新型自動調整行程制動缸的研制

馬馳

摘要：介紹了一種新型自動調整行程制動缸的基本結構、作用原理和試驗情況。

中圖分類號：U272文獻標識碼：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整裝置，及時調整制動缸活塞行程，使之保持在一定的尺寸范圍之內。

在目前的鐵路貨車制動系統布置中，制動系統各部件基本采用散開式的傳統布置方式，制動系統采用了多級杠桿傳動機構，閘瓦間隙調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，往往制動裝置結構繁瑣且傳動效率偏低。如果采用將閘瓦間隙調整裝置和制動缸集成在一起的自動調整行程制動缸，則能很方便的解決該難題。

2、基本結構

新型自動調整行程制動缸由閘瓦間隙調整機構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、外套筒和復位彈簧組成。

閘瓦間隙調整機構主要由螺桿、彈簧（1）、彈簧（2）、套筒組成、推力軸承、調整螺母、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，當活塞回退時套筒組成又可在復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，調整兩個彈簧對調整螺母作用力的大小，從而控制調整螺母是否可以脫開離合面旋轉。當調整螺母可旋轉時，螺桿可以伸出或縮回套筒組成，從而調整閘瓦和車輪之間的間隙。

閘瓦間隙調整機構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的空心的套筒組成，中間用調整螺母連接。當調整螺母不受約束、可以旋轉時，壓桿就會因旋轉方向不同而伸長或縮短。為了能使其自動調整而將調整螺母前后都裝上預壓縮的彈簧，并把螺桿和調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動，導致壓桿伸長或縮短，即閘瓦間隙調整機構的總長度伸長或縮短。

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

3、 作用原理

新型自動調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整行程制動缸的結構。

緩解時各零部件所處位置如圖2所示。在緩解狀態下，制動缸沒有受外力，各零部件是根據套筒內兩個彈簧的彈簧壓力的作用保持在各自的位置，彈簧（1）的預壓力小于彈簧（2）的預壓力，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向左移動，制動梁閘瓦與車輪接觸，此時離合器C已經接合，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）共同作用在調整螺母上的合力將大于彈簧（2）作用在調整螺母上的作用力，推動調整螺母和螺桿一起向左移動；但此時彈簧（2）對調整螺母的作用力仍大于彈簧（1）對調整螺母的作用力，于是當離合器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，導致調整螺母旋轉，螺桿向左移動縮進套筒組成。

第三階段。正常間隙時，套筒繼續向左移動，拉桿壓縮彈簧（2），使彈簧（2）作用在調整螺母上的作用力小于彈簧（1）作用在調整螺母上的作用力，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制動梁杠桿（1）的反力遠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，由于彈簧（1）作用在螺桿上的力大于另一側制動梁的反力，于是螺桿在彈簧（1）的作用力的推動下向右側伸出套筒。這一過程直到兩側的制動梁閘瓦接觸到車輪時停止。

第四階段。當離合器B接合后，閘瓦間隙調整機構成一個壓死桿。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，試驗結果全部達到設計要求。

5、 結論

新型自動調整行程制動缸采用閘瓦間隙調整機構與制動缸集成在一起的組合方式，構思巧妙，結構簡單、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布置困難及制動效率偏低的難題。