[发明专利]一种减小高速列车制动盘泵风功耗的主动控制装置

说明书

技术领域

本发明属于铁道车辆技术领域，涉及降低列车制动盘泵风功耗的主动控制装置，特别是一种集成旋转运动和直线运动的浮动式降功耗主动控制装置。

技术背景

目前在线运营的高速列车，尤其是中国国内的高速列车大多数采用带有内部散热筋的通风制动盘。这种制动盘虽然能在列车的制动工况下改善制动盘的对流散热效果降低制动盘的温升，但是其在牵引工况下却会因为泵风效应而大大消耗列车的牵引功率。目前还没有能对制动盘的泵风效应进行主动控制的装置，使得一方面能维持制动盘的对流散热效果，另一方面能降低制动盘在列车牵引时的泵风功耗。开发设计该主动控制的装置具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成旋转运动和直线运动的高速列车一系簧下浮动式主动控制装置，以实现一方面在列车牵引工况下降低制动盘泵风功耗、另一方面维持制动盘在列车制动工况下的对流散热效果。

为达到以上目的，本发明所采用的解决方案是：

以列车制动系统自带的压缩空气作为驱动来源，通过气缸驱动一个封闭元件“进/退”以在需要的时候“通/堵”制动盘进风口，实现减小高速列车制动盘泵风功耗的目的。由于列车运行过程中车轴与制动盘是同步转动的，而封闭元件需要沿着车轴轴向方向直线运动，因此采用一种集成直线运动和旋转运动的浮动式机构，以达到橡胶件沿车轴轴向方向直线运动，且随车轴同步转动的目的。

一种减小高速列车制动盘泵风功耗的主动控制装置，其特征在于：包括线性轴承元件、双圆锥滚子轴承元件、制动盘进风口通/堵元件、驱动气缸，所述制动盘进风口通/堵元件与线性轴承元件、双圆锥滚子轴承元件及驱动气缸连接配合实现沿车轴轴向方向直线运动且随车轴同步转动。

通过双圆锥滚子轴承元件和线性轴承元件的组合使装置成为一种集成直线运动和旋转运动的浮动式降功耗主动控制装置；通过橡胶元件控制制动盘进风口的开通和堵塞既能在列车牵引工况中降低制动盘的泵风功耗，又能在列车制动工况中维持制动盘的对流散热效果。

进一步，所述线性轴承元件由线性轴承内圈、线性轴承外圈、滚珠和保持架组成。其中线性轴承内圈以过盈配合方式安装在车轴上；保持架一端通过线性轴承外圈的台阶进行轴向定位，另一端通过安装在线性轴承外圈上的孔用挡圈进行轴向定位；线性轴承的内圈和外圈之间设有复位弹簧安装槽用于安装复位弹簧；线性轴承的内圈上安装有轴用挡圈，用于限制轴承外圈、滚珠和保持架的行程。

所述线性轴承元件的内圈与滚珠配合的轴面为花键轴，而线性轴承的外圈与滚珠配合的内孔为花键孔，其目的是防止线性轴承相对车轴作周向转动；需要说明的是本发明使用的花键轴和花键孔只是周向定位的一种方式，采用其它类似的周向定位方式（如在周或孔上开槽等）也是可行的，具有同样的效果，此不赘述。

所述线性轴承的外圈上设有法兰，制动盘进风口通/堵橡胶通过橡胶元件定位垫圈以及螺栓安装在线性轴承外圈的法兰上。

所述制动盘进风口通/堵元件通过相对车轴作轴向线性运动以控制制动盘进风口的开通或堵塞，以此来实现一方面在列车制动工况下维持制动盘的对流散热效果，另一方面在列车牵引工况下降低制动盘的泵风功耗。

所述双圆锥滚子轴承安装在线性轴承外圈上，其一端以线性轴承外圈上的定位台阶进行轴向定位，另一端以圆螺母配合圆螺母用制动垫圈进行轴向定位。双圆锥滚子轴承带有两个内圈，其外圈上带有与驱动气缸进行配合的安装孔，例如“腰孔”形状的安装孔。

所述驱动气缸通过法兰底座安装在列车制动闸钳的闸瓦托上；气缸的活塞与活塞杆与气缸的法兰底座为一个整体固定在闸瓦托上，而气缸的缸体为活动部件；气缸分为无杆腔和有杆腔两个腔体，其中无杆腔侧设有进气口，而有杆腔侧设有气缸复位弹簧并与大气相通；气缸缸体上安装有驱动连杆，其中驱动连杆以螺纹连接方式用螺栓配合止动垫片固定在缸体的安装孔上；驱动连杆与双圆锥滚子轴承外圈上的安装孔进行配合，驱动连杆与安装孔间有一定的缝隙以补偿驱动气缸与双圆锥滚子轴承在列车运行过程中的相对位移。

由于采用了上述方案，本发明具有以下特点：1、集成旋转运动与直线运动于一体，线性轴承、制动盘进风口通/堵橡胶等元件既可随着车轴进行旋转运动，又可相对车轴作轴向的直线运动；2、由于双圆锥滚子轴承“隔离”了车轴的高速旋转运动，另外安装在驱动气缸上的驱动连杆与双圆锥滚子轴承的安装孔间有一定的缝隙补偿相对位移，因此本发明可作为“浮动式”装置安装在车轴上；3、由于线性轴承的行程较小，因此机构结构紧凑，适合于安装在车轴附近的有限空间上。

附图说明