轨道交通基础制动讲解

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1、1.掌握闸瓦制动和盘形制动装置的结构、作 用原理 2.掌握单元制动器的结构、组成、工作原理 一.闸瓦 闸 瓦 的 分 类 铸铁闸瓦 合成闸瓦 粉末冶金闸瓦 一.闸瓦 在铸铁闸瓦中又可分为中磷铸铁闸瓦和高磷铸铁 闸瓦。在合成闸瓦中，按其基本成分，可分为合成树 脂闸瓦和石棉橡胶闸瓦；按其摩擦系数高低，又可分 为高摩擦系数合成闸瓦和低摩擦系数合成闸瓦（简称 高摩合成闸瓦和低摩合成闸瓦）。粉末冶金闸瓦根据 制动摩擦性能要求不同可分为三类：低摩擦系数闸瓦 （L1或L2型）、标准摩擦系数闸瓦（M型闸瓦）和高 摩擦系数闸瓦（H型闸瓦）。 中磷铸铁闸瓦的含磷量为0.7%-1.0%，高磷铸铁 闸瓦的含磷量为10

2、%以上。高磷铸铁闸瓦的耐磨性比 中磷铸铁闸瓦高1倍左右，故高磷闸瓦的使用寿命比 中磷闸瓦长，约为中磷闸瓦的2.5倍以上。高磷闸瓦 还有一个优点，就是制动时火花少。铸铁闸瓦的摩 擦系数随含磷量的提高而增大，故高磷闸瓦的摩擦 系数大于中磷闸瓦。但含磷量过高，将增加闸瓦的 脆性，故高磷铸铁闸瓦需采用钢背补强结构，以解 决脆裂问题。 中磷闸瓦和高磷闸瓦的基本型式如图3-1所示。 闸瓦厚度原型为40，但为增加有效磨耗量，延长 其使用寿命，后改为50，但有一部分车辆安装50 厚度的闸瓦比较困难，故仍使用40m厚度的闸 瓦，闸瓦内圆弧半径为440。 图图3-1 铸铁闸铸铁闸 瓦 （a）中磷闸瓦；（b）高磷闸

3、瓦 1-瓦鼻；2-钢背；3-加强筋；4-瓦体 合成闸瓦是由树脂（包括活性树脂）或橡胶、石 棉、石墨、铁粉、硫酸钡等材料，以一定的比例混合 后热压而成的闸瓦。 （1）优点 摩擦性能可按需要进行调整 对车轮踏面的磨耗小，可延长车轮的使用寿命 耐磨性好，使用寿命长 节约铸铁材料 重量轻，一般只为铸铁闸瓦的/，故可减轻 车辆自重及便于更换闸瓦工作，减轻检修人员的劳动强度 可避免磨耗铁粉的污损及因制动喷火星而引起的火灾事故 摩擦系数比较平稳及能保证有足够的制动力 （2）结构 合成闸瓦本身强度较小，因而在其背面压装一块钢板（钢背），闸 瓦的厚度为45。 合成闸瓦由钢背和摩擦体两部分组成，如图3-2所示。实

4、物如图3-3 所示 图图3-2 合成闸闸瓦 （a）低摩合成闸瓦；（b）高摩合成闸瓦 1-钢背；2-摩擦体；3-散热槽；4-冲孔 图3-3 合成闸瓦实物图 2.合成闸瓦 钢背内侧开有槽或孔，以提高摩擦体与钢背的结合强度。低 摩合成闸瓦钢背两端的中间部分制成凸起的挡块，两侧低平，以 便与闸瓦托的四个爪相结合。钢背外侧中部，装有用钢板焊制成 的闸瓦鼻子，其外形与中磷铸铁闸瓦相同，并可互换使用；而高 摩合成闸瓦则因与低摩合成闸瓦、中磷铸铁闸瓦的摩擦系数相差 太大，不能互换使用，为防止混淆，将高摩合成闸钢背两端的中 间部制成低平，两侧凸起，正与低摩合成闸瓦相反。钢背内侧还 焊有加强筋，以增加钢背的刚度。

5、为了增加闸瓦的散热面积和避 免闸瓦裂损、脱落，合成闸瓦摩擦体的中部压制成一条或两条散 热槽。合成闸瓦是将合成材料按规定的比例混合均匀后，置于钢 模内与钢背热压成为一个整体的。 目前城轨车辆中大多采用合成闸瓦， 但合成闸瓦的导热性较差，因此目前也有 采用导热性能良好，且具有较好的摩擦性 能的粉末冶金闸瓦。 （1）构成 粉末冶金闸瓦由瓦背和摩擦体组成，如图3-4所 示，实物如图3-5所示。瓦背采用机械性能不低于 Q235-A的冷轧钢板制造。瓦背取材的长度方向应与 钢板的轧制方向一致。钢板技术条件应符合GB/T700 的规定。摩擦体以金属或其合金为基体，加入摩擦 、减摩或起某些特殊作用的其他金属、非

6、金属组分 ，用粉末冶金技术制成。 （1）构成 1-瓦背；2-钢背；3-摩擦体。 图图3-4 粉末冶金闸闸瓦的组组成 图图3-5 粉末冶金闸闸瓦实实物图图 1 2 3 （2）外观要求及使用性能 外 观 要 求 闸瓦瓦背不得存在裂纹，并应进行防锈 处理； 闸瓦瓦背外弧面和检验样板之间的局部 间隙不大于1.5mm； 闸瓦摩擦体不得存在裂纹、分层、疏松 等粉末冶金烧结缺陷； 闸瓦厚度大的一侧垂直于摩擦面的方向 ，涂一道约10mm宽的白漆标记； 摩擦体除白漆标记外，其余部分不得涂 漆。 （2）外观要求及使用性能 使 用 性 能 闸瓦使用限度（包括瓦背和摩擦体在内 ）任何一处的剩余厚度不小于14mm； 闸

7、瓦在使用限度内，摩擦体不应产生片 状或块状脱落，摩擦体脱落面积大于摩擦面 积的20%时禁用； 闸瓦不得使车轮踏面产生局部过度磨耗 、沟状磨耗和犁痕式磨耗，不得使踏面产生 热损伤，不得因闸瓦原因造成摩擦体和车轮 之间发生材料转移。 （3）FJW-2粉沫冶金闸瓦 制动单元使用FJW-2粉沫冶金闸瓦，闸瓦托上有上、下两块闸瓦， 每块闸瓦各用一个闸瓦钎子穿于闸瓦托上。每个闸瓦钎子一端设有销孔 ，用穿销插入该孔，穿销外侧用开口销锁定，使闸瓦固定。 更换闸瓦时，首先做好安全措施，按放好止轮器，挂上禁动牌。弹 簧停车装置置于缓解位，单阀制动，将不换闸瓦侧转向架的制动缸塞门 关闭，单阀缓解。用专用内六角扳手拧

8、动闸瓦托复位装置，闸瓦托就会 快速后退，使闸瓦间隙增大，将闸瓦托上的上下开口销及穿销取下，拆 下闸瓦。换上新闸瓦，上侧闸瓦钎子从上向下穿，下侧闸瓦钎子从下向 上穿，然后将上、下闸瓦托穿销穿好锁定，再拧动复位装置，保证新闸 瓦与车轮踏面间隙不小于8mm，然后将单阀制动缓解多次，闸瓦间隙将 自动调整到额定值，再开放制动缸塞门。 （4）粉末冶金闸瓦在更换时注意事项 上下闸瓦钎子一定要插入闸瓦托及闸瓦孔内 闸瓦托上的穿肖一定要插入闸瓦钎子的销孔内，外侧开 口销子锁好 更换闸瓦后，调整复位装置，保证新闸瓦与车轮踏面间 隙不小于6-8mm Knorr公司生产的踏面制动单元有两种 型式，一种为不带弹簧停放制

9、动的制动单元 PC7Y型，另一种是带弹簧停放制动的 PC7YF型踏面单元制动器。 二. PC7Y型及PC7YF型踏面单元制动器 图3-6 PC7Y型踏面单元制动器（不带停车制动器） 1-吊杆；2-扭簧；3-活塞涨圈；4-滑动环；5-活塞；6-活塞杆；7-缓解弹簧；8-止推片；9-凸头； 10-杠杆；11-导向杆；12-外体；13-闸调器外壳；14-压紧弹簧；15-滤尘器；16-离合器套；17-主轴 ； 18-调整螺母；19-轴承；20-轴承；21-波纹管；22-引导螺母；23-止环；24-调整弹簧；25-止推螺母 ；26-回程螺母；27-摩擦联轴器；28-闸瓦托；29-销；30-主轴鼻子；31

10、-波纹管安装座。 1PC7Y型踏面单元制 动器（见图3-6）不带停放 制动器，主要由制动缸体 、传动杠杆、缓解弹簧、 制动缸活塞、扭簧、闸瓦 、闸瓦间隙调整器、闸瓦 托、闸瓦托吊、闸瓦托复 位弹簧和手动杠杆及其安 装枢轴等组成。 有弹簧停车制动及手动辅助缓解装置（PC7YF型） 有闸瓦间隙调整器 制动传动效率高，均在95%左右 占用空间小，安装简单 性能稳定，作用可靠，维修方便 图3-7 PC7YF型踏面单元制动器（带停车制动器） 1-制动缸；2-制动活塞；3-活塞杆；4-制动杠杆； 5-闸瓦间隙调整器；6-闸瓦托；7-闸瓦托吊；10-吊销； 31-缓解风缸；32-活塞；33-活塞杆；34-螺

11、纹套筒； 35-弹簧；36-缓解拉簧；37-停放制动杠杆。 2PC7YF型踏面单元 制动器内部结构如图3-7 所示，是在PC7Y型的基 础上增加了一个用于停 车制动的弹簧制动器， 它包括停车缓解风缸31 、缓解活塞32、及活塞 杆33、螺纹套筒34、停 放制动弹簧35、缓解拉 簧36、停放制动杠杆37 等。 当列车制动时，如图3-7所示，制动缸充气，在 压力空气的作用下，制动缸活塞压缩缓解弹簧右移 ，活塞杆推动制动杠杆，而杠杆的另一端则带动闸 瓦间隙调整器向车轮方向推动闸瓦托及闸瓦，使闸 瓦紧贴车轮。 缓解时，制动缸排气，这时闸瓦及闸瓦托上所受 到的推力被撤除，在制动缸缓解弹簧及闸瓦托吊杆 上

12、端头的扭簧的反弹力作用下，闸瓦及活塞等机构 复位。 闸瓦间隙自动调整器简称闸调器，用于 自动调整闸瓦与车轮踏面之间的间隙，使之 保持在规定的范围之内，一般为6-10mm。 闸调器的结构如图3-8所示。其工作过程如下 ： 图图38 闸闸瓦和车轮车轮踏面无磨耗时时的制动动位 1-制动缸；2-制动活塞；-活塞杆；4-制动杠杆；7-闸瓦托吊；11-推杆头；15-外体；16-闸瓦间隙调整器体；21-连接环； 22-止推螺母；23-调整环；24-压缩弹簧；25-调整衬套；26-推杆；28-进给螺母；Z1.-啮合锥面；Z2.-啮合面。 闸瓦和车轮踏面无磨耗时的制动行程H0是指调整套25碰到调整环23 靠近推

13、杆头11一端的凸环，且进给螺母28和调整衬套25的啮合锥面Z1 （以下简称Z1锥面）刚好脱开时的制动行程。当施行车辆制动时，压 缩空气进入制动缸1，推动制动缸活塞2及活塞杆3，将整个闸瓦间隙调 整器及其所有零部件向车轮踏面方向移动，直到调整衬套25碰到调整 环23止。调整环23的凸环可防止调整衬套25进一步向制动方向移动， 此时Z1锥面刚好脱开。压缩弹簧24的作用力，使调整衬套25作用于调 整环23，由于压缩弹簧24的作用，Z1锥面再一次啮合。当Z1锥面刚好 完全脱开时，无磨耗时的制动行程H0完成。此时闸瓦间隙以被消除， 闸瓦与车轮踏面接触，当制动缸内空气压力继续上升时，踏面单元制动 器便产生

14、了制动作用力。 （1）闸瓦和车轮踏面无磨耗时的制动过程（见图3-8） 当施行车辆缓解时,制动缸内的空气压力下降到一定值后,在缓解弹簧8 的作用下,通过制动杠杆4，带动整个闸瓦间隙调整器及其所有传动部件 脱离车轮踏面，向后(即缓解方向)移动。此时，Z1锥面啮合，当调整衬 套25碰到调整环23面离推杆头11一端的凸环时，推杆26停止向后移动 ，回到缓解位置，而闸瓦间隙调整器体16等仍由于制动缸缓解弹簧的 作用，通过制动杠杆4继续朝缓解方向移动，止推螺母22和连接环21的 啮合面Z2（以下简称Z2面）开始脱开。由于压缩弹簧29的作用，Z2面 再一次啮合当Z2面刚好完全脱开时，无磨耗的缓解过程完成。当

15、 制动缸完全缓解时，各运动着的零部件停止移动。 （2）闸瓦和车轮踏面无磨耗时的缓解过程（图3-9） 图图3-9 闸闸瓦和车轮车轮踏面无磨耗时时的缓缓解位 2-制动活塞；7-闸瓦托吊；8-缓解弹簧；10-闸瓦复位弹簧；11-推杆；15-外体； 16-闸瓦间隙调整器体；21-连接环；22-止推螺母；23-调整环；24-压缩弹 簧； 25-调整衬套；26-推杆；28-进给螺母；29.压缩弹 簧。Z2. 啮合面。 制动开始时，各零、部件的动作与无磨耗时的制动过程完全一样， 所不同的是：当调整衬套25碰到调整环23后，由于闸瓦和车轮踏面出 现磨耗，制动行程进一步加长，即制动缸产生的制动力仍不断通过制动 杠杆4传递到闸瓦间隙调整器体16连接环21止推螺母22，从而传递 到推杆26，带动它们继续向前（即制动方向）移动，进给螺母28亦随 着推杆26向前移动，而调整衬套25由于受调整环的限制，不能进一步 的向前移动，Z1锥面脱开，又由于推杆26和进给螺母28为非自锁螺纹 连接，由于闸瓦磨耗，制动行程加长，推杆26等不断向前移动，压缩 弹簧24的预压力就会引起进给螺母28在推杆26上转动，进给螺母28与 推杆26两者的相对位移量即为闸瓦和车轮踏面磨耗量Mv。此时，推杆 26向前移动的行程比无磨耗时的制动行程H0大，