CRH380BL动车组制动夹钳单元分析

【摘 要】 制动夹钳单元是基础制动装置的重要部件，通过对CRH380BL动车组制动夹钳单元的分析，阐述了其结构特点、功能机理以及相关的检查与维护工作。

【关键词】 CRH380BL动车组 制动夹钳单元 闸片

1 引言

基础制动装置是制动系统的重要组成部分，制动夹钳单元是制动指令的最终执行部件，在基础制动装置中起到重要的作用，直接关系到列车的运行安全，必须保证动作灵活，可靠性高。CRH380BL动车组的制动夹钳单元采用传统三点悬挂吊装方式，具有闸片间隙自动调整功能，闸片的结构能保证与制动盘表面均匀接触。

2 结构原理

制动夹钳单元作的主要作用是利用杠杆原理将制动力放大和传递，使压缩空气的压力转化为闸片与制动盘之间的正压力，通过制动盘和闸片的摩擦力形成制动力[1]。CRH380BL动车组的制动夹钳单元采用模块化结构，共有两种类型，即不带停放的制动夹钳单元和带停放的制动夹钳单元。其中，不带停放的制动夹钳单元分别安装于所有车轴的两侧（动力轴为轮装盘，非动力轴为轴装盘），不带停放制动的夹钳单元安装于非动力轴的中间位置。

制动夹钳单元的主要组成部件有制动缸、制动杠杆、杠杆吊座和闸片托，制动夹钳单元借助三点支承固定在车辆的转向架上，通过关节轴承与构架相连，见（图1）。

所有制动夹钳单元都有内置的自动闸片间隙调整器（闸调器）。闸调器有足够的调整量，以便不需拆卸其它部件就能替换磨损的闸片。制动夹钳单元能保证运动所需的灵活性，并且通过常用工具就可快速、简便地更换部件。

制动夹钳单元的结构和功能，主要考虑了以下设计理念：

不同磨耗下上闸时间一致――间隙调整装置；

车辆需要长期停放――停放制动；

车辆无风压时停放制动紧急缓解――手缓解装置；

闸片快速更换――丝杠复位机构。

2.1 制动缸工作原理

制动时，制动缸充风，将制动闸片托连同制动闸片压在制动盘上，由此形成制动力。缓解时，制动缸排风，制动缸中的复位弹簧驱使制动夹钳杠杆进入缓解位置。如（图2），上述制动过程可分为以下四个过程：

缓解状态，间隙S，制动缸初始长度L；

伸长作用行程A，制动力还没有产生；

随着制动缸压力的增加，弹性变形产生，制动缸伸长E，制动力产生；

随着磨耗的产生，制动缸伸长V。

这四个过程是表象，这样的表象是隐藏在制动缸内部的结构造成的。制动缸可分为三种功能组件：传力部件、间隙调整装置和丝杠复位机构，如（图3）。制动缸的特点在于它带有自动的单向间隙调整装置和径向丝杠复位机构。

制动缸内部有三个离合器：Z、D、N，它们起到了限制相接触的零件的相对转动的作用。调整螺母、引导螺母与丝杠间采用非自锁螺纹连接，优点是：能传递较大的力并把旋转运动转化为直线运动。间隙调整装置通过离合器的切换配合充分发挥了丝杠的特点，即：离合器闭合时候传递力，打开时候传递运动。通过丝杠直线运动和螺母旋转的相互转化进行间隙调整。

制动缸的单动间隙调节器在工作时不受因制动力而异的制动杆弹性延伸量的影响。在制动过程中，间隙调节器可快速自动地修正通过磨损而增大的制动盘和闸片之间的间隙。这样在整个调节范围内，制动盘和闸片的间隙不会扩大，使得在制动缓解时，正常运行所必需的间隙几乎保持恒定。

2.2 停放制动缸工作原理

停放制动夹钳单元与不带停放的制动夹钳单元的显著区别就是停放制动夹钳单元有一个弹簧储能缸，即停放制动缸。停放制动缸有3个位置：缓解位、制动位、辅助缓解位，具有下列功能组：I-常用制动缸，II-弹簧储能缸，III-手动缓解装置，如（图4）

在车辆行驶时常用制动缸和弹簧储能缸处于缓解状态。压缩空气进入停放制动缸并克服压缩弹簧的力使活塞处于缓解状态。

在执行停放制动时，弹簧储能器排风，闸瓦借储能弹簧的力压在制动盘上。弹簧储能器充风（制动缓解压力），停放制动器缓解。储能弹簧张紧时，制动杆被推入缓解位置。

如果没有缓解压力，则可以借助机械缓解装置手动将弹簧储能制动器缓解。手动缓解后，将丧失停放功能，除非再次充入总风压力。

2.3 闸片

闸片摩擦块的形状、数量和排列方式的设计宗旨是确保制动盘温度分布均匀。CRH380BL动车组的闸片由多个摩擦块构成，这些摩擦块通过静态的力分布使制动盘上的表面压力达到均衡，故称为ISOBAR闸片。ISOBAR闸片相对于其它烧结材料制动闸片来说，表面承压加以改善，可减小制动盘出现裂纹的情况，使得盘式制动器的能量和功效显著提高，最大限度的避免了持续工作时闸片上出现凹陷或偏磨现象。闸片采用了铰接式支座，所以闸片压力会均匀的分布到制动盘的整个摩擦面上。闸片可以磨耗到5毫米而不影响功能，正常使用条件下，闸片平均使用寿命大于40万公里。

3 检查与维护

对于制动夹钳单元，主要进行以下检查维护工作：

检查装置外观是否良好及动作是否正确。

定期检查波纹管是否损坏，以防止污物进入间隙调整装置内而产生故障。

定期检查排气口以保证空气畅通。

对于闸片要重点检查其磨耗情况，是否偏磨、裂纹；检查闸片与制动盘的间隙，要在最小间隙处测量；检查闸片卡簧磨损情况，是否有断裂、脱落。如果闸片的缺陷无法修复，则需更换闸片。

4 结语

本文介绍了CRH380BL动车组制动夹钳单元的特点和工作机理，以及相关检查与维护工作，对了解动车组制动夹钳单元的原理与维护具有重要意义，对动车组基础制动的选型具有指导意义。

参考文献：

[1]韩晓辉，李继山，李业明，赵春光.和谐号动车组基础制动装置.铁道机车车辆，2011，31（5）.