機車空氣制動系統及機車的制作方法

本發明涉及車輛技術領域，尤其涉及一種機車空氣制動系統及機車。

背景技術：

目前在國內地鐵盾構施工中，工礦車、沙漿車、渣土車等機車是重要的輔助運輸設備，承擔著盾構機掘進過程中的材料運輸工作。

上述機車上的空氣制動系統一般為單作用缸空氣制動系統，即，使用單作用制動缸進行制動。單作用制動缸主要包括活塞和彈簧，活塞將制動缸的缸體分隔為第一腔體和第二腔體，彈簧位于第二腔體內，第一腔體具有風管接口，風管接口與車輛的控制風管連接。控制風管用于向制動缸供風。在車輛運行過程中，控制風管向風管接口供風，此時活塞在風力作用下收縮進制動缸內，使機車處于非制動狀態，即制動緩解狀態。當需要制動時，控制風管停止向風管接口供風，此時活塞就會在后部彈簧的推動作用下從制動缸的第一腔體內伸出，從而對機車進行制動。

上述制動方式完全滿足小噸位機車的安全使用，然而，對于大噸位機車，由于其承載的渣土等材料噸位較大，在制動時需要的制動力更大，運行時需要的風量更大，而上述的單作用缸空氣制動系統由于制動力較小，不能保證大噸位機車的安全使用。因此，一種既可以適用于小噸位機車又可以適用于大噸位機車的空氣制動系統成為發明人所關注的重點。

技術實現要素：

本發明提供一種機車空氣制動系統及機車，以克服現有技術的空氣制動系統無法保證大噸位機車安全使用的缺陷。

第一方面，本發明提供的一種機車空氣制動系統，包括制動缸以及與空壓機連通的控制風管，所述制動缸包括活塞，所述活塞將所述制動缸的缸體分隔為第一腔體和第二腔體，所述第一腔體具有與所述控制風管連通的第一風管接口，所述活塞可在從所述第一風管接口進入的風的作用下被壓入所述第一腔體內，或者在所述第二腔體的壓力作用下伸出至所述第一腔體外，

還包括與所述空壓機連通的列車風管和與所述列車風管連通的氣控換向閥；所述第二腔體具有第二風管接口；所述控制風管還與所述氣控換向閥連通，所述氣控換向閥具有緩解風路和制動風路，所述控制風管向所述氣控換向閥供風時，所述緩解風路的兩端分別與所述列車風管和所述第一風管接口導通，用于使所述列車風管中的風進入至所述第一風管接口，并將所述活塞壓入所述第一腔體內；所述控制風管停止向所述氣控換向閥供風時，所述制動風路的兩端分別與所述列車風管和所述第二風管接口導通，用于使所述列車風管中的風進入至所述第二風管接口，并將所述活塞推出至所述第一腔體外；

所述第一風管接口與所述控制風管之間還設有第一控制開關，所述列車風管和所述氣控換向閥之間還設有第二控制開關。

如上所述的機車空氣制動系統，所述列車風管與所述氣控換向閥之間還設有風缸，所述風缸的進風口與所述列車風管連通，所述風缸的出風口與所述氣控換向閥連通；

所述第二控制開關位于所述風缸的出風口和所述氣控換向閥之間。

如上所述的機車空氣制動系統，所述氣控換向閥包括與所述控制風管連通的進風口、閥芯以及抵頂在所述閥芯一端的復位件，所述閥芯的另一端與所述進風口相對設置；

所述控制風管向所述進風口供風時，所述閥芯在風力作用下壓縮所述復位件以使所述緩解風路與所述列車風管連通；所述控制風管停止向所述進風口供風時，所述閥芯在所述復位件的作用下復位以使所述制動風路與所述列車風管連通。

如上所述的機車空氣制動系統，還包括控制器，所述控制器用于控制所述第一控制開關或所述第二控制開關的開閉。

如上所述的機車空氣制動系統，所述制動缸至少為兩個，至少兩個所述制動缸并聯連接。

如上所述的機車空氣制動系統，所述制動缸為四個，四個所述制動缸并聯連接。

第二方面，本發明提供一種機車，包括車體和如上所述的機車空氣制動系統。

本發明的機車空氣制動系統及機車，通過設置分別與空壓機連通的控制風管和列車風管、分別與控制風管和列車風管連通的氣控換向閥，并在制動缸的第一腔體設置第一風管接口，第二腔體設置第二風管接口，氣控換向閥的緩解風路與列車風管和第一風管接口連通，氣控換向閥的制動風路分別與列車風管和第二風管接口連通，同時在控制風管和第一風管接口之間設置第一控制開關，在列車風管和氣控換向閥之間設置第二控制開關，當該空氣制動系統用在小噸位機車上時，由于小噸位機車所需的制動力較小，將第一控制開關閉合，第二控制開關斷開，此時控制風管與第一風管接口連通，列車風管與制動缸之間的通路關閉，控制風管向第一風管接口供風，第一腔體內的氣壓增大，從而使活塞在風力作用下位于第一腔體內，使小噸位機車處于制動緩解狀態，當需要制動時，使控制風管停止向制動缸供風，由于第一腔體內氣壓減小，活塞會在第二腔體的壓力作用下伸出第一腔體外，從而實現制動。當該空氣制動系統用于大噸位機車上時，由于大噸位機車所需的制動力較大，此時斷開第一控制開關，閉合第二控制開關，控制風管向氣控換向閥供風，使緩解風路與列車風管連通，列車風管提供的風經緩解風路進入至第一風管接口，使第一腔體內氣壓增大，活塞在風力作用下位于第一腔體內，從而使大噸位機車處于制動緩解狀態，當需要制動時，使控制風管停止向氣控換向閥供風，此時第一腔體內氣壓減小，活塞會在第二腔體的壓力作用下伸出至第一腔體外，實現制動，由于制動風路此時與列車風管連通，列車風管提供的風會從第二風管接口進入至第二腔體內，以進一步增大對活塞的推力，從而使大噸位機車的制動力增大，以滿足大噸位機車對制動力的要求，從而通過第一控制開關和第二控制開關之間的切換，使本發明提供的機車空氣制動系統既可以用在小噸位機車上，也可以用在大噸位機車上，使用靈活且方便。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明一實施例提供的機車空氣制動系統的結構示意圖；

圖2為本發明一實施例提供的機車空氣制動系統中當第一控制開關閉合、第二控制開關斷開時的連接原理圖；

圖3為本發明一實施例提供的機車空氣制動系統中當第一控制開關斷開、第二控制開關閉合時的連接原理圖。

附圖標記說明：

1、控制風管； 2、制動缸；

21、活塞； 22、第一風管接口；

23、第二風管接口；3、列車風管；

4、氣控換向閥； 5、第二控制開關；

6、第一控制開關； 7、風缸。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例一

圖1為本發明一實施例提供的機車空氣制動系統的結構示意圖。參照圖1所示，本實施例提供一種機車空氣制動系統，包括：制動缸2、與空壓機(圖中未示出)連通的控制風管1。具體地，空壓機與牽引機車連接，牽引機車用于給空壓機供電，由空壓機壓縮空氣為控制風管1給風。在具體實現時，可以在空壓機和控制風管1之間設置控制裝置(圖中未示出)，通過控制裝置控制空壓機是否向控制風管1供風。

制動缸2包括缸體和位于缸體內的活塞21，活塞21將缸體分隔為第一腔體和第二腔體，第一腔體具有第一風管接口22，第一風管接口22與控制風管1連通，其中，活塞21可在從第一風管接口22進入的風的作用下被壓入第一腔體內，或者在第二腔體的壓力作用下伸出至第一腔體外。

在本實施例中，該機車空氣制動系統還包括：列車風管3和氣控換向閥4。列車風管3與空壓機連通，氣控換向閥4與列車風管3連通，也就是說，列車風管3和控制風管1之間互不連接，列車風管3的一端與空壓機連通，列車風管3的另一端與氣控換向閥4連通。制動缸2的第二腔體還具有第二風管接口23。控制風管1還與氣控換向閥4連通。氣控換向閥4具有緩解風路和制動風路，控制風管1向氣控換向閥4供風時，緩解風路的兩端分別與列車風管3和第一風管接口22導通，用于在控制風管1供風時使列車風管3中的風進入至第一風管接口22，并將活塞壓入第一腔體內。控制風管1停止向氣控換向閥4供風時，制動風路的兩端分別與列車風管3和第二風管接口23導通，用于在控制風管1停止供風時使列車風管3中的風進入至第二風管接口23，并將活塞21推出至第一腔體外。

第一風管接口22與控制風管1之間還設有第一控制開關6，列車風管3與氣控換向閥4之間還設有第二控制開關5。也就是說，當第一控制開關6閉合且第二控制開關5斷開時，控制風管1與第一風管接口22之間的管路接通，而列車風管3與制動缸2之間的管路斷開。當第一控制開關6斷開且第二控制開關5閉合時，控制風管1與第一風管接口22之間的管路斷開，而列車風管3與制動缸2之間的管路接通。下面通過具體的使用過程對本發明的機車空氣制動系統進行詳細說明：

圖2為本發明一實施例提供的機車空氣制動系統中當第一控制開關閉合、第二控制開關斷開時的連接原理圖。此種情況適用于小噸位的機車，當本實施例的機車空氣制動系統用于小噸位機車上時，閉合第一控制開關6，斷開第二控制開關5。參照圖2所示，通過將該空氣制動系統應用于小噸位渣土車上進行具體說明：空壓機向控制風管1供風，風沿管路從第一風管接口22進入至制動缸2的第一腔體，活塞21在風力作用下保持在第一腔體內，從而使小噸位渣土車處于制動緩解狀態，也就是說，在機車運行過程中，控制風管1一直向第一風管接口22供風。當需要制動時，使控制風管1停止供風，此時，由于沒有風進入第一腔體，第一腔體泄壓，活塞21會在第二腔體氣壓的推力作用下伸出至第一腔體外，從而對機車進行制動。在具體實現時，可以在第二腔體內設置彈簧，當控制風管1向第一腔體供風時，活塞21在風力作用下被壓入第一腔體內，此時彈簧處于壓縮狀態。當控制風管1停止供風時，由于第一腔體內的氣壓減小，此時彈簧在自身彈力作用下將活塞21推出至第一腔體外。由于小噸位渣土車所需的制動力較小，因此，當該空氣制動系統應用在小噸位渣土車上時，無需接通列車風管3與制動缸2之間的通路即可滿足小噸位渣土車的制動要求，節省了能耗，且使用非常方便。

圖3為本發明一實施例提供的機車空氣制動系統中當第一控制開關斷開、第二控制開關閉合時的連接原理圖。此種情況適用于大噸位的機車。當本實施例提供的機車空氣制動系統用于大噸位機車上時，斷開第一控制開關6，閉合第二控制開關5。此時，控制風管1與第一風管接口22連通的通路斷開，列車風管3與制動缸2之間的管路連通。參照圖3所示，以該空氣制動系統應用于大噸位渣土車為例進行說明：在機車運行過程中，列車風管3一直向氣控換向閥4供風。同時，空壓機向控制風管1供風，控制風管1向氣控換向閥4供風，此時，氣控換向閥4的緩解風路在控制風管1的風力作用下導通，即氣控換向閥4的緩解風路的兩端分別與列車風管3和第一風管接口22連通，列車風管3中的風經緩解風路后從第一風管接口22流入至第一腔體，使活塞21在風力作用下位于第一腔體內，使機車處于制動緩解狀態。當需要制動時，控制風管1停止向氣控換向閥4供風，此時，緩解風路關閉，制動風路導通，即制動風路的兩端分別與列車風管3和第二風管接口23連通，此時列車風管3提供的風會經過制動風路后，從第二風管接口23進入至制動缸2的第二腔體內，此時第二腔體內的氣壓增大，從而將活塞21向前推動至第一腔體外，從而實現制動。具體實現時，可在第二腔體內設置彈簧，當控制風管1停止向氣控換向閥4供風時，第一腔體內的氣壓減小，此時活塞會在彈簧的推力作用下伸出至第一腔體外，同時，由于控制風管1停止供風時，制動風路與第二風管接口23連通，使得列車風管3中的風經過制動風路從第二風管接口23進入至第二腔體內，從而使得活塞21同時在第二腔體內的彈簧的推力以及風力的作用下伸出至第一腔體外，與小噸位機車僅通過彈簧作用或第二腔體自身的氣壓推動活塞所產生的制動力相比，大大提高了大噸位機車的制動力，從而使大噸位機車的制動更加安全可靠。

本實施例提供的機車空氣制動系統，通過設置分別與空壓機連通的控制風管和列車風管、分別與控制風管和列車風管連通的氣控換向閥，并在制動缸的第一腔體設置第一風管接口，第二腔體設置第二風管接口，將氣控換向閥的緩解風路與列車風管和第一風管接口連通，將氣控換向閥的制動風路分別與列車風管和第二風管接口連通，同時在控制風管和第一風管接口之間設置第一控制開關，在列車風管和氣控換向閥之間設置第二控制開關，當該空氣制動系統用在小噸位機車上時，由于小噸位機車所需的制動力較小，將第一控制開關閉合，第二控制開關斷開，此時控制風管與第一風管接口連通，列車風管與制動缸之間的通路關閉，控制風管向第一風管接口供風，第一腔體內的氣壓增大，從而使活塞在風力作用下位于第一腔體內，使小噸位機車處于制動緩解狀態，當需要制動時，使控制風管停止向制動缸供風，由于第一腔體內氣壓減小，活塞會在第二腔體的壓力作用下伸出第一腔體外，從而實現制動。當該空氣制動系統用于大噸位機車上時，由于大噸位機車所需的制動力較大，此時斷開第一控制開關，閉合第二控制開關，控制風管向氣控換向閥供風，使氣控換向閥的緩解風路與列車風管連通，列車風管提供的風經緩解風路進入至第一風管接口，使第一腔體內氣壓增大，活塞在風力作用下位于第一腔體內，從而使大噸位機車處于制動緩解狀態，當需要制動時，使控制風管停止向氣控換向閥供風，此時第一腔體內氣壓減小，活塞會在第二腔體的壓力作用下伸出至第一腔體外，實現制動，由于制動風路此時與列車風管連通，列車風管提供的風會從第二風管接口進入至第二腔體內，以進一步增大對活塞的推力，從而使大噸位機車的制動力增大，以滿足大噸位機車對制動力的要求，從而通過第一控制開關和第二控制開關之間的切換，使本發明提供的機車空氣制動系統既可以用在小噸位機車上，也可以用在大噸位機車上，使用靈活且方便。

在具體實現時，氣控換向閥4具體可包括：與控制風管1連通的進風口、閥芯以及抵頂在閥芯一端的復位件，閥芯的另一端與進風口相對設置。當控制風管1向進風口供風時，閥芯在風力作用下壓縮復位件以使緩解風路與列車風管3連通。當控制風管1停止向進風口供風時，閥芯會在復位件的作用下復位以使制動風路與列車風管3連通。參照圖1所示，氣控換向閥4具體包括P端、B端和A端，B端為緩解端，A端為制動端，當P端和B端連通時形成緩解風路，當P端和A端連通時形成制動風路。

由于大噸位機車在制動時所需風量較大，為了保證風量能夠足量供應，進一步地，還可以在列車風管3與氣控換向閥4之間設置風缸7。風缸7的進風口與列車風管3連通，風缸7的出風口與氣控換向閥4連通。即，空壓機直接向風缸7供風，風缸7向氣控換向閥4供風，且風缸7起到緩存風的作用，以保證風量的及時足量供應。第二控制開關5具體設置在風缸7的出風口和氣控換向閥4之間。也就是說，第二控制開關5斷開時，風缸7無法向氣控換向閥4供風，此時，列車風管3與制動缸2之間的管路關斷。

此外，還可以設置控制器，通過控制器控制第一控制開關6或第二控制開關5的開閉，使得第一控制開關6和第二控制開關5更易控制。

較為優選的，制動缸2至少為兩個，至少兩個制動缸2并聯連接。參照圖1或圖2或圖3所示，本實施例中的制動缸2為四個。以渣土車為例進行說明，渣土車一般由兩臺轉向架組成，每臺轉向架上有兩個制動缸2，其中一臺轉向架上設有一個風缸7，即，每臺渣土車上有四個制動缸2和一個風缸7，四個制動缸2采用并聯接法。通過四個制動缸2同時進行制動，從而保證了機車的制動效果，提高了安全性。

實施例二

本實施例提供一種機車，該機車包括車體和設置在車體上的空氣制動系統。

本實施例中的空氣制動系統與實施例一提供的機車空氣制動系統的結構和原理相同，并能達到相同的技術效果，在此不再一一贅述。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。