整体式电机械制动缸及制动方法与流程

本发明涉及轨道车辆制动设备技术领域，具体来说是一种整体式电机械制动缸及制动方法。

背景技术：

轨道交通制动领域，摩擦制动作为一种安全的制动方式，是车辆中必不可少的制动方式，传统的摩擦制动方式有空气制动和液压制动，但这两种制动系统的组成复杂，系统响应慢，控制精度低、体积大、重量重，会产生噪声污染，存在漏气和漏油的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种整体式电机械制动缸及制动方法，控制精度高，且无漏气漏油问题。

为了实现上述目的，设计一种整体式电机械制动缸，所述的整体式电机械制动缸包括连接件、螺母、滚珠丝杠、花键轴和壳体，所述的连接件与螺母固定相连，所述的螺母内侧与所述的滚珠丝杆螺纹配合，滚珠丝杠远离螺母的一端与花键轴固定相连，所述的滚珠丝杠外侧还套设有电机转子，所述的花键轴外侧套设有旋转变压器转子，所述的壳体上相应地固定设有与电机定子相配合的电机转子和与旋转变压器转子相配合的旋转变压器定子，所述的花键轴的外壁上设有第二台阶结构，且所述的花键轴外侧套设有用于承接轴向力传力板，传力板与第二台阶结构之间夹持有力传感器，传力板后端连接有失电制动器，且失电制动器的内圈套设在花键轴的外侧。

本发明还具有如下优选的技术方案：

所述的螺母远离连接件一端的外侧套设有导向壳，所述的壳体前后两侧均设有开口，一侧的开口处可拆卸地与导向壳相连，另一侧的开口处可拆卸的连接有盖板。

所述的导向壳上安装有防尘套，防尘套的一端套设于导向壳外侧，另一端套设于连接件外侧。

所述的花键轴的一端设有凹槽，用于与滚珠丝杠的端部配合连接。

所述的花键轴靠近滚珠丝杠一端的外侧套设有花键套，所述的电机转子和花键套外侧相应设有第一缺口和第二缺口，所述的第一缺口和第二缺口相配合构成第一凹槽，所述的壳体向内侧设有延伸段，延伸段一端可拆卸的连接有轴承压板，轴承压板和延伸段上相应设有第三缺口和第四缺口，所述的第三缺口和第四缺口相配合构成对应于所述的第一凹槽的位置的第二凹槽，所述的第一凹槽和第二凹槽之间连接有滚子轴承。

所述的花键轴的外壁上设有第一台阶结构，用于对花键套进行限位。

第二台阶结构和力传感器之间夹持有两块自润滑板，两块自润滑板之间夹持有一平推力轴承。

所述的外壳和连接件上分别设有安装孔用于与外部装置连接。

所述连接件和壳体的安装孔内安装有耐磨套。

本发明还设计一种采用所述的电机械制动缸的制动方法，所述的方法具体如下：电机定子得电，使得电机转子旋转，进而带动花键套、花键轴和滚珠丝杠转动，滚珠丝杠螺母副把转动转为平动，从而实现制动缸的伸缩，制动缸伸出时推出力的反作用力通过连接件、螺母、滚珠丝杠、花键轴、平面推力轴承和力传感器传递给传力板，力传感器用于采集制动缸丝杠所输出力的数值，以检验丝杠输出的力是否是制动时所需要的力的范围，在此过程中，旋转变压器测量电机的角度数据并将信号反馈至电机的控制器，从而控制电机使滚珠丝杠伸缩距离的大小。

本发明同现有技术相比，组合结构简单可行，易于安装与拆卸，其优点在于：本发明结构紧凑，能直接替换原空气制动系统中的空气制动缸，且响应速度快、控制精度高、无噪声、重量轻、无漏气漏油的问题，且结构能适应复杂的电磁环境。

附图说明

图1是一实施方式中本发明整体式电机械制动缸的结构示意图。

图2是一实施方式中本发明整体式电机械制动缸的剖视图。

图中：1.连接件2.防尘套3.导向壳4.电机定子5.电机转子6.前端盖7.第二凹槽8.推力板9.壳体10.扳手孔11.盖板12.旋转变压器定子13.壳体向内侧设有的延伸段14.旋转变压器转子15.平推力轴承16.交叉滚子轴承17.花键轴18.失电制动器19.自润滑板20.第一凹槽21.花键套22.滚珠丝杠23.螺母24.螺钉25.插座26.喉箍27.线缆护套。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1和图2，所述的连接件包括一直段和直段两端向直段的同侧设有的横段，横段上开设有安装孔用于与外部装置连接。直段在中部向设有横段的一侧方向设有环向凸出的限位段，限位段内侧用于连接螺母的一端，并在限位段内侧还在周向上设有螺纹孔。所述的螺母呈中空的圆柱段，且圆柱段的两端设有周向延伸段，靠近连接件一端的周向延伸段处设有螺纹孔，用于通过螺钉与连接件相连。且在连接件和螺母的连接断面处还设有凹槽，凹槽内设有o型圈。所述的螺母内部与滚珠丝杠相配合，构成滚珠螺母丝杠副。所述的螺母外侧套设有两端开口的导向壳，导向壳靠近连接件一端的开口通过螺钉连接有前端盖以实现封闭。导向壳中部在周向上向外设有延伸段，延伸段的外端设有螺纹，用于与壳体通过螺纹配合相连接并压紧套设于滚珠丝杠外侧的电机定子。在导向壳中部在周向上向外设有的延伸段靠近连接件一侧连接有防尘套的一端，防尘套的另一端连接在连接件的限位段的外侧，且防尘套的两端通过喉箍固定。

所述的滚珠丝杠的外端与花键轴相连，所述的花键轴的一端设有凹槽，所述的滚珠丝杠的外端能通过键配合连接在凹槽内，且所述的滚珠丝杠的外端端部设有螺纹孔，所述的花键轴的另一端也设有凹槽，以便于通过螺钉进一步加固与滚珠丝杠之间的连接。

所述的花键轴靠近滚珠丝杠一端的外侧套设有花键套，且所述的滚珠丝杠的外壁上设有第一台阶结构，用于对花键套进行限位。所述的滚珠丝杠外侧还套设有电机转子，电机转子与所述的花键套相邻，所述的电机转子包括以套设在滚珠丝杠外侧的连接段，及由连接段向轴向外侧延伸后与电机定子相配合的配合段，所述的电机转子的连接段外侧和花键套外侧相应设有第一缺口和第二缺口，所述的第一缺口和第二缺口相配合构成第一凹槽，所述的壳体向内侧设有延伸段，延伸段一端可拆卸的连接有轴承压板，轴承压板和延伸段上相应设有第三缺口和第四缺口，所述的第三缺口和第四缺口相配合构成对应于所述的第一凹槽的位置的第二凹槽，所述的第一凹槽和第二凹槽之间连接有交叉滚子轴承。

所述的花键轴外侧套设有传力板，传力板和花键轴之间设有轴承，且所述的花键轴的外壁上设有第二台阶结构，第二台阶结构和推力板之间夹持力传感器，力传感器和第二台阶结构之间夹持有两块自润滑板，两块自润滑板之间夹持有一平推力轴承。所述的推力板通过螺钉连接与套设在花键轴外端端部的失电制动器固定相连，即失电制动器外圈通过螺钉固定在传力板上，内圈通过键安装在花键轴上，并在花键轴端部安装有挡圈。

所述的花键轴外侧还设有旋转变压器转子，所述的壳体上相应地固定设有与电机定子相配合的电机转子和与旋转变压器转子相配合的旋转变压器定子。所述壳体与传力板是可滑动不可转动的连接。所述的壳体后端通过螺纹可拆卸的连接有盖板，盖板表面钻有扳手孔，扳手孔内塞有橡胶螺堵。且在所述的壳体上还安装有插座用于为旋转变压器、电机失电制动器供电。所述的外壳上还设有安装孔用于与外部装置连接。

在一个优选的实施方式中，所述电机为直流力矩电机。

在一个优选的实施方式中，所述连接件和壳体的安装孔内安装有耐磨套。

在一个优选的实施方式中，所述防尘套采用橡胶或合成材料。

在一个优选的实施方式中，所述传力板上和所述壳体内设有穿线孔，穿线孔内设有线缆护套。

工作时，电机定子得电，使得电机转子旋转，进而带动花键套、花键轴和滚珠丝杠转动，滚珠丝杠螺母副把转动转为平动，从而实现制动缸的伸缩，在此过程中，旋转变压器测量电机的角度数据并将信号反馈至电机的控制器，从而控制电机使滚珠丝杠伸缩距离的大小。

制动缸伸出，其推出力的反作用力通过连接件、螺母、滚珠丝杠、花键轴、平面推力轴承和力传感器传递给传力板，力传感器用于采集制动缸丝杠所输出力的数值，以检验丝杠输出的力是否是制动时所需要的力的范围。

电子断电时，失电制动器也同时断电，迫使传动轴快速停转。

本实施方式的制动缸结构紧凑、重量轻、防护好、制动效率高，其内置式结构能适应复杂的电磁环境。