一种高速列车的车轴叶轮制动装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于铁路车辆的制动技术领域，特别涉及一种高速列车的车轴叶轮制动装 置。
【背景技术】
[0002] 高速列车的可靠制动是行车安全的基本要求，列车的制动方式按动能消耗方式分 为摩擦制动(又称空气制动）与动力制动，摩擦制动包括闸瓦制动(踏面制动)、盘形制动、磁 轨制动；动力制动包括电阻制动、再生制动、旋转涡流制动、轨道涡流制动等。按制动力形成 方式又可分为粘着制动与非粘着制动，其中，闸瓦制动、盘形制动、电阻制动、再生制动、旋 转涡流制动属粘性制动，磁轨制动与轨道涡流制动属非粘性制动； 目前高速列车普遍采用空电复合制动模式，即空气制动与动力制动结合，再加上不受 电气故障影响的磁轨制动作为紧急制动的备用手段。磁轨制动是通过使列车转向架上的磁 铁放下，利用磁铁与轨道之间的吸引力来产生较大的摩擦力，从而使列车减速。磁轨制动属 于非黏着制动，制动力不受轮轨黏着系数的影响，制动力较稳定，但目前磁轨制动技术只能 提供总制动力的10%多一点，而且磁轨制动直接与轨道摩擦，会产生很大的热能，导致轨道 升温，同时它对钢轨磨损较大，因此磁轨制动被更多地运用于紧急制动。表1为我国高速试 验列车300 km/h紧急制动时各种制动方式制动力的分配比例，表2为不同初速下各种制动 方式的制动距离。
[0003] 表1紧急制动时各制动方式制动力占比分配
表2高速列车的制动装置和紧急制动距离
在正常情况下高速列车以动力制动为主，不足部分以空气制动作为补偿。在该制动模 式中，动力制动能力主要取决于动车的数量和各动车的动力制动功率。在动力分散式高速 列车中，动力制动的能量占50%以上。对于动力集中式高速列车，在调速制动时，动力制动 也占有较大的比例；在常用全制动和紧急制动时，空气制动则占有较大的比例，此时动力制 动力已达到最大值，可调的是空气制动力，而且在低速及停车时必须依靠空气制动作用。
[0004] 目前的空气制动普遍采用盘形摩擦制动的方式，在其他制动方式失效的情况 下，可以保证高速列车能够在规定的距离之内停车，以确保列车运行的安全。但是盘形制 动方式随着列车运行速度的提高，动能的增加，制动时产生的热能也大大增加，巨大的 制动热负荷使制动盘容易产生热疲劳破坏，主要表现在交变温度和交变热应力同时作用下 的机械损伤、组织蜕变和氧化腐蚀，严重时会在制动盘摩擦面上产生径向裂纹，容易导致 制动盘的脆性断裂，影响行车安全，此外制动盘表面发生高温蠕变、高温氧化及摩擦热造 成材料软化等问题，另外，制动盘使簧下重量及其引起的冲击振动增大；运行中还要消耗牵 引功率，速度愈高，这种功率损失也越大。
[0005] 动力制动虽然效率较高，在常规制动中大量使用，但由于该制动装置设计复杂，安 装精度高，管线多，在意外情况下，列车可能发生电气故障而导致失电，所以在紧急制动中 只能作为备选手段而不能作为终极的制动手段。
[0006] 从表2可以看出，目前的制动方式普遍存在制动距离过长的问题，随着我国铁路 不断向高速、超高速化发展，现有的制动方式从装置的材质、制动能量及舒适性方面考虑已 经越来越难以满足300 km/h以上时速的高速列车的营运要求。
[0007] 针对这种情况，本发明设计了一种利用车轴叶轮制动的装置，其原理是利用套在 车轴上的叶轮的高速旋转，对空气做功，同时叶片与迎面的空气剧烈碰撞，从而将列车的动 能消散于空气达到制动的目的；与传统制动装置相比，车轴叶轮制动装置具有结构简单，制 动效率高、无机械磨损及维护保养费用低的优点。
【发明内容】
[0008] 为了解决高速列车现有制动技术中存在的机械磨损大、维修成本高及制动力不足 的缺点，本发明提供了一种全新概念的车轴叶轮制动装置。
[0009] 所述的一种高速列车的车轴叶轮制动装置，包括以下几部分：叶轮、屏蔽罩、隔板、 滑杆、弹簧、拨杆及驱动机构；叶轮以过盈配合装于车轴上；列车正常行驶时，叶轮被罩于 屏蔽罩中而与空气隔离；制动时，驱动机构操纵拨杆沿轴向将屏蔽罩平移，露出高速旋转的 叶轮，叶轮对空气做功，同时与迎面的空气剧烈碰撞，从而将列车的动能耗散于空气中，达 到制动目的；制动结束，拨杆收起，屏蔽罩靠弹簧拉力回缩重新罩在叶轮上；本装置即可装 在动车车轴上也可装在拖车车轴上，同一根车轴可以安装一套或多套叶轮制动装置。
[0010] 所述的叶轮由轴套、叶片组成，均由高强度合金钢制成；所述的轴套为有厚度的金 属圆筒，由与车轴同材质的合金钢制成，过盈配合装在车轴上；所述的叶片焊接在隔板两侧 的轴套上或是与轴套一起整体铸造，叶片的型式可以是前弯或后弯。
[0011] 所述的隔板为高强度合金钢制成的环形圆板，焊接在轴套上或是与轴套一起整体 铸造，隔板处在轴套的正中，与轴套垂直；隔板上有环形凹槽，凹槽内有密封垫片；隔板上 也有弹簧挂孔；隔板的直径大于叶片的直径。
[0012] 所述的屏蔽罩为带裙板的不锈钢或其它合金制成的圆筒，圆筒一端有底板，底板 有圆形孔，孔直径大于车轴的直径；圆筒另一端为敞口，敞口端的内径大于叶轮的直径；裙 板外缘有供滑杆穿行的滑孔，裙板外缘装有弹簧调节螺栓。
[0013] 所述的滑杆为光滑的不锈钢棒或不锈钢厚壁管，焊接在隔板近外缘的圆周上或用 螺栓固定，滑杆与隔板垂直；隔板左右的滑杆长度相等，滑杆的尾端有自锁螺母及安全销， 滑杆可以是两根、三根或多根。
[0014] 所述的弹簧为拉簧，由高强度合金钢制造，一端挂于屏蔽罩裙板的螺栓上，一边挂 在隔板的挂孔上；所述弹簧至少有两个。
[0015] 所述的拨杆为一组(两根）耐磨金属棒，与驱动机构连接，平时收起，制动时从车轴 的前后侧同时垂下，处于屏蔽罩的裙板两侧，然后沿轴向从里向外拨动裙板，使旋转叶轮外 露，对空气做功耗能从而产生制动力；制动结束时，拨杆收起，屏蔽罩靠弹簧的拉力回缩，重 新罩住叶轮，使叶轮与空气隔离。
[0016] 所述的驱动机构采用气动驱动，由列车风源系统的压缩空气气功动力。
[0017] 本发明的有益效果在于： 1) 结构简单，制动力大，显著缩短制动所需的时间及制动距离，特别在紧急制动时可以 在很短的距离内停车，明显降低列车发生意外的几率； 2) 无机械磨损，维修保养成本低，寿命长； 3) 安装容易，控制机构简单，几乎不需要对现有列车的车体结构做改动。
【附图说明】
[0018] 图1为正常行驶时车轴叶轮制动装置示意图。
[0019] 图2为制动时车轴叶轮制动装置示意图。
[0020] 图3为屏蔽罩示意图(沿车轴方向）。
[0021] 图4为屏蔽罩示意图(沿车轨方向）。
【具体实施方式】
[0022] 以下结合附图详细描述本发明的实施过程。
[0023] 实施例一。
[0024] 如图1~