【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 隙 較 小 ，一般為 至。這不僅有利于提高 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 制約 力傳動(dòng)比 ，也 縮短了活塞的操作時(shí)間 。蝶雛 （ 3）盤(pán)形制動(dòng)器是 多回路 的 制動(dòng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 的主體 ， 其制動(dòng)力穩(wěn)定。 通過(guò)制動(dòng)盤(pán)和兩側(cè)閘片之間的緊壓，兩者之間可以獲得穩(wěn)定的摩擦系數(shù)， 各車(chē)輪都能不同車(chē)速下都可以 均勻一致地 實(shí)現(xiàn) 平穩(wěn) 的 制動(dòng) ，這確保了整個(gè) 系統(tǒng)的安全性 。 蝶雛 （ 4） 相 比較 于 傳統(tǒng)的 制動(dòng)器 ， 盤(pán)式制動(dòng)器 的 結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，制造工藝更為精細(xì)，對(duì) 與之相配合的部件要求高，故生產(chǎn)成本也要 高于 傳統(tǒng) 制動(dòng)器 ，并且 噪音低和環(huán)境污染較小 。 蝶雛 （ 5）盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)， 制動(dòng)盤(pán) 直接與 空氣 相接觸 ， 其 散熱性 能很好 。 摩擦塊對(duì)制動(dòng)盤(pán)的高壓易擠出其中水分，故制動(dòng)效能只會(huì)發(fā)生微小的變化。 蝶雛 （ 6）在 制動(dòng)盤(pán) 內(nèi)部 鑄 造 加強(qiáng)筋， 一方面改善了 鑄造的工藝性能 ，使 制動(dòng)盤(pán)的強(qiáng)度 得到加強(qiáng)。另一方面大大的節(jié)省了制作材料。當(dāng)摩擦片磨損時(shí)，易 實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器 的 摩損報(bào)警， 方便 及時(shí)更換摩擦片 。 蝶雛 因此對(duì)軌道車(chē)輛而言 ,盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng) 效率高，耐用環(huán)保 ,制動(dòng)力曲線(xiàn) 相對(duì) 平直 ,成本 相對(duì)較 低 ,是一種 實(shí)用 的制動(dòng)器。 蝶雛 蝶雛 制動(dòng)器設(shè)計(jì)的一般原則 蝶雛 軌道交通的制動(dòng)性能是指在保證列車(chē)的方向穩(wěn)定性前提下，實(shí)現(xiàn)短距離內(nèi)停車(chē)或者能夠以穩(wěn)定均勻的速度下較長(zhǎng)的坡道。 蝶雛 為達(dá)使用要求， 不僅要考慮維修方便 、 經(jīng)濟(jì)適用 ,更 要保持良好的制動(dòng)效果。因此 在設(shè)計(jì)制動(dòng)器的過(guò)程中要考慮諸多因素，如制動(dòng)效能的穩(wěn)定性、制動(dòng)器的一些尺寸、制動(dòng)間隙的大小等因素，并對(duì)制動(dòng)力、制動(dòng)力分配系數(shù)、制動(dòng)器因數(shù)等進(jìn)行較為詳細(xì)的計(jì)算。對(duì)主要零件諸如制動(dòng)盤(pán)、制動(dòng)鉗、 制動(dòng)閘片 、摩擦襯塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并計(jì)算。 不論 如何設(shè)計(jì) ,只要根據(jù)實(shí)際情況滿(mǎn)足制動(dòng)要求 ， 力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 、 實(shí)用方 便。 蝶雛 蝶雛 本章小結(jié) 蝶雛 本章通過(guò) 總體 介紹 制動(dòng)器 的發(fā)展及運(yùn)用， 說(shuō) 明了 盤(pán)形制動(dòng)器 在 軌道制動(dòng) 行業(yè)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 蝶雛 蝶雛 第 9 頁(yè) 共 40 頁(yè) 蝶雛 中的重要性 。盤(pán)形制動(dòng)器不僅提高列車(chē)的安全性和可靠性，也 幫助企業(yè) 提高競(jìng)爭(zhēng)力，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看更是節(jié)能環(huán)保，符合現(xiàn)代產(chǎn)品的發(fā)展方向。 蝶雛 蝶雛 第三章 盤(pán)形制動(dòng)器的主要參數(shù)及其選擇 蝶雛 蝶雛 制動(dòng)盤(pán) 蝶雛 現(xiàn)在我國(guó) 車(chē)輛的軸裝制動(dòng)由整體式鑄鐵結(jié)構(gòu)的制動(dòng)盤(pán)環(huán)和盤(pán)轂組成，其中制動(dòng)盤(pán)和盤(pán)轂通過(guò)螺栓、墊片和彈性套等連接。 盤(pán)轂將其固定在車(chē)軸上。當(dāng)列車(chē)運(yùn)行時(shí)，車(chē)軸轉(zhuǎn)動(dòng)作平動(dòng)和定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)盤(pán) 作為具有徑向排布散 熱筋的環(huán)形鑄鐵件隨之轉(zhuǎn)動(dòng)（圖 31）。散熱筋不僅傳遞熱量，也通風(fēng)散熱，保證摩擦盤(pán)的熱平衡。制動(dòng)盤(pán)的外沿為制動(dòng)接觸的摩擦面，內(nèi)側(cè)鑄有多個(gè)大小形狀相同的細(xì)柱形散熱筋，沿徑向均勻分布，從而在散熱筋間形成氣流通道。由于鐵道車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中情況復(fù)雜，會(huì)出現(xiàn)許多變動(dòng)，這也對(duì)摩擦盤(pán)的厚度、散熱筋的尺寸限制及制動(dòng)盤(pán)的材料提出了更多要求。考慮到列車(chē)緊急制動(dòng)的爆發(fā)力，摩擦盤(pán)的可磨耗厚度一般規(guī)定為 7 mm，在其圓周方向有一個(gè)槽，車(chē)輛在運(yùn)行規(guī)定周期后會(huì)需根據(jù)要求更換。由于受到軌道承載力和機(jī)車(chē)質(zhì)量要求的限制，在摩擦盤(pán)的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要 盡量減小質(zhì)量。 圖 31 典型 制動(dòng)盤(pán) 蝶雛 此次 設(shè)計(jì)課題是軸裝制動(dòng)器（圖 32） ,主要針對(duì) SW220K型轉(zhuǎn)向架的新型高速客車(chē)轉(zhuǎn)向架。作為目前運(yùn)用最為廣泛的制動(dòng)器，軸裝制動(dòng)器安裝、維護(hù)方便。軸裝制動(dòng)盤(pán)主要由徑向散熱筋的摩擦盤(pán)和盤(pán)轂組成，安裝在兩車(chē)輪之間的車(chē)軸上。其中盤(pán)轂和車(chē)軸采用過(guò)盈配合，過(guò)盈量為。摩擦盤(pán)通過(guò)擋圈壓緊在盤(pán)轂上，擋圈通過(guò) 8個(gè)徑向排列的螺栓與盤(pán)轂相連接。通過(guò)定位銷(xiāo)，擋圈與盤(pán)轂進(jìn)行定位和傳遞制動(dòng)力。另外摩擦盤(pán)的安裝孔徑要求螺栓大，承受緊固力，而不承受剪切力。 圖 32 軸裝制動(dòng)盤(pán) 蝶雛 蝶雛 制動(dòng)盤(pán)直徑 D蝶雛 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 蝶雛 蝶雛 第 10 頁(yè) 共 40 頁(yè) 蝶雛 為 保證 160km/h快 速客車(chē) 的安全運(yùn)行 ， 需要 制動(dòng)盤(pán)直徑 D的數(shù)值盡量大 ，以便增大 摩擦盤(pán)的 有效半徑， 進(jìn) 而減小制動(dòng)鉗 對(duì)制動(dòng)盤(pán)的壓力 ， 有利于 減小作用于襯塊的單位壓力和工作溫度。但 實(shí)際應(yīng)用中考慮到 輪輞直徑的限制，制動(dòng)盤(pán)的直徑通常選擇為車(chē)輪直徑的 70%左右。 根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)， 輪對(duì)的輪徑是 915mm，且軸重規(guī)定 14t。 蝶雛 制動(dòng)盤(pán) 1D =75% rD =*915= 640mm；車(chē)軸為 RD型，故內(nèi)徑取 350mm。蝶雛 所以制動(dòng)盤(pán)的外徑為 640 mm，內(nèi)徑為 350 mm。 蝶雛 蝶雛 制動(dòng)盤(pán)厚度 h蝶雛 考慮到列車(chē)的輕便性，制動(dòng)盤(pán)的質(zhì)量不宜過(guò)大，故對(duì)其厚度有所限制。機(jī)車(chē)制動(dòng)時(shí)的溫升加速，為減少溫升，制動(dòng)盤(pán)厚度又不宜過(guò)小。為了加快制動(dòng)熱量的消散，在制動(dòng)盤(pán)中間鑄有徑向通風(fēng)孔道， 大大增加 了 散熱面積 ， 但盤(pán)的整體厚度加大 。 制動(dòng)盤(pán)鑄成中間有徑向通風(fēng)槽的雙層盤(pán) ，按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)， 通風(fēng)式制動(dòng)盤(pán) 實(shí)心厚度取為 44mm，散熱筋取 30mm，所以制動(dòng)盤(pán)總厚度 74mm。 蝶雛 制動(dòng)盤(pán)的表面應(yīng)光滑平整 ， 兩側(cè)表面不平行度 低于 ，盤(pán)面擺差 低 于。 蝶雛 蝶雛 制動(dòng)夾鉗 蝶雛 針對(duì) SW220K型轉(zhuǎn)向架的新型高速客車(chē)轉(zhuǎn)向架 ,每個(gè)轉(zhuǎn)向架裝配有 4個(gè)緊湊式夾鉗裝置，在轉(zhuǎn)向架上并排布置，列車(chē)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)其中兩個(gè)裝置起制動(dòng)作用。每個(gè)帶停放功能的制動(dòng)夾鉗在自動(dòng)制動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，在車(chē)體兩側(cè)軌道旁均可手動(dòng)緩解停放裝置。對(duì)于 160km/h提速客車(chē)的要求，車(chē)輛采用 RZS型制動(dòng)夾鉗，其壽命周期成本 (LLC)有效 降低。 蝶雛 根據(jù)車(chē)輛輕型化的設(shè)計(jì)要求，對(duì) RZS型制動(dòng)夾鉗進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)： 蝶雛 采用鋁合金壓鑄成整體，尺寸小，質(zhì)量輕，相比普通的夾鉗質(zhì)量減輕 30kg。在夾鉗的外緣留有一段開(kāi)口，方便在不整體拆卸夾鉗的情況下定期檢查和更換制動(dòng)閘片。單獨(dú)制造的油缸裝嵌入鉗體中，為了減少傳給制動(dòng)液的熱量，將活塞開(kāi)口端部切成階梯狀，減少活塞與制動(dòng)塊背板的接觸面積，形成兩個(gè)相對(duì)且在同一平面內(nèi)的小半圓環(huán)形端面。 活塞由鑄鋁合金制成 ， 活塞應(yīng)能壓住盡量多的制動(dòng)塊面積，以免襯塊發(fā)生卷角而引起尖叫聲。 為了提高其耐磨損性能，活塞的工作表畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 蝶雛 蝶雛 第 11 頁(yè) 共 40 頁(yè) 蝶雛 面進(jìn)行鍍 鉻處理。 蝶雛 蝶雛 制動(dòng)閘片 蝶雛 制動(dòng)閘片由背板和摩擦襯塊構(gòu)成，一般直接將背板和襯塊壓嵌或鉚接在一起。摩擦襯塊多為扇形，也有矩形、正方形等， 根據(jù)應(yīng)用的不同，其形狀、尺寸及連接方式也有所不同。針對(duì) RZS型制動(dòng)夾鉗，所設(shè)計(jì)制動(dòng)閘片為圓弓形，外形為 UIC標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)形狀（ 圖 32）。 圖 32 UIC標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)閘片 蝶雛 制動(dòng)閘片與其支架的接口為楔形榫頭，由對(duì)稱(chēng)的上下兩半組成。制動(dòng)閘片上的溝槽主要有減少摩擦副上水分和排污兩個(gè)作用，并且列車(chē)在制動(dòng)過(guò)程中摩擦副產(chǎn)生的 殘留物可通過(guò)溝槽快速排出，這使得制動(dòng)效果更為明顯，也有利于延長(zhǎng)閘片使用壽命。針對(duì) 160km/h新型高速客車(chē)，考慮到溝槽形狀與列車(chē)運(yùn)行環(huán)境、制動(dòng)盤(pán)與制動(dòng)閘片的配合形式有關(guān)，采用上下對(duì)稱(chēng)的十字交叉形溝槽。 蝶雛 考慮到襯塊由于磨光或者受工作環(huán)境影響會(huì)使得制動(dòng)閘片與制動(dòng)盤(pán)面間摩擦系數(shù)衰減，并且對(duì)環(huán)境造成污染，所以要求其 抗熱衰退性能要好 ，受溫度和壓力的影響要小。由于摩 擦系數(shù)愈高的材料，其耐磨性愈差，所以在制動(dòng)器設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮材料的特性，要求材料的摩擦系數(shù)約為 ～ 。本次設(shè)計(jì)的制動(dòng)閘片均為合成制動(dòng)閘片，選用粉末冶金材料，其摩擦系數(shù)均為 0． 35。 蝶雛 蝶雛 參數(shù)的選擇與優(yōu)化 蝶雛 蝶雛 制動(dòng)黏著系數(shù) 蝶雛 ：一個(gè)是車(chē)輪踏面與鋼軌的表面接觸狀況；另一個(gè)是列車(chē)的運(yùn)行速度。根據(jù)我國(guó)的實(shí)際國(guó)情，得出的可供我國(guó)機(jī)車(chē)車(chē)輛設(shè)計(jì)時(shí)選用的制動(dòng)黏著系數(shù)公式： 蝶雛 干燥軌面 181。=+ 260?? （ 31）蝶雛 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 蝶雛 蝶雛 第 12 頁(yè) 共 40 頁(yè) 蝶雛 潮濕軌面 181。=+ ?? （ 32） 蝶雛 22 ??? Sa ? （ 32） 蝶雛 蝶雛 式中 ν制動(dòng)時(shí)的列車(chē)初速度（ km/h）； 蝶雛 S 制動(dòng)距離（ m）； 蝶雛 a 列車(chē)在制動(dòng)距離內(nèi)的平均減速度（ m/ 2s ）。 蝶雛 對(duì)于我國(guó)的國(guó)產(chǎn) CRH 系列的動(dòng)車(chē)組，當(dāng)制動(dòng)初速為 160km/h 時(shí)，規(guī)定緊急制動(dòng)距離為 1400m；當(dāng)制動(dòng)初速為 200km/h 時(shí)，規(guī)定緊急制動(dòng)距離為 2021m；當(dāng)制動(dòng)初速為 300km/h 時(shí)，緊急制動(dòng)距離則要大于 3000m。 蝶雛 針對(duì)論文設(shè)計(jì)的時(shí)速 160km/h 的客車(chē)盤(pán)形制動(dòng)器，則平均減速度要求達(dá)到；對(duì)于輪軌黏著系數(shù) μ，則介于 與 之間，一般取 。 蝶雛 蝶雛 輪軌切向作用力 蝶雛 根據(jù)黏著系數(shù)，制動(dòng)時(shí)輪軌間的切向作用力的最大值 B? 可由下式計(jì)算： 蝶雛 ??? NB ?? （ 33） 蝶雛 式中 ?N 一個(gè)輪對(duì)法向反作用力 Ｎ 的總和，相等于軸載荷。 蝶雛 列車(chē)在平鋪軌道上穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)， 車(chē)輛的輪軸所承受之垂直負(fù)荷稱(chēng)之為軸重，即每根車(chē)軸負(fù)擔(dān)的重量。由于在同等速度下，車(chē)輛對(duì)軌道的破壞作用，與軸重成正比關(guān)系，故軸重大時(shí)，軌道受的沖擊大，將提高維護(hù)成本，縮短設(shè)備壽命。 蝶雛 對(duì)于 160km/h 型動(dòng)力集中型客車(chē)，一方面考慮到輪軌黏著限制，要求增加機(jī)車(chē)的軸重來(lái)增加踏面的摩擦力，從而提高加速爬坡及停車(chē)等性能；但同時(shí)沉重的機(jī)車(chē)將給軌道帶來(lái) “砸夯 ”式的破壞效果。出于綜合考慮，在保持沖擊不變的前提下，軸重減輕可以提高通過(guò)速度，整條線(xiàn)路諸多彎道、道岔下來(lái)，低軸式列車(chē)速度更快，維修成本更低。 蝶雛 故采用軸重 14t 的 動(dòng)車(chē)式車(chē)軸， ν=160km/h，機(jī)車(chē)牽引質(zhì)量 G=56t，機(jī)車(chē)計(jì)畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 蝶雛 蝶雛 第 13 頁(yè) 共 40 頁(yè) 蝶雛 算質(zhì)量 P=126t，高磨合成閘片等效壓力 340?? ?K h kN，閘片的平均摩擦系數(shù)為。 輪軌間的切向作用力不大于 14kN。 蝶雛 軸制動(dòng)率 蝶雛 由于制動(dòng)力應(yīng)受輪軌黏著的限制，即： 蝶雛 ?BB? （ 34）蝶雛 令 ???NK0?,稱(chēng)之為軸制動(dòng)率，可得： 蝶雛 ?????0 （ 35）蝶雛 蝶雛 對(duì)于整個(gè)機(jī)車(chē)，式中 ?K 表示整車(chē)的夾鉗壓力總和（ kN）， ?N 表示整車(chē)所受的重力（ kN）。令 δ 為整車(chē)制動(dòng)率，則 蝶雛 gQ ??? ?? （ 36）蝶雛 式中 Q整車(chē)的總重量（ t）； 蝶雛 g重力加速度（ m/ 2s ）。 蝶雛 蝶雛 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，制動(dòng)率表示該車(chē)所具有的制動(dòng)能力，其值大于輪軌黏著系數(shù)與閘瓦摩擦系數(shù)之比就要發(fā)生滑行和擦傷。設(shè)計(jì)中： 蝶雛 340 ????? a??? 蝶雛 因此關(guān)于黏著系數(shù)及軸的選擇是合適的。 蝶雛 蝶雛 車(chē)輛載荷確定 蝶雛 畢業(yè) 設(shè)計(jì)（論文） 蝶雛 蝶雛 第 14 頁(yè) 共 40 頁(yè) 蝶雛 對(duì)于作 用于車(chē)體上的載荷，由下面幾部分力組成： 蝶雛 蝶雛 )( 車(chē)輛載重整備重量車(chē)體自重 ???stP （ 37）蝶雛 蝶雛 垂向動(dòng)載荷 dP 是由于軌面不平，鋼軌接縫等原因及車(chē)輛本身狀態(tài)不良等因素，引起輪軌間沖擊和車(chē)輛簧上振動(dòng)而產(chǎn)生的。 蝶雛 stdyd PKP ? （ 38）蝶雛 式中 dyK 為動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)測(cè)得的垂向動(dòng)載荷系數(shù)，其與車(chē)輛運(yùn)行速度，轉(zhuǎn)向架彈簧裝置的靜撓度等因素有關(guān)，一般以規(guī)定值為準(zhǔn)。 蝶雛 垂向總載荷由下式計(jì)算： 蝶雛 stdydst PKPPP )1( ???? （ 39）蝶雛 蝶雛 作用在車(chē)體上的側(cè)向力