CRH380BL動車組制動夾鉗單元分析

司麗 張冬冬 梁建全 郭小行

(唐山軌道客車有限責(zé)任公司,河北唐山 063035)

CRH380BL動車組制動夾鉗單元分析

司麗 張冬冬 梁建全 郭小行

(唐山軌道客車有限責(zé)任公司,河北唐山 063035)

制動夾鉗單元是基礎(chǔ)制動裝置的重要部件,通過對CRH380BL動車組制動夾鉗單元的分析,闡述了其結(jié)構(gòu)特點、功能機理以及相關(guān)的檢查與維護工作。

CRH380BL動車組 制動夾鉗單元 閘片

1 引言

基礎(chǔ)制動裝置是制動系統(tǒng)的重要組成部分，制動夾鉗單元是制動指令的最終執(zhí)行部件，在基礎(chǔ)制動裝置中起到重要的作用，直接關(guān)系到列車的運行安全，必須保證動作靈活，可靠性高。CRH380BL動車組的制動夾鉗單元采用傳統(tǒng)三點懸掛吊裝方式，具有閘片間隙自動調(diào)整功能，閘片的結(jié)構(gòu)能保證與制動盤表面均勻接觸。

2 結(jié)構(gòu)原理

制動夾鉗單元作的主要作用是利用杠桿原理將制動力放大和傳遞，使壓縮空氣的壓力轉(zhuǎn)化為閘片與制動盤之間的正壓力，通過制動盤和閘片的摩擦力形成制動力[1]。CRH380BL動車組的制動夾鉗單元采用模塊化結(jié)構(gòu)，共有兩種類型，即不帶停放的制動夾鉗單元和帶停放的制動夾鉗單元。其中，不帶停放的制動夾鉗單元分別安裝于所有車軸的兩側(cè)(動力軸為輪裝盤，非動力軸為軸裝盤)，不帶停放制動的夾鉗單元安裝于非動力軸的中間位置。

制動夾鉗單元的主要組成部件有制動缸、制動杠桿、杠桿吊座和閘片托，制動夾鉗單元借助三點支承固定在車輛的轉(zhuǎn)向架上，通過關(guān)節(jié)軸承與構(gòu)架相連，見(圖1)。

圖1 制動夾鉗單元

所有制動夾鉗單元都有內(nèi)置的自動閘片間隙調(diào)整器(閘調(diào)器)。閘調(diào)器有足夠的調(diào)整量，以便不需拆卸其它部件就能替換磨損的閘片。制動夾鉗單元能保證運動所需的靈活性，并且通過常用工具就可快速、簡便地更換部件。

制動夾鉗單元的結(jié)構(gòu)和功能，主要考慮了以下設(shè)計理念：

不同磨耗下上閘時間一致——間隙調(diào)整裝置；

車輛需要長期停放——停放制動；

車輛無風(fēng)壓時停放制動緊急緩解——手緩解裝置；

閘片快速更換——絲杠復(fù)位機構(gòu)。

2.1 制動缸工作原理

制動時，制動缸充風(fēng)，將制動閘片托連同制動閘片壓在制動盤上，由此形成制動力。緩解時，制動缸排風(fēng)，制動缸中的復(fù)位彈簧驅(qū)使制動夾鉗杠桿進入緩解位置。如(圖2)，上述制動過程可分為以下四個過程：

圖2 制動過程

緩解狀態(tài)，間隙S，制動缸初始長度L；

伸長作用行程A，制動力還沒有產(chǎn)生；

隨著制動缸壓力的增加，彈性變形產(chǎn)生，制動缸伸長E，制動力產(chǎn)生；

隨著磨耗的產(chǎn)生，制動缸伸長V。

這四個過程是表象，這樣的表象是隱藏在制動缸內(nèi)部的結(jié)構(gòu)造成的。制動缸可分為三種功能組件：傳力部件、間隙調(diào)整裝置和絲杠復(fù)位機構(gòu)，如(圖3)。制動缸的特點在于它帶有自動的單向間隙調(diào)整裝置和徑向絲杠復(fù)位機構(gòu)。

《剡錄》，宋代學(xué)者高似孫著，成書于宋嘉定七年(1214)。因高氏為嵊縣本地名士[8]，從今之《真誥》書前有高氏所作的序看來[9]，他對《會稽志》引用《真誥》之說和《真誥》對本地名山所記，不會是人云亦云，如沒調(diào)查就難以說出墨池書樓、王右軍宅、丹池等古金庭遺跡的細節(jié)來。他的《夜宿金庭洞》詩，即為實地調(diào)查的記錄，所以《剡錄》之記是可以采信的。

圖3 制動缸結(jié)構(gòu)

制動缸內(nèi)部有三個離合器：Z、D、N，它們起到了限制相接觸的零件的相對轉(zhuǎn)動的作用。調(diào)整螺母、引導(dǎo)螺母與絲杠間采用非自鎖螺紋連接，優(yōu)點是：能傳遞較大的力并把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動。間隙調(diào)整裝置通過離合器的切換配合充分發(fā)揮了絲杠的特點，即：離合器閉合時候傳遞力，打開時候傳遞運動。通過絲杠直線運動和螺母旋轉(zhuǎn)的相互轉(zhuǎn)化進行間隙調(diào)整。

制動缸的單動間隙調(diào)節(jié)器在工作時不受因制動力而異的制動桿彈性延伸量的影響。在制動過程中，間隙調(diào)節(jié)器可快速自動地修正通過磨損而增大的制動盤和閘片之間的間隙。這樣在整個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，制動盤和閘片的間隙不會擴大，使得在制動緩解時，正常運行所必需的間隙幾乎保持恒定。

2.2 停放制動缸工作原理

停放制動夾鉗單元與不帶停放的制動夾鉗單元的顯著區(qū)別就是停放制動夾鉗單元有一個彈簧儲能缸，即停放制動缸。停放制動缸有3個位置：緩解位、制動位、輔助緩解位，具有下列功能組：I-常用制動缸，II-彈簧儲能缸，III-手動緩解裝置，如(圖4)

圖4 停放制動缸

在車輛行駛時常用制動缸和彈簧儲能缸處于緩解狀態(tài)。壓縮空氣進入停放制動缸并克服壓縮彈簧的力使活塞處于緩解狀態(tài)。

在執(zhí)行停放制動時，彈簧儲能器排風(fēng)，閘瓦借儲能彈簧的力壓在制動盤上。彈簧儲能器充風(fēng)(制動緩解壓力)，停放制動器緩解。儲能彈簧張緊時，制動桿被推入緩解位置。

如果沒有緩解壓力，則可以借助機械緩解裝置手動將彈簧儲能制動器緩解。手動緩解后，將喪失停放功能，除非再次充入總風(fēng)壓力。

2.3 閘片

閘片摩擦塊的形狀、數(shù)量和排列方式的設(shè)計宗旨是確保制動盤溫度分布均勻。CRH380BL動車組的閘片由多個摩擦塊構(gòu)成，這些摩擦塊通過靜態(tài)的力分布使制動盤上的表面壓力達到均衡，故稱為ISOBAR閘片。ISOBAR閘片相對于其它燒結(jié)材料制動閘片來說，表面承壓加以改善，可減小制動盤出現(xiàn)裂紋的情況，使得盤式制動器的能量和功效顯著提高，最大限度的避免了持續(xù)工作時閘片上出現(xiàn)凹陷或偏磨現(xiàn)象。閘片采用了鉸接式支座，所以閘片壓力會均勻的分布到制動盤的整個摩擦面上。閘片可以磨耗到5毫米而不影響功能，正常使用條件下，閘片平均使用壽命大于40萬公里。

3 檢查與維護

檢查裝置外觀是否良好及動作是否正確。

定期檢查波紋管是否損壞，以防止污物進入間隙調(diào)整裝置內(nèi)而產(chǎn)生故障。

定期檢查排氣口以保證空氣暢通。

對于閘片要重點檢查其磨耗情況，是否偏磨、裂紋；檢查閘片與制動盤的間隙，要在最小間隙處測量；檢查閘片卡簧磨損情況，是否有斷裂、脫落。如果閘片的缺陷無法修復(fù)，則需更換閘片。

4 結(jié)語

本文介紹了CRH380BL動車組制動夾鉗單元的特點和工作機理，以及相關(guān)檢查與維護工作，對了解動車組制動夾鉗單元的原理與維護具有重要意義，對動車組基礎(chǔ)制動的選型具有指導(dǎo)意義。

[1]韓曉輝,李繼山,李業(yè)明,趙春光.和諧號動車組基礎(chǔ)制動裝置.鐵道機車車輛,2011,31(5).

司麗,女,工程師,從事軌道車輛制動系統(tǒng)的研究。