司的多功能数据采集卡PCI-6221来对数据进行采集以及实现工控机对试验台的控制。其包括2路模拟输出,16路模拟输入,24路数字I/O线,可实现对2个比例阀的控制,对4个气压传感器、2个拉压力传感器、2个位移传感器的数据采集,以及对电磁阀、继电器板等进行开关量控制。电气控制系统示意图如图3所示。

图3 控制系统简图

通过多功能数据采集卡的AO口输出0~10 V直流电压控制比例阀调节气压范围0.1~0.9 MPa;数据采集卡DO口输出电压为0 V/5 V,而电磁阀动作电压为24 V,因此电磁阀的控制需要增加继电器板来进行中继,通过数据采集卡的DO口控制继电器板的开闭来实现电磁阀的动作。同时,电磁制动电机的运转也通过继电器板来控制继电器实现(继电器通220 V交流电)。数据的采集由数据采集卡的AI口实现,采集到的数据上传至工控机进行处理后在显示窗口显示。

5 试验测试控制软件设计

试验测试控制软件采用labview8.6编写,其优点是可利用计算机强大的图形环境,采用可视化的图形编程语言和平台,在计算机屏幕上建立图形化的软面板来替代常规的传统仪器面板。软面板上具有与实际仪器相似的旋钮、开关、指示灯及其他控制部件。在操作时,用户只需通过鼠标或键盘来操作软面板,就可实现检验仪器的通信和操作。具有可视化强,编程简单,操作灵活方便的优点。

测试控制软件的操作流程如图4所示。

图4 操作流程图

试验时先打开试验软件,选择试验类型,进行试验参数设置,进行试验,制动缸试验和弹簧缸试验分开操作,方便快捷。在试验界面右部以试验报告形式显示试验数据,一目了然。试验数据以踏面制动单元编号为名称保存,方便查询。软件界面如图5所示。

图5 软件界面

制动缸操作面板进行制动缸试验,有弹簧缸的制动单元做弹簧缸试验时使用弹簧缸操作面板,计时区域在需要保压时进行计时操作,位移控制面板进行闸瓦间隙调整,手动缓解采集面板进行手动缓解试验。

6 结语

踏面制动单元测试系统试验台是集气动控制与电气控制于一体的试验设备,只需要将被试踏面制动单元按试验要求安装好后,操作人员即可操纵键盘和鼠标,通过微机试验程序在短时间内完成踏面制动单元的各项性能检测试验。试验台结构合理,性能可靠,装卸方便,试验软件操作简单,试验数据准确,极大地减轻了现场工人的劳动强度,提高了工作效率。高精度的压力传感器、位移传感器、比例调压阀及数据采集系统保证了试验检测结果的准确、稳定、可靠,试验数据的自动化处理大大提高了踏面制动单元出厂验收及检修作业的管理水平,是踏面制动单元生产厂家和车辆段检修踏面制动单元必不可少的设备之一。

参考文献

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[2]傅佩喜.客车单元制动缸检测系统的应用研究[J].铁道机车车辆,2008,28(3):67-70.

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[5]刘存生.智能型机车制动缸试验台的研制[J].电电力机车与城轨车辆,2009,32(1):37-40.

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[8]林静.Lab VIEW虚拟仪器程序设计从入门到精通[M].北京:人民邮电出版社,2013.

[9]郑对元.精通Lab VIEW虚拟仪器程序设计[M].北京:清华大学出版社,2012.

制动单元 篇4

1 制动控制单元简介

ESRA制动系统的制动控制单元安装在车下, 是制动指令的执行装置。制动控制单元每节车均设有1个, 并受本节车辆微机制动控制单元 (EBCU) 的控制。由于动车和拖车的载重不同, 其BCU也略有不同。

制动控制单元主要由中继阀、紧急制动电磁阀、模拟转换器、称重限压阀、负载压力传感器、CV压力开关、总风压力开关和测试接头等部件组成, 所有部件均采用模块化设计, 安装在1块背板上, 便于维修和更换, 其结构如图1所示。

1—总风压力开关;2—模拟转换器;3—紧急制动电磁阀;4—CV压力开关;5—称重限压阀;6—负载压力传感器;7—中继阀

2 制动控制单元的工作原理

ESRA制动系统的制动控制单元 (BCU) 的工作原理为:当压缩空气从制动缸进入制动控制单元后分为三路, 一路进入模拟转换器, 一路进入紧急制动电磁阀, 一路进入中继阀, 具体如图2所示。

模拟转换控制器由充气阀、排气阀和压力传感器组成。当模拟转换器接到EBCU的制动指令时, 会根据制动命令分别控制充气阀和排气阀动作, 并产生相应的预控压力CV1。同时, 压力传感器将CV1的压力值转换成相应的电信号, 反馈到EBCU并与此时需要的理论压力值进行比较。如果大于或小于所需的制动要求, 则EBCU继续控制模拟转换器进行相应的充排气动作, 直至预控压力CV1与所需的制动要求相符。

紧急制动电磁阀为二位三通电磁阀。其中, 一路接制动风缸, 一路接模拟转换器的出口, 一路接重阀的进口。正常状态下, 紧急制动电磁阀通电, 从而沟通模拟转换器的出口与称重阀的进口;在车辆紧急制动时, 沟通制动风缸与称重阀的进口。紧急制动电磁阀输出的预控压力为CV2。

称重限压阀可限制过大的制动力, 保护车辆在制动时不会因制动力过大而滑行。在车辆进行常用制动时, 模拟转换器输出的预控制压力CV1受EBCU控制, 而EBCU的制动指令根据车辆的车速、负载和制动要求确定。此时, CV1压力将小于最大制动力, 称重限压阀仅起预防作用, 以防止模拟转换器动作失灵。在车辆进行紧急制动时, 称重限压阀将根据车辆载重的限制预控制压力处于合理范围内。称重阀出口的压力为CV3。

中继阀为流量放大阀, 控制单元制动机的制动缸压力与BCU中预控制压力CV3的压力相等。

3 常见故障和解决方案

在快轨三号线的实际运营中, 制动控制单元中出现较多的故障现象为有以下3种。

3.1 中继阀排气

正常工作情况下, 中继阀存在排气动作, 但在无人对车辆进行操作的情况下, 中继阀排气为非正常情况。此时, 可能为中继阀损坏或模拟转换器损坏。更换模拟转换器后故障消失。

3.2 车辆制动时单节制动力有延时

在车辆运行的过程中, 司控器手柄从制动位转到牵引位后, 有一节车辆的带制动力显示为0.2 bar, 其余为0.行驶一段时间后, 压力变为0, 恢复正常。如果电路故障一直存在, 且此故障每次都会消失, 则原因可能为模拟转换器动作迟缓, 更换模拟转换器后车辆恢复正常。

3.3 模拟转换器漏气

在巡检时发现, 模拟转换器有漏气, 由于模拟转换器由MB04B控制板控制, 所以, 可能为控制板故障或模拟转换器故障, 更换MB04B控制板后故障消除。

4 结束语

制动单元 篇5

带有这种闸调器的单元制动缸由KNORR公司制造, 1995年引进到中国, 近年来随着引进项目的增多, 被广泛应用于铁路干线机车车辆和地铁车辆上。国内也有多家单位开始制造类似的单元制动缸, 但对这种单元制动缸的性能却缺乏了解, 本文将作一介绍。

1 结构原理

1-调节轴;2-调节弹簧;3-前调整螺母;4-平面推力球轴承;5-平面滚针轴承;6-后调整螺母;7-锥套;8-弹簧;9-活塞;10-缓解弹簧;11-缸体;z-锥齿;n-面接触副;d-线接触副。

图1所示的单元制动缸由丝杆复位机构、间隙调整器和气缸等3部分组成, 闸片与制动盘 (或闸瓦与踏面) 的间隙由图中距离A控制, 基础制动系统安装就位后, 经过几次制动缓解循环, 闸片间隙就会自动减小到恒定预设值。具体结构上A值的大小可以通过螺母调整。

在闸片间隙等于预设间隙时, 制动缸的工作过程是这样的:首先制动阀控制压缩空气由进气口P充入气缸, 进而推动活塞9压缩缓解弹簧10向前移动。同时在弹簧8的作用下锥套7推动后调整螺母6, 由于锥套7与后调整螺母6之间有高副d的存在, 后调整螺母6不能转动, 因此带动调节轴1与活塞9一起向前移动, 直到闸片与制动盘 (或闸瓦与踏面) 刚好接触, 这时活塞9行程为A。又因为前调整螺母3通过锥齿z与活塞管啮合而不能转动, 因此前调整螺母3也与活塞9一起向前移动A, 使得前调整螺母的法兰面刚好与平面推力球轴承4接触。随着活塞9在气压的作用下进一步前移K, 因调节轴1及其上的前调整螺母3受制于制动盘而不能前移, 锥齿z分离, 活塞9通过n面与前调整螺母3接触, 活塞9的推力通过前调整螺母3施加到调节轴1上, 再通过杠杆作用到闸片上。随着推力的上升, 整个基础制动系统会产生弹性变形, 活塞9会在前移E的距离, 此时后调整螺母6上的平面滚针轴承5的端面刚好与缸盖接触。保压制动一段时间后, 开始缓解, 缓解过程与上述制动过程刚好相反。活塞9的位移时间曲线见图2所示。

如果因元件磨损闸片间隙比预设间隙大时, 那么活塞将多出行程V, 此时单元制动缸的制动状态见图3, 前调整螺母3亦在活塞9的作用下有附加行程V, 平面推力球轴承4的右端面离开缸盖E+V, 由于缸盖的阻挡, 后调整螺母6在调节轴上多线非自锁螺纹的作用下开始空转。缓解时气缸的空气经P口排出, 活塞9首先向右移动E, 系统弹性变形消除, 活塞9进一步右移V时, 由于弹簧8的弹力通过锥套7、后调整螺母6施加于调节轴1, 使得闸片保持紧贴制动盘, 与此同时, 在调节弹簧2的作用下前调整螺母3开始在调节轴1上转动, 直至平面推力球轴承的右端面与缸盖接触, 随后的缓解过程与正常间隙时相同。活塞9的位移时间曲线见图4所示。

1-调节轴;2-调节弹簧;3-前调整螺母;4-平面推力球轴承;5-平面滚针轴承;6-后调整螺母;7-锥套;8-弹簧;9-活塞;10-缓解弹簧;11-缸体;z-锥齿;n-面接触副;d-线接触副。

2 闸调器的低温性能分析

这种闸调器仅见于KNORR公司的制动缸, 是一种力控制型的调整器, 不受系统弹性变形大小的影响, 并且调整时没有锥齿啮合噪声。下面要讨论的是润滑油的粘度对低温调整性能的影响。

前面提到磨损闸片间隙比预设间隙大时, 在制动缓解的过程中后调整螺母6和前调整螺母3将先后空转以使得调节轴1在推出V后保持原位, 不因活塞9复位而带回。

从图4可以看出, 后调整螺母6的空转是在制动缸升压时, 此时活塞9的推力通过前调整螺母3作用于调节轴1, 由于此推力通过多线非自锁螺纹产生的驱动转矩很大, 足以克服后调整螺母6和滚针轴承5的转动阻力矩, 因此后调整螺母6一般都可正常工作。

但对前调整螺母3, 其调整是在制动缸排气过程中进行, 工作时间很短往往只有零点几秒, 这时如果前调整螺母3的起动力矩大 (主要是在低温情况下) , 就可能造成前调整螺母3还没来得及转动, 制动缸活塞即缓解到位, 调节轴1被带回V的距离, 调整器失去作用。

前调整螺母3的驱动力矩由弹簧2产生, 根据KNORR公司的数据, 弹簧2工作位置时的弹力至少应达到260N (新弹簧要达到320N) 。

KNORR制动缸使用的调节丝杆为4头, 螺距为7 mm, 中径27 mm, 中面上的螺旋角α=arctgundefined, 因此, 弹簧2的弹力为260 N时产生的驱动转矩大约为:

undefined

前调整螺母3润滑表面对转轴的面积矩约为120 183 mm3, 如果所用润滑脂在剪速为10 s-1时的相似粘度为η, 则前调整螺母的起动阻力矩约为H=120 183×10-9η×10N·m, 要使前调整螺母3能够正常工作, 则必须满足120 183×10-9η×10

通过以上简单的估算, 即可看出这种闸调器正常工作的条件就是:调节弹簧2产生的驱动力矩必须大到足以克服润滑阻力, 并且在单元制动缸排气的瞬间起动前调节螺母3转动约1/4圈。常温下这个条件很容易达到, 因为常温下润滑脂的相似粘度很低, 但在-40℃～-50℃的低温环境下, 上述条件并不容易, 这时只有两个办法:提高调节弹簧2的工作弹力或使用更低粘度的润滑脂。但是提高弹簧2的弹力要受制于结构, 更严重的是要抵消缓解弹力, 因此不可取, 于是只有选用低粘度的润滑脂。国产制动缸要求在-50℃能正常工作, 普通矿物油润滑脂不可能满足上述粘度条件, 例如89D制动缸脂在-50℃剪速为10s-1时的相似粘度为1 500Pa·s、在膜板制动缸上使用的2号低温脂-50℃剪速为10s-1时的相似粘度为1 100Pa·s等, 因此这种闸调器必须选用合成油润滑脂。为此KNORR公司要求使用FUCHS公司的RENOLIT HLT2润滑脂, 这种合成润滑脂系由锂皂稠化合成油聚α烯烃制成, 工作温度为-40℃～+140℃, KNORR公司给定的制动缸的工作温度最低也只能到-40℃。

制动单元 篇6

1 铁路客车单元制动缸的概况

单元制动缸, 是由制动缸盖、活塞、活塞杆、皮碗及缓解弹簧等组成, 当压缩空气进入制动缸时, 推动活塞通过一套基础装置而起制动作用。单元制动缸是铁路动车系统的重要组成部分。单元制启对客列车运行及停留提供安全保证。随着铁路客运向着“提速、舒适、安全”的快速发展对客车制动系统的可靠性、安全性等提出了更高的要求。但长期以来由于受制动部件在设计、制造、乃至安装等诸多方面造成的质量缺陷使制动系统的使用状态满足不了使用要求的情况时有发生, 严重影响了车辆的使用效率和停留安全。我部在用的Z25B型客车就存在停留时单元制动缸保压时间严重不足的问题。

在旧型的空气制动机中, 一般采用的是三通阀的控制形式。它的基本性能比较简单而且功能作用也没用明确的进行区分, 在一定的情况下, 它只能够适用于一些尺寸比较固定的制动缸, 在检修过程中遇到了很多不利。基于此, 为了改善单元制动缸的性能, 使单元制动缸更多的适用于很多车型的通用性要求, 并且合理的配合空重车的调整以及防滑器等新技术的要求, 我国目前多采用104型制动机和F8阀型制动机。在104型制动机中, 它采用控制形式与三通阀的原理不同, 运用的是分配阀控制形式。也就是说, 将原来的直接作用的方式调整为目前的间接作用的方式。在制动机的结构上, 也比原来增加了几个部分, 包括工作风缸、容积室、均衡部等, 这些都为实现间接的作用方式发挥着自己的作用。与此同时, 一些专门配备的充气部机构, 也起到了协调副风缸和工作风缸之间的充气作用。

2 铁路客车单元制动缸保压不良的危害

制动机保压不良会带来以下几点危害:第一个是自然缓解。在正常保压状态下, 制动管、副风缸和制动缸互不相同, 但当节制阀泄露时, 副风缸压力大, 空气会流入制动缸;活塞不能够正常移动, 节制阀与滑阀粘连, 均造成节制阀不能遮断制动孔, 这样下去, 副风缸与制动管的压力平衡被打破, 主活塞由于查呀带动滑阀到缓解位置而造成自然缓解。对分配阀而言, 压力停止上升, 均衡阀将副风缸与制动缸的道路切断而形成保压位。当容积室压力达到一定值, 空气泄露, 活塞两侧的压力平衡被打破, 压力迫使均衡活塞下移, 制动缸排向大气的通路打开, 发生自然缓解。第二个是再制动。由上述分析我们可以知道副风缸的压力空气因故流入制动缸, 副风缸和制动管的压力平衡会被破坏从而产生自然缓解, 所以三通阀不会再制动。对分配阀而言紧急二段阀或者增压阀的密封圈泄露时。制动管或者副风缸空气露出, 容积室在保压情况下压力依旧上升, 富凤岗继续向制动缸输入空气产生再制动。对控制阀, 节制阀或局减阀密封出现问题都会使制动管中的压力空气进入制动缸, 产生再制动。第三个是列车管压下降。容积室压力发生改变决定着均衡阀的开关, 从而控制副风缸向制动缸的充气或制动缸压力空气的排放。制动缸漏泄, 容积室压力比制动压力大, 促使均衡活塞重开均衡啊, 副风缸向制动缸补气, 制动缸空气大量损失, 压力也大大损耗, 制动管压力经压力风缸洞开的充气阀向副风缸补充, 制动管压力下降。

3 解决铁路客车单元制动缸保压不良问题的措施

考虑到单元制动缸的连通管是根据每个车型的不同自带的, 所以连通管是配套且不可以改变的。但我们可以通过改变制动缸侧面所有的管接头来处理单元制动缸保压不良的问题。将管接头处理完以后, 就要调整原有的锥管螺纹的聚四氟乙烯薄膜的密封形式, 用传统的调和漆加麻刀的密封形式进行替代。在密封形式完成以后, 可以对客车的单车漏泄问题进行试验。试验结果表明, 经过调整后的密封形式的处理, 客车的漏泄量与以前相比有了很大的提高和完善。

在分配阀中, 可以选用新的结构形式和材料, 这样会比较方便检修以及延长检修期限。以104型客车为例, 在其分配阀的各零部件中, 应当做到比较好的统一和互换, 在众多的通用件中, 只有减少一些零件的规格, 才能方便各类的零件制造和检修。另外, 设置一些滤尘器也可以有效的提高其防止油垢、尘埃的侵入的功能, 对于延长检修期也有一定的好处。

其次, 可以联合机务和车务部门, 将原来的排净车辆主管压力的作业方式调整为减压100Kpa的方式。也就是说, 将原有的制动形式, 即紧急制动方式 (放大风) 调整为常用的制动方式, 这样, 再从435Kpa提高到460Kpa的副风缸的储风压力的保障下, 副风缸就能够拥有足够的压力来对制动缸进行必要的补风。在一定程度下, 这样的工作方式可以达到了我们想要的延长停留车的有效制动保压时间的目的。

4 结束语

随着交通运输行业的快速发展, 人们对于铁路和客车等交通运输行业的要求也越来越高。除了必要的速度以外, 频繁发生的交通事故更让人们对交通运输的安全有了更大的关注。本文所提到单元制动缸的保压不良的问题, 是由多种因素造成的。如果处理不当, 会直接影响铁路客车在运行过程中的安全保障情况。因此, 本文根据实际实验情况, 提出了两种解决方式, 这在一定程度上解决了保压不良的问题。

参考文献

[1]启明工作室.Visual C十十十SQL Server数据库应用系统开发与实例[M].北京:人民邮电出版社, 2004.

[2]傅佩喜, 何昌俊, 钱雪军, 杨文斌, 曹季烽, 客车单元制动缸检测系统的应用研究[J].铁路机车车辆, 2008, 6 (03) .

制动单元 篇7

中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司是列车基础制动装置的专业生产厂家, 其生产的踏面制动单元已实现批量装车。为满足对于踏面制动单元产品出厂性能的自动化、智能化精密试验检测的需求, 研制了踏面制动单元例行试验机 ( 见图1) 。

1 试验机使用要求及主要技术指标

1. 1 使用要求

踏面制动单元例行试验机应能够满足以下使用要求:

( 1) 能对常用踏面制动单元及带停放功能的踏面制动单元产品进行灵敏度试验、泄漏试验 ( 测量结果精确到1 k Pa) 、强度试验、制动力测试试验、间隙调整性能测试试验 ( 精确到0. 1 mm) 、行程试验、手动缓解测试试验等所有出厂试验项目的检测;

( 2) 试验机性能稳定可靠, 试验数据精确。满足自动化、智能化的使用要求, 劳动强度低, 并有相应的安全保护装置, 适用于批量产品的试验检测。

1. 2 主要技术指标

( 1) 试验机可实现10 k Pa ~ 1 200 k Pa无级调压, 调压精度为 ± 5 k Pa。

( 2) 最大试验位移行程为150 mm, 位移测量精度为 ± 0. 1 mm。

( 3) 制动力测量范围为0 ~ 100 k N, 测量精度为± 0. 02% ( FS) 。

2 试验机整体组成

踏面制动单元例行试验机是由机械装置、气动系统、电控系统、软件系统四部分集成一体的新型试验设备, 其组成简图及系统电气原理图分别如图2、图3 所示。

由于踏面制动单元在实际制动过程中会产生闸瓦的绕轴摆动, 故试验机机械装置中模拟轮与推杆的连接时采用了移动副和球铰的组合连接, 可大幅度减少由于模拟轮的受力偏转在推杆上作用产生的横向偏载, 提高了制动力的测试精度。使用球铰还可以减少由于安装误差、导向误差在推杆上引起的横向偏载, 同样提高了制动力的测试精度。

试验机设置了2 路独立的闭环精密调压回路, 踏面制动单元在试验机上安装完成后, 即可对踏面制动单元的常用制动缸和停放制动缸一次性进行性能测试, 提高了测试效率。为防止高精度比例阀损坏, 在气压回路中设置了压力开关, 保证气压回路有一定压力时, 比例阀才能通电工作, 提高了测试系统的可靠性。

3 试验机控制面板

试验机控制面板采用Labview虚拟仪器平台, 通过计算机进行全部测试过程的操作, 实现了测试过程、操作、数据采集、分析处理的自动化和智能化, 提高了例行试验的测试效率。系统操作控制面板主要有6 个功能区域, 如图4 所示。

可通过选择测试操控区中各类试验项目的下拉菜单进行所需试验 ( 见图5) 。

4 试验结果

当对踏面制动单元产品完成各类所需的测试试验后, 计算机会自动保存试验结果。操作者可根据需要选择打印相应的试验结果, 由试验机自带的打印机打印出例行试验报告 ( 见图6) 。

55 结结束束语语

制动单元 篇8

1 DAKO BZ8单元缸结构特点及工作原理

1.1 DAKO BZ8单元缸结构特点

DAKO BZ8型单元制动缸为皮碗式双向间隙自动调整制动缸。装用于部分25T型客车和青藏25T型客车的AM96转向架上。该单元制动缸主要由制动缸和闸片间隙调整器两部分组成, 见图1。

制动缸部分由制动缸体、皮碗、活塞、缓解弹簧、缸盖、连接件组成、防尘套等部件组成。

间隙调整器部分由丝杠、丝母、棘轮、掣子、凸轮套筒、滑轮、推力垫片、调整器压盖及压紧调整弹簧组成。

1.2 DAKO BZ8单元制动缸工作原理

该单元制动缸的制动缸部分工作原理与国产制动缸原理相同, 制动时向制动缸内冲入压缩空气, 推动活塞皮碗前移, 将压缩空气的压力转换为制动力, 并通过杠杆、闸片和制动盘传递到轮对, 实现车辆的制动作用。缓解时通过缓解弹簧的作用, 活塞皮碗复位。

间隙调整器部分利用凸轮、棘轮、丝母和丝杠的配合共同完成间隙调整作用。制动时, 间隙调整器部分与活塞同时向前伸出, 当闸片与制动盘间隙超过限定值时, 凸轮槽内的滑轮会越过凸轮槽的直线段, 进入螺旋槽, 由于滑轮相对缸体静止, 所以凸轮和安装在其上的掣子相对缸体转动, 掣子越过棘轮齿;缓解时, 在缓解弹簧的作用下, 调整器同活塞一起向后收回, 凸轮在滑轮作用下反向转动, 此时掣子在扁簧作用下压紧棘轮, 使得棘轮和凸轮共同反向转动, 棘轮的反转靠棘轮及与丝母的锥面在弹簧压力下的配合摩擦力传递到丝母, 使得丝母相对丝杠转动, 丝杠相对缸体伸出, 增大的间隙得以补偿。

由图2可看出, 整套机构中有两组起推力轴承作用的垫片组, 上下两片是钢片, 中间为可储藏润滑脂的特制的由金属网编织在非金属软片上的耐磨耗片。当凸轮或是棘轮在转动时钢片与耐磨耗片相对滑动, 以起减磨作用。

棘轮与丝母的锥面配合在单元制动缸正常工作时不动作, 制动时丝母与棘轮均不转动, 缓解时丝母与棘轮靠锥面配合摩擦力共同转动。但当遇到非正常情况, 即:①闸片与制动盘间隙过大;②调整丝母与丝杠间因外力作用不能灵活转动同时发生时, 棘轮在掣子的作用下转动, 丝母相对丝杠静止, 配合锥面发生相对滑动, 使得制动缸可以缓解, 但此时已经失去了间隙调整的作用。因此在检修时调整器上两个弹簧的作用力值尤其是内圈的密接弹簧的作用力范围显得尤为重要:作用力过小, 不能给锥面提供足够的压力, 摩擦力不足, 无法实现间隙调整;作用力过大, 摩擦力过大, 发生意外时, 回复弹簧提供给凸轮的旋转力不足以克服摩擦力, 无法实现缓解。

2 DAKO BZ8单元制检修试验工艺

由于目前国内还没有制定形成DAKO BZ8型单元制动缸完善的检修试验标准, 因此, 参考国产单元缸检修工艺、A4修规程要求和单元缸自身特点制定其检修工艺, 检修工艺流程:自转向架上分离制动缸——抛丸除锈——分解——清洗吹干——检查 (包括各弹簧做试验) ——组装——整体性能试验——装车。

2.1 从转向架分离制动缸并除锈

拆下制动缸底座上两侧的销子和双眼孔座上的两个销子以及制动管路, 可将制动缸从转向架上分离。对制动缸进行整体抛丸除锈, 除锈前需对制动管口等进行必要的防护。

2.2 分解单元制动缸

将制动缸固定在专用分解工作台上, 拆下防尘套和连接件组成。取出锁紧钢丝, 用专用三脚扳手打开间隙调节器压盖, 拿出间隙调节器组成。从外侧取下滑轮弹簧和两个滑轮。取下制动缸上盖上的呼吸堵和定位螺钉, 用专用扳手打开制动缸上盖并取出链接钢丝, 取出缓解弹簧和活塞组成。取下连接件组成中双眼孔座上的止退销和止转销, 分离丝杠和双眼孔座。

2.3 清洗吹干

对制动缸分解下零部件进行清洗, 去除制动缸体内和各零部件油污。考虑腐蚀性、挥发性和清洗效果等因素, 采用煤油作为清洗液清洗。清洗后用高压风枪吹干, 以免残留煤油腐蚀橡胶件。

2.4 检查制动缸各零部件

按《BSP25T型客车A4-1级检修规程》要求, 皮碗、防尘盖挡圈 (防尘套) 及各橡胶圈须更新。销子磨耗超过设计尺寸0.5mm须更新, 套磨耗超过设计尺寸0.7mm须更新。

由于DAKO BZ8型单元制动缸与国产单元缸在结构上存在很大不同, 尤其是间隙调整机构, 运用了凸轮、棘轮、丝杠丝母配合、锥面配合等多种机械运动机构, 这给检修测量部位的选择与标准的制定带来一定的难度。对单元制动缸所有零部件进行测量, 并绘制成三维图, 经过三维软件运动分析后, 确定了影响制动缸制动性能和间隙调节性能的关键部位尺寸及重要零部件的磨损限度。更新配件均除紧固件外均采用进口配件。

检查部位要求及判别标准如表1:

2.5 单元缸组装

零部件检测合格后, 可将制动缸按以下步骤组装:连接件组成组装—制动缸组装—间隙调节器组装—整体组装。

组装制动缸部分时, 需在皮碗、活塞和缸体内部涂抹适量RENOLIT HLT2型润滑脂, 抽拉几次, 使得润滑脂分布均匀, 然后放入复位弹簧, 再用专用工具安装制动缸前盖。

间隙调节器组装完成后, 拧紧调整器压盖, 卡紧防松卡圈, 旋入连接件组成, 准备试验。试验合格后, 旋出连接件组成, 安装防尘套。

2.6 整体性能试验

在单元缸组装完成后, 需在专用试验台上进行整体性能测试, 参照BSP《中国铁路高档座、卧车维护和修理手册》及国产单元制动缸的试验技术要求, 进行80KPa保压、600KPa保压试验, 要求泄露量应低于2KPa/4min。200KPa间隙调整器性能和稳定行程试验, 要求稳定行程为12±1.5mm。由于单次调整量不足1mm, 很难直接对其进行测量, 因此制定10调整量的总和不得小于5mm。空载单次全行程不小于26mm。带手制动制动缸做手制动动作试验。

3 建议

(1) 建议尽快组织车辆检修、制造、运用单位进一步修订完善DAKO BZ8型单元制动缸检修试验标准要求。

(2) 因维修配件进口周期较长, 建议开展DAKO BZ8型单元制动缸部分配件的国产化研制。

4 结束语

近年来已检修数百辆装用DAKO BZ8型单元制动缸的25T型客车, 检修后经装车运用考验, 单元制动缸各项功能良好, 达到了A4修的要求。

参考文献