新型自動調(diào)整行程制動缸的研制

馬馳

摘要：介紹了一種新型自動調(diào)整行程制動缸的基本結(jié)構(gòu)、作用原理和試驗情況。

中圖分類號：U272文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791(2012)04(A)-0000-00

1、 概述

鐵路貨車在制動過程中閘瓦不斷磨耗，使車輪和閘瓦間隙偏大，導(dǎo)致制動缸活塞行程過長，制動力偏小，從而影響行車安全；因此，鐵路貨車就需要安裝一個閘瓦間隙調(diào)整裝置，及時調(diào)整制動缸活塞行程，使之保持在一定的尺寸范圍之內(nèi)。

在目前的鐵路貨車制動系統(tǒng)布置中，制動系統(tǒng)各部件基本采用散開式的傳統(tǒng)布置方式，制動系統(tǒng)采用了多級杠桿傳動機構(gòu)，閘瓦間隙調(diào)整裝置和制動缸是分開布置的，在一些制動裝置安裝空間受到限制的鐵路貨車上，制動裝置將難以布置，即使勉強完成布置，往往制動裝置結(jié)構(gòu)繁瑣且傳動效率偏低。如果采用將閘瓦間隙調(diào)整裝置和制動缸集成在一起的自動調(diào)整行程制動缸，則能很方便的解決該難題。

2、基本結(jié)構(gòu)

新型自動調(diào)整行程制動缸由閘瓦間隙調(diào)整機構(gòu)和制動缸兩部分組成。

制動缸部分由緩解彈簧、活塞組成、制動缸體、外套筒和復(fù)位彈簧組成。

閘瓦間隙調(diào)整機構(gòu)主要由螺桿、彈簧（1）、彈簧（2）、套筒組成、推力軸承、調(diào)整螺母、拉桿、操縱桿等組成。

套筒組成可在活塞的推動下伸出外套筒，當(dāng)活塞回退時套筒組成又可在復(fù)位彈簧的作用下縮回外套筒。套筒組成與外套筒的位置變化可控制操縱桿與套筒組成的位置變化，使操縱桿帶動拉桿動作，調(diào)整兩個彈簧對調(diào)整螺母作用力的大小，從而控制調(diào)整螺母是否可以脫開離合面旋轉(zhuǎn)。當(dāng)調(diào)整螺母可旋轉(zhuǎn)時，螺桿可以伸出或縮回套筒組成，從而調(diào)整閘瓦和車輪之間的間隙。

閘瓦間隙調(diào)整機構(gòu)的基本工作原理簡單說就是一個壓桿，但做成兩截套在一起，一截做成螺桿，另一截做成一端帶控制機構(gòu)的空心的套筒組成，中間用調(diào)整螺母連接。當(dāng)調(diào)整螺母不受約束、可以旋轉(zhuǎn)時，壓桿就會因旋轉(zhuǎn)方向不同而伸長或縮短。為了能使其自動調(diào)整而將調(diào)整螺母前后都裝上預(yù)壓縮的彈簧，并把螺桿和調(diào)整螺母的螺紋做成多頭的非自鎖螺紋，使彈簧能推動螺母向前或向后轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致壓桿伸長或縮短，即閘瓦間隙調(diào)整機構(gòu)的總長度伸長或縮短。

閘瓦間隙調(diào)整機構(gòu)內(nèi)有3個離合器，通過各個離合器的接合和脫開來實現(xiàn)閘調(diào)器在各個工況下的作用（見圖2）。離合器A和B由調(diào)整螺母左右兩端外錐面和套筒內(nèi)腔與之對應(yīng)的兩個內(nèi)錐面組成；離合器C由操縱桿端部凸起面與制動缸體與之對應(yīng)的平臺面組成。

3、 作用原理

新型自動調(diào)整行程制動缸的作用分為三個工況，第一是正常間隙時的工況，第二是大于正常間隙時的工況，第三是小于正常間隙時的工況，現(xiàn)闡述如下：

如圖2所示，為了說明作用原理需要，增加了車輪、制動梁閘瓦、制動梁杠桿（1）、制動梁杠桿（2），并簡化了新型自動調(diào)整行程制動缸的結(jié)構(gòu)。

緩解時各零部件所處位置如圖2所示。在緩解狀態(tài)下，制動缸沒有受外力，各零部件是根據(jù)套筒內(nèi)兩個彈簧的彈簧壓力的作用保持在各自的位置，彈簧（1）的預(yù)壓力小于彈簧（2）的預(yù)壓力，此時離合器A接合，離合器B、C脫開。

第一階段。制動缸活塞逐漸向左移動，帶動套筒組成移動，此時操縱桿跟隨套筒組成一起移動，離合器C逐漸由脫開轉(zhuǎn)為接合；在離合器C接觸之前，操縱桿沒有受力，暫時沒有動作。

第二階段。正常間隙時，隨著制動缸活塞繼續(xù)向左移動，制動梁閘瓦與車輪接觸，此時離合器C已經(jīng)接合，操縱桿不再跟隨套筒組成向左移動，操縱桿帶動拉桿停止向左移動（見圖3）。

圖3

當(dāng)閘瓦間隙小于正常間隙時，在離合器C接觸之前，制動梁閘瓦就已接觸到車輪，螺桿所受制動梁杠桿（1）的反力增大；此時，這一增大后的反力和彈簧（1）共同作用在調(diào)整螺母上的合力將大于彈簧（2）作用在調(diào)整螺母上的作用力，推動調(diào)整螺母和螺桿一起向左移動；但此時彈簧（2）對調(diào)整螺母的作用力仍大于彈簧（1）對調(diào)整螺母的作用力，于是當(dāng)離合器A脫開后，這一彈簧合力又有使離合器A接合的趨勢，由于離合器B也保持脫開狀態(tài)，導(dǎo)致調(diào)整螺母旋轉(zhuǎn)，螺桿向左移動縮進套筒組成。

第三階段。正常間隙時，套筒繼續(xù)向左移動，拉桿壓縮彈簧（2），使彈簧（2）作用在調(diào)整螺母上的作用力小于彈簧（1）作用在調(diào)整螺母上的作用力，這兩個相反作用力的合力（以下簡稱：彈簧合力）和螺桿所受制動梁杠桿（1）的反力共同作用，使調(diào)整螺母和螺桿一起向右移動，使離合器A脫開，離合器B接合（見圖4）。

當(dāng)閘瓦間隙大于正常間隙時，由于此時閘瓦仍未與車輪接觸，于是螺桿所受另一側(cè)制動梁杠桿（1）的反力遠(yuǎn)小于彈簧這兩個相反作用力的合力，此時離合器A脫開后，沒有立刻與離合器B接合，此時調(diào)整螺母由于沒有受到任何離合器摩擦副的約束，從而可以在螺桿上旋轉(zhuǎn)，由于彈簧（1）作用在螺桿上的力大于另一側(cè)制動梁的反力，于是螺桿在彈簧（1）的作用力的推動下向右側(cè)伸出套筒。這一過程直到兩側(cè)的制動梁閘瓦接觸到車輪時停止。

第四階段。當(dāng)離合器B接合后，閘瓦間隙調(diào)整機構(gòu)成一個壓死桿。此時，一端制動力的傳遞過程是活塞→套筒→離合器B→調(diào)整螺母→螺桿→杠桿（1）；另一端的制動力傳遞過程是制動缸體→杠桿（2）。

4、 試驗情況

對原理機進行了試驗臺性能試驗，完成正常間隙穩(wěn)定性、間隙減小與增大及靈敏度、螺桿全行程伸長與縮短等各項試驗，試驗結(jié)果全部達到設(shè)計要求。

5、 結(jié)論

新型自動調(diào)整行程制動缸采用閘瓦間隙調(diào)整機構(gòu)與制動缸集成在一起的組合方式，構(gòu)思巧妙，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、作用可靠；可有效解決制動裝置安裝空間受到限制的鐵路貨車制動系統(tǒng)布置困難及制動效率偏低的難題。