第6章制动装置素材优秀PPT.ppt
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1、第六章 制动装置 第一节 制动限制系统1.制动系统 人为地使运动物体减速或阻挡其加速叫做制动。对于城市轨道车辆来说,为了使运行着的电动车组能快速地减速或停车,必需对它施行制动;为了防止电动车组在下坡道上运行时由于电动车组的重力作用导致电动车组速度增加,也须要对它施行制动;同时为避开停放的车辆因重力作用或风力吹动而溜走,亦须要对它施行制动(称停放制动)。为了能施行制动,须要在城市轨道车辆上安装有一整套零部件组成的一个完整的制动系统装置。它包括两个部分:制动限制系统和制动执行系统。制动限制系统由制动信号发生与传输装置和制动限制装置组成。制动执行系统通常称为基础制动装置,有闸瓦制动与盘形制动等。从能
2、量的观点看,制动的实质就是将电动车组所具有的动能从它上面转移出去,制动系统转移动能的实力称为制动功率。在确定的制动距离条件下,电动车组的制动功率是其速度的三次函数。图5-3盘形制动结构1轮对2单元制动缸3吊杆4制动夹钳5闸瓦托6、7杠杆8支点拉板图5-4轨道电磁制动1电磁铁2升降风缸3钢轨4转向架构架侧梁5磨耗板 城市轨道交通的站距较短,因此电动车组的调速及停车都比较频繁。为了提高运行速度(尤其是对高架有轨交通车辆和地铁列车),必需使其启动快,制动距离短。同时城市有轨交通车辆的旅客上下波动较大,对车辆载重有较大的影响。针对这些特点,城市轨道车辆的制动系统应具备7个条件:n(1)操纵敏捷,制动减
3、速快。作用灵敏牢靠,车组前后车辆制动、缓解作用一样。n(2)具有足够的制动实力,保证车组在规定的制动距离内停车。n(3)对新型的城市轨道车辆,一般要求具有动力制动实力,并且在正常制动过程中,应尽量充分发挥动力制动实力,以削减对城市环境的污染和降低运行成本。同时应具有动力制动与摩擦制动的联合制动实力。n(4)制动系统应保证车组在长大下坡道上运行时,其制动力不会衰减。n(5)电动车组各车辆的制动实力应尽可能一样,制动系统应依据乘客量的变更,而具有空重车调整实力,以削减制动时的纵向冲击。n(6)具有紧急制动性能,遇有紧急状况时,能使电动车组在规定距离内平安停车。紧急制动作用除可由司机操纵外,必要时还
4、可由行车人员利用紧急按钮(紧急阀)进行操纵。n(7)电动车组在运行中发生诸如列车分别、制动系统故障等紧急行车平安的事故时,应能自动起紧急制动作用。2.制动方式 要变更运动物体的运动状态,必需对它施加外力。人为地使电动车组减速或阻挡其加速的外力称为制动力。制动方式可按制动时电动车组动能转移方式、制动力获得方式或制动源动力的不同进行分类。1)按电动车组动能转移方式分类 电动车组动能的转移方式可以分为两类:一是摩擦制动方式,即动能通过摩擦转变为热能,然后消散于大气。其中常用的摩擦制动方式主要有闸瓦制动和盘形制动,在高速列车的制动系统中还有轨道电磁制动等方式。二是动力制动方式,即把动能通过发电机转化为
5、电能,然后将电能从车上转移出去。城市轨道车辆上接受的动力制动形式主要有电阻制动和再生制动。n电阻制动:利用直流电机可逆的工作原理,将牵引电动机转为发电机工况时发出的电能消耗于制动电阻,利用电机产生的反转矩使机车减速的一种电制动形式。n电阻制动虽然损失电能,但其制动系统独立性强,可以与接触网不发生联系,易于调整、限制。n再生制动:(Regenerative braking)亦称反馈制动,是一种运用在汽车或铁路列车上的制动技术。在制动时把车辆的动能转化及储存起来;而不是变成无用的热。n最一般的制动方法会把车的动能,以摩擦干脆转化成热能。“再生制动”和另一种原理接近,但较为简洁的“动力制动”(Dyn
6、amic Braking),则是把电动机转成发电机运用,把车辆的动能转成电能。动力制动通常只会把产生的电,经过电阻转成无用的热放走。而再生制动则会把电力储起来或透过电网送走,再生循环运用。运用再生制动的车辆仍旧会有传统的摩擦制动,供应快速、强力的制动。一般的再生制动只会把约百分之三十的动能再生运用,其余的动能还是成为热。这效率依据不同的运用环境而有所不同。n2)制动力形成方式n 依据电动车组制动力的获得方式,可分为粘着制动与非粘着制动。n(1)粘着制动n 制动时,车轮与钢轨之间有3种可能的状态:n纯滚动状态。n滑行状态。n粘着状态。n(2)非粘着制动(粘着外制动)n 制动时,制动力大小不受粘着
7、力限制的制动方式称为非粘着制动。n 在上面曾经介绍的制动方式中,闸瓦制动、电阻制动和再生制动均属于粘着制动;而磁轨制动则属于非粘着制动。n3)按制动源动力分类n 在目前电动车组所接受的制动方式中,制动的源动力主要有压缩空气和电。以压缩空气为源动力的制动方式称为空气制动方式。以电为源动力的方式称为电气制动方式。一、空气制动限制系统 制动限制系统是制动系统在司机或其他限制装置(如ATC等)的限制下,产生、传递制动信号,并对各种制动方式进行制动力安排、协调的部分。目前的制动限制系统主要有空气制动系统和电气限制系统两大类。ATC是什么?n1、Active Tilt Control,自动倾斜限制系统。n
8、2、Automatic Traction Control,自动牵引力限制,又称为牵引限制(TCS,Traction Control System)n3、Automatic Traffic Control,列车自动限制系统 当以压力空气(压缩空气)作为制动信号传递和制动力限制的介质时,该制动系统成为空气制动限制系统。空气制动限制系统又称为空气制动机。以电气信号来传递制动信号的制动限制系统,称为电气制动限制系统。空气制动机按其作用原理的不同,可分为直通空气制动机、自动空气制动机和直通自动制动机。1.直通空气制动机n(1)直通空气制动机工作原理 如图1所示,空气压缩机1将压缩空气贮入总风缸2内,经总
9、风缸管3至制动阀4。制动阀手把有三个不同位置:缓解位、保压位和制动位。手把在缓解位时,列车管5内的压缩空气经制动阀EX(Exhaust)口11排向大气;手把位于保压位时,制动阀保持总风缸管、列车管和EX口各不相通;手把位于制动位时,总风缸管压缩空气制动阀流向列车管。图1 直通空气制动机原理 1-空气压缩机;2-总风缸;3-总风缸管;4-制动阀;5-列车管;6-制动缸;7-基础制动装置;8-制动缸缓解弹簧;9-制动缸活塞;10-闸瓦;11-制动阀EX口;12-车轮;-缓解位;-保压位;-制动位n(2)直通空气制动机特点na.列车管增压制动、减压缓解,列车分别时不能自动停车。nb.制动力大小靠司机
10、手把在制动位放置时间长短确定,因此限制不太精确。nc.制动时全列车制动缸的压缩空气都由总风缸供应;缓解时,各制动缸的压缩空气都须经制动阀排气口排入大气。因此前后车辆的制动和缓解的一样性不好。2自动空气制动机n(1)自动空气制动机工作原理 如图2所示,自动空气制动机在直通空气制动机的基础上增加了3个部件:在总风缸2与制动阀5之间增加了给气阀4;在每节车辆的列车管14与制动缸10之间增加了三通阀8和副风缸11。给气阀的作用是限定列车管定压人为规定的列车管压力,即无论总风缸压力多高,给气阀出口的压力总保持在一调定的值。自动空气制动机的制动阀同样也有缓解、保压和制动3个作用位置,但内部通路与直通空气制
11、动机的制动阀有所不同。在缓解位时它联通给气阀与列车管的通路;制动位时它使列车管与制动阀上的EX口相通,列车管压缩空气经它排向大气。制动阀手把放在缓解位时,总风缸中的压缩空气经给气阀、制动阀送到列车管,然后通过列车管送到各车辆的三通阀,经三通阀使副风缸充气。如此时制动缸中有压缩空气,则经三通阀排气口9排入大气。列车运行时,制动阀手把一般处于此位,直至副风缸充至列车管定压值。制动阀手把放在制动位时,列车管中的压缩空气经制动阀EX口排向大气。列车管的减压信号传至各车辆的三通阀时,三通阀动作,副风缸内的压缩空气经三通阀充向制动缸。制动缸活塞推出,使空气制动执行机构动作,列车制动。由此可见,制动空气制动
12、机是依靠列车管中压缩空气的压力变更来传递制动或缓解信号,列车管增压时缓解,列车管减压时制动。而三通阀是制动或缓解的限制部件。n(2)自动制动机的特点na.列车管减压制动、增压缓解,列车分别时能自动制动停车。nb.由于制动缸的风源与排气口离制动缸较近,其制动与缓解不再通过制动阀进行,因此制动与缓解一样性较直通制动机好,列车纵向冲动较小,适合于较长编组的列车。nc.有阶段制动及一次缓解性能。3直通自动空气制动机(1)直通自动空气制动机工作原理 如图3所示,直通自动空气制动机与自动空气制动机在制动机的组成上基本相同,只增加一个定压风缸13。但其三通阀的结构和原理与自动空气制动机的三通阀有较大的区分。
13、自动空气制动机三通阀的主控机构是靠列车管与副风缸两者压力的差异与平衡来动作的。即为二压力机构阀。而直通自动空气制动三通阀的主控机构有大小两个活塞组成,它的动作是制动缸压力20、主活塞21上下两侧的列车管压力和定压风缸3的压力三者的差别与平衡来限制的,因此它属于三压力机构阀。图5-8直通自动式空气制动机的结构1空气压缩机2总风缸3总风缸管4制动阀5制动管6制动缸7基础制动装置8制动缸缓解弹簧9制动缸活塞10闸瓦11制动阀Ex口12车轮13定压风缸14副风缸15给气阀16三通阀排气口17排气阀口18进气阀口19进排气阀20制动缸压力活塞21主活塞22单向阀n(2)直通自动空气制动机的特点na.具有
14、阶段制动和阶段缓解。同时,列车管要充到定压,制动缸才能完全缓解。nb.具有制动力不衰减性。即在制动中立位或缓解中立位时,当制动缸压力因漏泄等缘由而下降时,三通阀能自动地给与补充压缩空气,保证制动缸压力保持原值。三、各阀的限制关系:三、各阀的限制关系:自动制动阀操纵时:自动制动阀操纵时:自动制动阀自动制动阀 均衡风缸均衡风缸 中继阀中继阀 列车管压列车管压 车辆制动机车辆制动机力变更力变更 机车安排阀机车安排阀 作用阀作用阀 机车制动缸机车制动缸n单独制动阀操纵时:机车制动缸(单独制动)(单独制动)机车制动缸(机车单独缓解)(机车单独缓解)作用阀作用阀工作风缸安排阀主阀部单独制动阀自动制动阀自动
15、制动阀 单独制动阀单独制动阀中继阀:受自动制动阀的限制,按均衡风缸的压强中继阀:受自动制动阀的限制,按均衡风缸的压强变更,操纵列车管的充气和排气。变更,操纵列车管的充气和排气。安排阀:依据列车管压强变更或者单独制动阀的操安排阀:依据列车管压强变更或者单独制动阀的操纵,限制作用阀的充气或者排气。纵,限制作用阀的充气或者排气。n作用阀:n 它受安排阀或者单独制动阀的限制,操纵机车制动缸的充气和排气。n变向阀n 它有两个:一个负责两端单独制动阀之间变向;另一个负责安排阀与单独制动阀之间的变向。n空气压缩机、总风缸:n 供应整个列车所需压缩空气。n其他风缸、风表、塞门等等。三.电气指令式制动限制系统
16、1.分类(1)电气指令式制动限制系统按其电气指令传递方式分类,可分为数字指令式制动限制系统和模拟指令式限制系统。所谓数字指令式是接受制动限制线传递制动指令原理得到多级制动。按电动车组制动限制的阅历,就操作便利来说,通常有7级制动已基本够了。1 中继阀2 风喇叭3 风笛电磁阀4 压力表5 制动阀JZ-7 6 均衡、过充风缸(3.6L+9L)7 紧急制动阀8 安排阀9 作用阀10 紧急、作用风缸(3L+2L)11 工作风缸(15L)12 降压风缸(8L)13 压机组ZV0.6/7 14 止回阀15 油水分别器16 折角塞门17 254254旋压密封缸18 总风缸19 平安阀20 尘止回阀21 组合
17、式集尘器22 变向阀23 截断塞门24 滤尘器 与数字指令式制动限制系统的制动分级限制相反,模拟指令式制动限制系统可以实现制动无级操作。它一般接受电压、电流、频率或脉宽等模拟电信号来传递制动指令,以这些模拟量的大小来表示制动要求的大小。从理论上说,模拟指令式制动限制系统比数字指令式制动限制系统使司机操纵上更为便利,但它对指令传递的设备性能要求较高。一旦设备性能不能满足要求,可能造成制动指令精度下降,从而影响制动结果。n(2)电气指令式制动限制系统按制动限制装置的不同可分为电磁空气制动机、气压限制型和电气限制型。n 电磁空气制动机一般只用于空气制动方式的制动系统中。气压限制型和电气限制型一般用于
18、既有空气制动方式,又有电气制动方式的制动系统中,它在气压限制型中靠气压(阀)进行协调协作,而在电气限制型中靠电气进行协调协作。n 电气限制型在计算精度、充分利用动力制动等方面具有气压限制型无可比拟的优点,因此目前电动车组的制动限制系统大多接受电气限制型。n(3)电气指令式制动限制系统按其对空气制动限制方式的不同,可分为自动式和直通式。n 自动式是在自动空气制动机的基础上增加了电气指令限制系统对列车管压力的限制,通过同时对各车辆列车管的减压、增压,使各车辆的三通阀同时作用,加快列车整体的制动及缓解速度,提高了自动空气制动机的性能。n 直通式是接受电信号来传递制动和缓解指令的直通空气制动系统。直通
19、式具有相应快、一样性好、限制便利等优点。但也存在一样命缺点,即一旦列车分别,列车就失去了制动实力。现在的电动车组制动限制系统大多接受直通式的电气指令式制动限制系统。5.6 电动车辆的传动方式 一.传动方式 电动车辆的动力来自牵引电动机,目前世界各国城市轨道车辆接受的牵引电动机有两大类,即旋转电动机和直线电动机。旋转电动机又可分为直流电动机和沟通电动机,长期以来直流牵引电动机在电动车辆上获得广泛应用,目前仍占有极大的比重。随着电气和电子技术的发展,体积小、容量大、牢靠性高、修理量小的三相异步牵引电动机起先被接受,由于其明显的优点,有渐渐替代直流牵引电动机的趋势。n直线电机变更了传统电动机旋转运动
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