转向架基础制动装置缓解不良问题分析及改善方法

转向架基础制动装置缓解不良问题分析及改善方法

杨梓童

中车大连机车车辆有限公司     辽宁大连   116022

摘要：转向架基础制动装置是列车制动系统的重要组成部分，其性能直接影响列车的制动效果和安全性。然而，在实际运行中，转向架基础制动装置存在缓解不良的问题，导致列车制动距离增加，制动效果下降，甚至出现制动失效的情况。本文通过对转向架基础制动装置缓解不良问题的分析，提出了改善方法，以期为提高列车制动效果和安全性提供参考。

关键词：转向架；基础制动装置；缓解不良；改善方法

近年来铁路运营里程的不断增长，基础制动装置作为关键设备在铁路运输中起着至关重要的作用。在列车运行过程中，转向架基础制动装置由于频繁受到列车行驶动力和轮轨摩擦阻力等作用而产生摩擦磨损，从而导致基础制动装置失效，引起车轮踏面磨损和轮轨磨耗，最终导致列车运行故障。

1.基础制动装置结构介绍

基础制动装置主要由制动缸、活塞杆、制动轮轴支撑座等组成。

①制动缸：位于转向架的下部，由液压活塞驱动，主要作用是向车轮和制动轮轴提供制动作用。其中，液压活塞通过与缸体之间的密封圈与缸体连接，在工作时液压活塞推动活塞杆向外运动。②制动轮轴：位于制动缸上方，由一根滚动轴承支撑，在工作时滚动轴承推动滚动体向外运动。③制动轮轴支撑座：位于制动缸上方，由两根独立的支撑座组成，主要作用是在列车运行过程中通过橡胶垫和导向块起到导向作用。④制动轮轴：位于制动缸下方，由两根独立的支撑座组成，主要作用是与制动缸和基础制动装置相连，用于固定基础制动装置和与车轮踏面接触。⑤导向块：位于车轮踏面上，主要作用是通过导向块与车轮踏面接触并与基础制动器相连。⑥橡胶垫：位于闸瓦和导向块之间的橡胶垫，主要作用是起到缓冲作用。⑦基础制动器：位于制动缸下方，由一根圆柱销及两根吊杆组成，主要作用是通过吊杆将闸瓦悬挂在基础制动器上并与基础制动器连接。

2.缓解不良问题的分析

某转向架基础制动装置缓解不良，在列车运行过程中，当列车制动时，基础制动装置因承受车辆制动力产生的制动力矩而产生冲击振动。车辆在运行中受到列车制动力的影响，各车轮会发生滚动和滑动，并伴随有一定的角速度，使车轮踏面与钢轨之间产生相对滑动。随着时间的推移，车轮踏面与钢轨之间的相对滑动会导致车轮踏面磨损和轮轨磨耗，从而引起列车轮对和钢轨之间的异常磨耗。当列车制动时，基础制动装置将制动力矩传递给轮对，使其产生惯性冲量，与车轮踏面和钢轨之间的相对滑动相互作用，从而导致基础制动装置失效。因此，当列车制动时产生冲击振动时，基础制动装置将产生一定的冲击振动。当基础制动装置产生冲击振动时，由轮对导向作用产生的导向阻力和轮轨间的摩擦力会使基础制动装置失效。由此可以看出导致缓解不良问题出现的主要原因是摩擦阻力过大。

3.改善前、后缓解不良的对比

根据以上的分析，我们可以得出以下结论：1、通过现场调研及试验，该转向架基础制动装置缓解不良，主要集中在制动缸的活塞杆及活塞销上。2、由于长期磨损，该转向架基础制动装置的活塞杆及活塞销会发生形变，出现长度变长、厚度变薄的现象。3、由于上述问题的存在，使得该转向架的基础制动装置无法正常发挥作用，造成车辆无法正常运行。4、为了解决上述问题，我们在改善后的转向架基础制动装置上进行了实验。

4.缓解不良原因分析及改善措施

通过对缓解不良的原因进行分析，发现缓解不良主要由两种因素造成：一是缓解力不足，二是缓解速度过快。根据所得到的缓解力不足的数据，对基础制动装置的缓解阀进行了分析，发现该缓解阀的性能满足要求。由于该型号的基础制动装置主要用于在紧急制动工况下使用，因此在紧急制动工况下，弹簧的压缩会造成一定程度上的动力不足，从而影响缓解效果。而在正常制动工况下，弹簧的压缩可以使弹簧力达到一个稳定值。对缓解阀进行分析后发现：如果要使缓解阀工作正常，就必须保证其工作时具有一定的压力（即所需的最小压力），以防止弹簧力不足。因此在进行基础制动装置设计时，需要考虑到避免弹簧力不足。结合缓解阀结构特点，在满足弹簧力要求的前提下，采用以下措施来避免出现过大的制动压力：1)改善基础制动装置弹簧力；2)优化基础制动装置结构设计；3)合理选择制动阀阀芯材质。

5.改善后的验证

经过上述的分析，基础制动装置缓解不良的原因是由于列车在运行过程中，基础制动装置内部产生摩擦阻力，使得基础制动装置产生缓解不良现象。因此，本文所述的改善措施，就是通过对转向架基础制动装置进行改善，改变摩擦阻力产生的原因。在保证产品质量的前提下，以减少制动系统摩擦阻力为主要目的来降低基础制动装置的缓解不良。为了验证本文所述改善措施是否可行，本文将对改进后的转向架基础制动装置缓解不良进行验证。首先在已有基础制动装置基础上，改变摩擦阻力产生的原因。即采用新的摩擦阻力产生原理，在转向架基础制动装置中增加一个弹簧单元。弹簧单元包括两个部分：一是将弹簧单元安装在转向架基础制动装置上；二是将弹簧单元与电机和减速器连接起来。在不改变转向架基础制动装置结构的前提下，使转向架基础制动装置产生缓解不良的原因是：由于弹簧单元中多了一个弹簧单元，导致摩擦阻力产生的原因由原来的列车行驶动力和轮轨摩擦阻力共同作用变为只有列车行驶动力和轮轨摩擦阻力两个因素。

新安装在转向架基础上的弹簧单元，其作用是：将列车行驶动力转化为压缩空气释放给电机；将轮轨摩擦阻力转化为压缩空气释放给电机；将车轮踏面与钢轨之间的摩擦转化为压缩空气释放给电机。

结束语：

综上所述，通过对基础制动装置缓解不良问题进行分析，得到了缓解不良问题的根本原因在于基础制动装置本身结构及使用工况的不合理，导致其在工作过程中对轮轨作用力产生周期性变化，进而造成基础制动装置无法满足车辆运行需求。针对该问题，可以通过合理设计基础制动装置结构和使用工况来避免或降低其对轮轨作用力的影响，从而达到缓解不良问题的目的。

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