2022年动车组制动系统的组成与功能.docx
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1、精品学习资源动车组制动系统的组成与功能高速列车的制动能量和速度的平方成正比,传统的纯空气制动已不能满意需要,因其制动才能由于以下因素而受到影响:制动热容量和机械制动部件磨耗寿命的限制摩擦材料的性能对粘着利用的局限性,以及对旅客乘坐舒服性的不利影响纯空气制动作用情形下,紧急制动距离不行防止的延长因此,高速列车必需采纳能供应强大制动力并能更好利用粘着的复合制动系统; 制动时电制动与空气制动联合作用,且以电制动为主; 复合制动系统通常由电制动系统、空气制动系统、防滑装置、制动掌握系统等组成,下面就这几部分分别加以介绍:电制动 空气制动 防滑装置 制动掌握系统电制动电制动是将列车的动能转变为电能后,再
2、变成热能消耗掉或反馈回电网的制动方式,应用在 200 公里动车组上的主要有电阻制动和再生制动两种;电阻制动和再生制动都是让列车的动轮带动动力传动装置牵引电动机 ,让其产生逆作用,消耗或回收列车动能,习惯上也称为动力制动;下面分别就这两种制动方式加以介绍:一、电阻制动一系统构成二工作原理司机室或 ATC 装置发出制动指令后,制动掌握装置第一对列车运行速度进行判定;当速度大于25km/h 时,制动主回路构成 PB 转换器转为制动位置,然后欢迎下载精品学习资源制动接触器动作B11 闭合、 P11 打开、 P13 打开,随后依次是励磁减弱接触器打开、预励磁接触器投入,最终,断路器投入L1 闭合;此时,
3、 由电枢绕组、 励磁绕组和主电阻器构成电阻制动主回路,并使电流向增加原牵引时剩磁的方向流淌,再由主电阻器最终将电枢转动发出的电能变为热能消散掉;二、再生制动一系统构成二工作原理与电阻制动相比, 再生制动的主回路中没有了主电阻器;制动时回路中各部件的动作与电阻制动时一样,只是电枢转动产生的电能要回馈到电网;电制动具有摩擦部件少仅有轴承、修理工作量少、可以反复使用等优点, 担负着动车组制动减速时的大部分能量;但由于增加了掌握装置和制动电阻等设 备,使重量增加;而且,假如条件不具备就不能产生制动作用即电制动失效;因此, 为提高牢靠性, 高速动车组的制动掌握系统具有在电制动系统不能正常工作时,自动切换
4、到摩擦制动系统的功能;三、电制动的掌握列车的电制动线是在制动掌握器置于特别制动位或在 ATC 制动指令时得电;但在低速时电制动力下降, 如列车中各车的电制动转换不一样, 列车有可能因各车辆制动力不同而造成纵向冲动; 所以, 在列车速度降低到肯定值时, 要将电制动同时转为空气制动;空气制动系统虽然电制动可以供应强大的制动力,但目前空气制动对于高速动车组来说仍旧 不行或缺; 这是由于: 直流电机的制动力随着列车速度的降低而削减,如不实行其他制动方式, 列车就不行能完全停下来;而沟通电机虽然可通过转变转差来掌握制欢迎下载精品学习资源动力的大小, 理论上可使制动力不受列车速度的限制,但从高速到停止均能
5、有效作用的、牢靠的电制动装置尚处于讨论阶段;如前所述, 动车组空气制动系统一般采纳电气指令的直通式电空制动装置;在本书中, 我们将该装置分为压力空气供应系统、空气制动掌握部分和基础制动装置 三部分加以叙述;一、压力空气供应系统一空气压缩机空气压缩机按其压缩方法可分为往复式和旋转式两种;往复式空气压缩机由电动机通过联结器直接驱动,电动机轴直接带动曲轴使活塞动作,反复交替地进行吸气行程和压缩行程;在吸气行程时吸气阀打开吸入空气;在压缩行程时压缩空气克服排气阀弹簧的反力后排出;一般经 2 级压缩可得到所需的 900kPa 的压缩空气;旋转式空气压缩机采纳电动机与压缩机直联的方式,旋转式空气压缩机又分
6、为涡旋式和螺杆式两种; 涡旋式空气压缩机是由固定涡旋盘和运动涡旋盘组成;当运动涡旋盘摇摆时, 固定涡旋盘和运动涡旋盘之间被分成月牙形空间,由于越向中心空间越小, 所以从外部吸入的空气随着转动被压缩,然后克服安装在中心部排气阀 弹簧的反力排出; 由于旋转式压缩机能连续排出压缩空气,所以空压机的振动、噪声和输出压缩空气的脉动都较小;此外,由于固定涡旋盘和运动涡旋盘是非接触的, 所以修理量也较少;二安全阀安全阀安装在空气压缩机输出之后的总风缸上,在空气压力超过规定值时排出过剩的压缩空气,以防损坏空气设备;三干燥装置干燥装置是为了防止管路、 三室风缸及增压缸等气动部件腐蚀以及因冬季排水阀冻结而发生的设
7、备故障,设置在空气压缩机输出管路上的装置;以前除湿使用的欢迎下载精品学习资源是吸附材料铝硅酸盐,现在开头使用体积小、质量轻,且不需电源的高效高分子空丝膜式除湿装置;四三室风缸为贮存压缩空气,在动车组上设置了不同用途的风缸;在目前使用的车辆中,是将一个圆柱形风缸分割为总风缸、制动风缸和掌握风缸3 个空气室, 以减轻质量;掌握风缸是为空气弹簧等制动以外的系统供应压缩空气的风缸,制动风缸是制动专用的储备压缩空气的风缸;在压缩空气供应系统中,由空气压缩机输出800-900kPa 的压力空气,经该车的总风缸和总风管送到全列其它各车的总风缸;在装有空气压缩机的车辆的总风缸处,设有为排出设定压力值以上压缩空
8、气的安全阀设定值为950kPa;在列车中设有多个空气压缩机时,由同步指令线来掌握其同步工作,以使负荷平均化;二、空气制动掌握部分一空气制动掌握装置在较早的动车组中,各种空气制动掌握装置是分别用管路连接起来的;而目前运用的各种动车组, 其各种阀、 塞门多采纳单元化方式集中安装在铝合金安装板的前面,以减轻质量和削减保护、检修工作量;另外,为了检查的便利,在空气制动掌握装置上仍设置了测试口;二电空转换阀 EP 阀电空转换阀安装在空气掌握装置内,它由电磁线圈和给排阀等零部件构成;当制动电子掌握装置输出的空气制动指令量电空转换阀电流 通过电磁线圈时就会产生与电流成比例的吸力,掌握给排阀的开闭;通过电空转
9、换阀的掌握, 可将最大900kPa 的输入空气压力SR 压力变成与电空转换阀电流成比例的输出压力空气AC 压力;为防止在缓解时AC 压力随电空转换阀温度的变化而变化,需要加偏流进行缓欢迎下载精品学习资源解补偿;另外,为补偿AC 压力上升和下降时所产生的压力差约30kPa,即使是对于相同的制动级别, 也要供应不同的电空转换阀电流以保证输出正确的AC 压力;三中继阀中继阀设在制动掌握装置内,由给排阀杆、给排阀、复位弹簧等构成;它将电空转换阀输出的 AC 压力和紧急电磁阀输出的紧急制动压力作为掌握压力,向增压缸供应与此掌握压力相应的增压缸空气压力;在常用及特别制动指令时,从电空转换阀送来的AC 压力
10、进入 AC 室,在紧急制动时,从紧急电磁阀送来的紧急制动压力空气进入UB 室;这些压力空气输入后, 使给排阀杆上移,顶开给排阀,由于给排阀的开启使SR 压力空气通过给排阀口变为增压缸空气压力制动作用;另外,增压缸压力空气仍流入FB 室产生反馈作用,当增压缸空气压力上升到与 AC 压力或紧急制动压力相同时,给排阀下移关闭阀口,SR 压力空气停止向增压缸的流淌保压状态 ;这时的增压缸空气不管AC 压力或紧急制动压力多大均与之相同;反之,制动缓解时,AC 压力或紧急制动压力降低导致给排阀杆下移, 离开给排阀,增压缸压力空气从给排阀杆内部通路排入大气,呈缓解状态;四压力调整阀压力调整阀输入总风缸的压力
11、空气,输出紧急制动用的压力空气依据车辆的不同设置一种或两种压力值或踏面清扫装置用的压力空气;它利用弹簧力和空气压力的差使膜板动作, 进行空气压力调整; 弹簧力大小可通过安装在调整阀下部的调整螺钉来调整;五电磁阀电磁阀由给排阀部和电磁阀部组成;它通过电磁阀部线圈的励磁、消磁得电或失电使可动铁心动作来开闭给排阀;电磁阀有ON 型和 OFF 型两种;电磁阀的形式用奇数和偶数表示;ON 型电磁阀代号为奇数在电磁阀励磁时输入口和欢迎下载精品学习资源输出口之间连通, 同时排气口关闭; 在消磁时输入孔关闭, 同时输出口与排气口相通; OFF 型电磁阀代号为偶数与ON 型电磁阀各通路的通断情形完全相反;例如:
12、 在日本新干线动车组上, 励磁后向踏面清扫装置输送压力空气,使增粘研磨快产生作用的“踏面清扫装置用电磁阀”是ON 型如 VM13 型;而紧急回路用的电磁阀励磁时关闭输入口,消磁时使制动缸得到紧急制动压力作用的是OFF 型电磁阀如VM32型;六截断塞门截断塞门是为了在需要时将压力空气截断或排出而串在连接三室风缸、空气制动掌握装置及增压缸等装置的管路前、后的部件;七增压缸增压缸由空气缸、 液压缸和防滑电磁阀等构成 ;用于将空气压力转换为肯定倍率的较高的液压, 从而得到所需的闸片压力; 另外, 增压缸上仍装有访滑阀以及为解决由于访滑阀连续动作而产生不能制动问题的给排截断阀;八制动缸动车组上的制动缸多
13、为液压制动缸,按基础制动装置的动作方式大致可分为杠杆式和夹钳式, 而后者又可分为浮动型和对置型两种;液压制动缸的缸径和数量依据其结构和需要的制动力而定;九管路管路的作用是将空气压缩机输出的压缩空气送给三室风缸及制动装置等各种用风设备;各设备依据空气流量的大小,分别采纳3/4 英寸或 3/8 英寸的管路来输送压力空气;制动用压缩空气的流向为: 空气压缩机总风缸管制动风缸中继阀增压缸;三、基础制动装置一夹钳装置欢迎下载精品学习资源现在的动车组一般不再使用传统的杠杆式传动装置,而是普遍使用夹钳式装置;该装置制动夹钳、 支架和剪刀形的夹紧制动盘的本体组成,支架和本体之间用销轴联结;本体上设有稳固制动力
14、和防止振动的防振橡胶,本体在销轴上可以滑动以满意轮对左、右运动的要求;另外,本体上仍有间隙调整器;二制动盘制动盘结构形式见图2-3;按摩擦面的配置,制动盘可分为单摩擦面和双摩擦面两种; 按盘本身的结构, 可分为整体式和由两个 “半圆盘” 用螺栓组装而成的 “对半式”,这种对半分开式便于制动盘磨耗到限时更换,不需退轮;按盘安装的位置可分为轴盘式和轮盘式,前者装在轴上, 后者装在轮的两侧;动车组中的拖车一般采纳轴盘式盘型制动装置,而动车采纳轮盘式制动装置,因动车的车轴上要安装驱动装置,没有安装置动盘的位置;由于制动盘是一个既受力又受热的零部件,不宜用过盈协作直接装在轴上,所以轴盘式通常要采纳锻钢盘
15、毂作为车轴与制动盘之间的过渡零件, 而且在摩擦盘螺栓连接处要加装弹性套;制动盘和盘毂之间采纳多个径向弹性圆销实现浮动连接,受热时摩擦盘可以沿着径向弹性圆销完全自由地伸缩, 以排除内应力; 考虑到制动盘要有良好的散热性, 在制动盘的中间部分设计很多散热筋片; 这样, 当车辆运行时,空气对流即到达散热作用;三制动闸片闸片 的外形均呈月牙形或扇形图2-4,也有对称分成两半的,其好处是简洁拆卸,特殊适用于闸片与轨面空间很小的条件;闸片上的散热槽有各种不同的形式,有横向槽、 竖向槽和斜槽等, 其作用都是增加摩擦面的贴合性,便于排除磨屑和散热;动车组中的空气制动系统是这样协同工作的:压缩空气由电动空气压缩
16、机产生,经由贯穿全列车的总风管送到各车的总风欢迎下载精品学习资源缸,再经两个单向阀分别送到掌握风缸和制动风缸;各车制动风缸中的压缩空气供应中继阀、 紧急电磁阀和电空转换阀使用;电控转换阀将送来的压缩空气调整到与 制动指令相对应的空气压力,并作为指令压力送给中继阀;中继阀将电空转换阀的输出作为掌握压力, 输出与其相应的压缩空气送到增压缸当车辆设备发生故障时, 经由紧急电磁阀的压缩空气作为指令压力被送到中继阀,此时中继阀与常用制动一样,将具有相应压力的压缩空气送到增压缸;在对增压缸空气压力进行掌握时,用依据制动指令、 速度和载重运算出的制动力减去电制动的反馈量后,得到实际需要的空气制动力;将此变换
17、为电空转换阀EP 阀的电流,由电空转换阀产生与其电流成比例的空气压力AC 压力,并将此压力作为中继阀的掌握压力,通过中继阀产生增压缸空气压力BC 压力紧急制动时, 从紧急用压力调整阀输出的掌握压力,经紧急电磁阀通往中继阀,中继阀对电空转换阀和压力调整阀的空气压力进行比较,将二者中压力较大者作为增压 缸空气压力输出 ;中继阀输出的增压缸空气压力经由制动软管从车体送到转向架上增压缸的输入侧, 在增压缸的输出侧就会产生比空气压力高且与空气压力成比例的液压,送给制动夹钳装置液压制动缸,使其产生动作;防滑装置一、滑行和踏面擦伤滑行就是由于车轮被“抱死”,而导致转动速度急剧减小的现象;轮轨之间的滑动会延长
18、制动距离并使踏面擦伤 磨平 ;踏面擦伤后, 不仅降低乘车的舒服性, 也会给转向架部件带来附加的冲击力, 使其寿命缩短; 所以, 必需防止滑行现象的发生;二、防滑装置的种类一机械式防滑器欢迎下载精品学习资源最早显现的滑防装置是机械式的; 它判定是否要发生滑行的依据只有一种, 即车轮的角减速度; 当有轮对的角减速度突然降低时, 防滑器会将其检测出, 并动作使该轮对缓解;二电子式防滑器防滑装置进展的其次阶段是电子式防滑器;它可以采纳多种检测滑行的判据,具有较高的灵敏度和动作速度;缺点是电子元件的零点漂移不易清除,需进行大量调整工作,而且易受环境影响,性能不稳固,修理量较大;三微机掌握的防滑器随着微型
19、电脑技术的进展,防滑器进入了微机掌握阶段;微机掌握的防滑器可对制动、即将滑行、缓解、再粘着的全过程进行动态检测与掌握,信息采纳脉冲处理,简洁牢靠,无零点漂移,故无需调剂和补偿;更重要的是微处理器MPU 的处理速度极快, 可大大提高检测精度, 即使微小而缓慢的滑行也能及早检测出来并实行措施加以防止;微机掌握的防滑器仍有一个突出的优点,即它可以利用软件随时供应有关信息,进行自我检查、 诊断和监督, 必要时可对有关信息随时进行储备、调用和显示; 它仍能依据新的情形和要求很便利地转变掌握判据而不必改动软件;三、微机掌握的防滑器结构及作用原理防滑装置的功能就是 通过各车轴或牵引电机中安装的速度传感器,
20、对速度进行检测, 在滑行即将发生的短暂过渡阶段将其检测出, 并准时动作, 使作用在车轮上的制动力快速降低至粘着力以下, 以防止车轮滑行, 复原轮轨的粘着状态; 在粘着复原以后,仍要使制动力准时上升,并使其尽可能地大;一结构动车组上的防滑装置一般由速度传感器、滑行检测器及防滑电磁阀构成;1. 速度传感器速度传感器的输出是防滑掌握中速度运算的基础,其精度特别重要;欢迎下载精品学习资源动车组动车的速度传感器常安装在主电机轴端,拖车就安装在车轴端部 前盖上;在主电机轴端安装感应齿盘时,靠主电机轴的转动产生感应电压;由于主电机轴通过小齿轮和大齿轮与车轮相连,所以感应出的脉冲频率与感应齿盘的齿数、大/小齿
21、轮的齿数比、车轮转动速度列车速度成比例;因此,依据感应齿盘的齿数、齿轮的齿数和车轮直径,就可运算出车轮的转动速度;在齿轮箱和车轴端部安装速度传感器时,工作原理与前者完全相同;2. 滑行检测器微机掌握的数字式滑行检测器依据速度传感器送来的车轮转动脉冲信号进行运算分析和规律判定,假设滑行 车轮的速度差或减速度超过规定值, 就按缓解、保压和再制动 3 种模式精确地进行掌握,使防滑电磁阀动作, 降低制动力使车轮复原转动;3. 防滑电磁阀防滑电磁阀由起转换阀作用的本体和电磁阀构成,它安装在增压缸上; 当增压缸空气压力上升后, 假如从滑行检测器发出的防滑掌握指令使电磁阀励磁,防滑电磁阀就会在切断增压缸与液
22、压缸之间通路的同时,构成液制动压缸与滑行余压调整 部的通路,使液压制动缸的油返回油箱,把掌握液压降低到约500kPa,在此压力下闸片刚好接触到制动盘,使制动呈缓解状态;二作用原理由滑行检测器对速度传感器送来的脉冲频率信号进行运算比较,并依据事先规定的掌握规律来判定是否发生了滑行;滑行的检测方法主要有减速度检测和速度差 检测两种:1. 减速度检测该方法是依据车轮本身转动速度削减的比例来判定是否滑行;由于轮对与车辆的质量相差较大, 其速度变化相对也快一些,因此, 减速度检测可以对滑行轴单独进行评判,准时检测到滑行;欢迎下载精品学习资源2. 速度差检测速度差检测是以同一辆车内4 个轴的速度, 以及制
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- 2022 车组 制动 系统 组成 功能
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