动车组制动夹钳结构设计及优化
动车组夹钳装置设计方案及流程
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1. 需求分析。
明确动车组类型、运行环境、编组方案等基本信息。
CJ-1型城际动车组制动夹钳单元自主化研制与运用
片 间 隙 自 动 与 手 动 调 整 等 功 能 ，带 有 停 放 制 动 缸 模 块 的 还具有停放制动与缓解、停放制动手动缓解等功能。
如图１所 示，ＵＤＺ５ＧＺ、ＵＤＺ５ＧＺＳ 及 ＵＤＺ５ＧＬ 型制动夹钳单元均采 用 三 点 吊 装 接 口 形 式，主 要 由 制 动缸、闸片间隙调整 器、夹 钳 臂、连 接 架 和 闸 片 托 五 大
摘 要：介绍了 ＣＪ１型城际动车组自主化制动夹钳单元的功能、结构、技术参数、作用原理、试验验证及运用情况。 关 键 词 ：动 车 组 ；制 动 夹 钳 单 元 ；自 主 化 ；试 验 ；运 用 考 核 中 图 分 类 号 ：Ｕ２７０．３３５ 文 献 标 志 码 ：Ｂ
为了打破国外厂 商 对 动 车 组 关 键 部 件 的 垄 断，突 破 动 车 组 的 核 心 技 术 ，实 现 关 键 部 件 的 自 主 化 ，降 低 动 车组的运用和维修成 本，中 车 青 岛 四 方 车 辆 研 究 所 有 限 公 司 （以 下 简 称 四 方 所 ）与 中 车 唐 山 机 车 车 辆 有 限 公 司（以下简称唐车公司）合 作 了“ＣＪ１ 型 城 际 动 车 组 项 目”，四方所承担速度２５０ｋｍ／ｈ的 ＣＪ１型城际动车组 基础制动装置及制动控制模块自主化研制的任务。
≤５０
制动缸、停放制动缸密封性试验要求压降（２ｍｉｎ）／ｋＰａ ≤２
缓 解 间 隙／ｍｍ
２～４
一 次 调 整 量／ｍｍ
≥０．５
总 调 整 量／ｍｍ
≥７８
ＵＤＺ５ＧＺ、ＵＤＺ５ＧＺＳ型输出力（２００ｋＰａ下）／ｋＮ ２４～２８
ＵＤＺ５ＧＬ 型输出力（３８０ｋＰａ下）／ｋＮ
动车组用紧凑式夹钳的设计
动车组用紧凑式夹钳的设计摘要：2004年以来，按照国务院“引进先进技术，联合设计生产，打造中国品牌”的总体要求，在铁道部统一组织和领导下，四方股份、长客股份、青岛庞巴迪公司、唐车公司分别引进了国外先进的时速200公里动车组、时速300公里动车组技术平台，通过对引进技术的深入消化吸收，实现了引进产品的国产化，分别制造了CH1、CRH2、CRH5型时速200公里动车组以及CRH3型时速300公里动车组，并以此为基础，分别研制了时速200~250公里速度级16辆长编组座车和卧车动车组以及时速300公里速度级动车组，建立了中国高速列车的设计、制造和验证平台，2007年以来，按照铁道部的要求，在国家科技支撑计划的指导下，通过自主创新，研发了时速350公里速度级的CRH380AB/C型新一代动车组。
关键词：制动夹钳，优化设计，响应面，试验设计2007年以来，国内主机厂通过自主创新，研发了350km/h速度级的CRH380A/B/C型新一代动车组。
但是部分关键部件未实现自主开发及国产化，在制造、运用维护中需要依赖外方，造成故障处理不及时、采购周期过长、成本较高。
国内零部件企业响应行业发展战略，承担了基础制动装置的自主创新深化研究工作，通过实现产品国产化替代，可大大缩短产品交付周期，降低使用维护成本。
本文介绍了针对CRH380A型动车组平台紧凑式夹钳的国产化替代产品设计研究。
1.制动夹钳结构原理如图1所示，国产化制动夹钳在制动气缸内部设置杠杆放大机构，减小制动气缸的直径尺寸，同时保证其输入输出制动力特性提升至紧凑式夹钳相当的水平，可实现与进口紧凑式制动夹钳的对等替换。
其基本工作原理是通过制动气缸充气，促使活塞推动气缸内一级杠杆转动，通过推杆传递制动气缸内部的制动力，再通过二级杠杆放大制动力传递至闸片，带动闸片压紧制动盘实施制动，制动气缸输出力通过二级杠杆比进行放大，气缸直径可控制在200mm以内，放大比例可达3。
CRH380BL动车组制动夹钳单元分析
CRH380BL动车组制动夹钳单元分析作者：司丽张冬冬梁建全郭小行来源：《中国科技纵横》2014年第09期【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。
制动夹钳M16螺栓拧紧防松工艺优化
作者简介 ： 李 志强 （ １ ９ ６ ８一） ， 男， 高 级工 程 师 ， 本科 。
２８
工 装 设 备
机 车车辆工 艺 第１ 期２ ０ １ ７ 年 ２月
套 同心度偏差 较大造 成的剥离 现象 。
为以 ４ ８ ｎ ｌ １ ＇ １ １ 来 定位 压装 ， 当压 套 ２的外 缘 下 平 面与 中心 销 座上平 面 接触 时 （ 见 图 ４压套 ２与 中心 销 座
制 动 夹 钳 Ｍ １ ６螺 栓 拧 紧 防 松 工 艺 优 化
李志强 ， 蒋 宇锋
（ 常 州 中车铁 马 科技 实业 有 限公 司 ， 江苏 常 州 ２ １ ３ １ ２ ５ ）
摘 要 ： 通 过 对 制动 夹钳 Ｍ１ ６螺 栓 松 动 原 因进 行 分 析 ， 优 化 了 夹钳 本 体 螺 栓 的拧 紧 工 艺 ， 并 通 过 拧
通 常螺 纹 连 接 松 弛在 拧 紧 后较 短 时 间 内发生 ， 通过 这一 现象 ， 对 不 同批 次 的 夹钳 进 行 周 期 性 螺 栓
周） 后用 ７ ８ Ｎ・ ｍ 的扭矩 复 检 ， 发现 螺 栓在 拧 紧方 向
上继 续旋 转 一 个 角 度 后 方 才 达 到 初 始 的 预 紧 扭 矩
响夹 钳制 动效 果 ， 螺 栓松 动现 象亟 待解 决 。
收 稿 日期 ： ２ ｏ １ ６— ０ ４— ０ ３ 。
扭矩 复拧 检查 ， 螺 栓松 弛数 量 随着复 拧频 次 的增加 ，
松弛 率呈 直线 下 降趋势 。具 体周 期 内螺栓 松 弛数 量 对 比见表 １ 。 （ 下 转第 ３ ２页 ）
起 。 目前 ， 在制动夹钳 的检修 中， Ｍ１ ６螺 栓 为 必 换
六角 头螺 栓 ， 扭矩 为 ７ ８ Ｎ・ ｍ， 拧 紧时缓 慢 用力 ， 听到
CRH2型动车组制动夹钳闸片磨耗原因分析及改进建议
CRH2型动车组制动夹钳闸片磨耗原因分析及改进建议CRH2 型动车组上线运行后发现拖车制动夹钳闸片比动车磨损快，同一幅制动夹钳两侧闸片磨耗也存在差别。
为了研究闸片磨耗现象，了解闸片服役性能，选取某列速度300 km/h 的CRH2 型动车组拖车和动车制动闸片作为试验对象，进行跟踪测量，结果发现拖车制动夹钳闸片磨耗量是同等运行里程下动车的近2 倍。
最后，通过动车组制动系统作用原理分析了闸片磨耗的原因，并对降低闸片磨耗提出了建议。
标签：动车组；闸片；磨耗；制动系统0 引言制动闸片是列车制动系统的重要组成部件，直接影响动车组制动性能。
用制动夹钳使闸片夹紧安装在车铀或车轮辐板上的制动盘，使闸片与制动盘间产生摩擦，把列车动能转变为热能。
随着动车组运行，发现拖车制动闸片使用寿命明显低于动车，测量发现拖车制动闸片磨耗量明显高于动车闸片，同一副制动夹钳外侧闸片磨耗大于内侧，闸片存在偏磨现象。
本文通过闸片磨耗现象，分析其磨耗规律，最后从制动闸片结构和工作原理来说明磨耗的原因，并对降低闸片磨耗提出了相应建议。
1 CRH2 型动车组制动夹钳简介CRH2 型动车组转向架基础制动装置主要由制动增压缸、制动卡钳、闸片及管路系统等部分组成。
动车（M 车）和拖车（T 车）转向架基础制动装置均采用压缩空气驱动的盘形制动方式，采用气动式夹钳、浮动式闸片。
动车制动夹钳装置采用轮盘式，拖车采用轮盘与轴盘并用的方式，且用于拖车转向架的轮盘制动夹钳和轴盘制动夹钳相同。
CRH2 型动车组采用RZKK 型气动式制动夹钳及浮动式粉末冶金闸片，可以使制动力分布更均匀，有效减少热斑、颤振等，并可进一步减轻重量。
M 车和T 车制动闸片初始厚度为17 mm（包括闸片托）[1]，制动夹钳装置主要参数见表1。
2 制动闸片磨耗测量选取T 车（编号为 1 车）轮盘、轴盘各一副制动夹钳，选取M 车（编号为2 车）轮盘一副制动夹钳作为研究对象。
每副制动夹钳上面选取9 个闸片，测量时取9个闸片平均磨耗量作为单个制动夹钳的平均磨耗量。
CRH2型动车组制动夹钳闸片磨耗原因分析及改进建议
CRH2 型动车组转向架基础制动装置主要由制动增 压缸、制动卡钳、闸片及管路系统等部分组成。动车 （M 车）和拖车（T 车）转向架基础制动装置均采用压 缩空气驱动的盘形制动方式，采用气动式夹钳、浮动式 闸片。动车制动夹钳装置采用轮盘式，拖车采用轮盘与 轴盘并用的方式，且用于拖车转向架的轮盘制动夹钳和 轴盘制动夹钳相同。CRH2 型动车组采用 RZKK 型气动 式制动夹钳及浮动式粉末冶金闸片，可以使制动力分布 更均匀，有效减少热斑、颤振等，并可进一步减轻重 量。M 车和 T 车制动闸片初始厚度为17 mm（包括闸片 托）[1]，制动夹钳装置主要参数见表 1。
1位
轴盘外-内
图 1 闸片磨耗测量点示意图
该列车最高速度 300 km/h，采取每隔一段里程测 量制动闸片磨耗量的方式，其数值为实际测量闸片厚度 与原始厚度（原始厚度包括闸片托为 17 mm）之差，共 计测量 5 次。制动夹钳内侧、外侧闸片磨耗量如图 2、 图 3 所示，制动夹钳闸片磨耗测量结果见表 2。根据测量 结果得出以下结论。
工程实践
CRH2型动车组制动夹钳 闸片磨耗原因分析及改进建议
张祥杰，杨 凯，马丽英，李海涛 （中车青岛四方机车车辆股份有限公司，山东青岛 266111）
摘 要：CRH2 型动车组上线运行后发现拖车制
1 CRH2 型动车组制动夹钳简介
动夹钳闸片比动车磨损快，同一幅制动夹钳两 侧闸片磨耗也存在差别。为了研究闸片磨耗现 象，了解闸片服役性能，选取某列速度 300 km/h 的 CRH2 型动车组拖车和动车制动闸片作为试验 对象，进行跟踪测量，结果发现拖车制动夹钳闸 片磨耗量是同等运行里程下动车的近 2 倍。最后， 通过动车组制动系统作用原理分析了闸片磨耗的 原因，并对降低闸片磨耗提出了建议。 关键词：动车组；闸片；磨耗；制动系统 中图分类号：U260.355
CRH380B动车组制动系统分析与改进
摘要近些年，我国高速铁路快速发展。
列车运行速度明显提高，如何保障列车安全运行成为重中之重。
对于高速动车组而言，必须采用综合制动系统来保障列车的运行安全可靠性。
而CRH380B型电力动车组（或称CRH-380型），是中华人民共和国铁道部为营运新建的高速城际铁路及客运专线，中国铁道部将所有自行发展关键技术、引进国外技术、联合设计生产的中国铁路高速（CRH）车辆均命名为“和谐号”。
CRH380B型高速动车组采用先进的微机控制直通式电空制动系统，可根据列车的运行速度和载重等情况实现精准和恒减速度的电空合制动联，以提高制动时的平稳性。
众所周知，动车组的制动系统是其不可或缺的环节。
它是动车组快速发展的基本保障，也是动车组安全运营的基石。
对于CRH380B型动车组制动系统关键部位的功能，我们应该做全面的了解与分析，如制动控制单元、司机室控制部分、撒砂模块等。
制动系统是一个整体，但它也是由每个部分组成的。
因此，我们应该整体和部分相结合的了解与分析制动系统。
这样才能发现其中的不足。
只有这样，我们才能分析及优化、改进制动系统。
关键词：CRH380B动车组；制动系统；分析优化目录第1章绪论 (1)1.1研究背景 (1)1.2研究思路 (1)第2章CRH380B动车组制动系统简介 (2)2.1制动简介 (2)2.2制动系统的基本功能 (2)第3章CRH380B动车组制动系统的组成 (3)3.1制动控制单元 (3)3.1.1截断塞门模块 (3)3.1.2电空制动控制模块 (3)3.1.3分配阀模块 (5)3.1.4撒砂模块 (5)3.2基础制动装置 (6)3.3备用制动 (7)3.4停放制动 (8)3.5供风系统 (10)3.5.1主空气压缩机 (10)3.5.2辅助空气压缩机 (10)第4章CRH380B制动系统故障分析及改进 (12)4.1改进的意义 (12)4.2列车常用制动失效分析 (12)4.2.1CB09A板卡操作系统的结构 (13)4.2.2 500ms周期任务被冻结的原因分析 (13)4.3 技术解决方案 (14)4.3.1处理等级 (14)4.3.2 Jupiter2000控制系统工作机理 (15)4.3.3 系统诊断 (16)参考文献 (17)致谢 (18)CRH380B动车组制动系统分析与改进第1章绪论1.1研究背景中国内陆面积宽广，人口众多，幅员辽阔，经济发展与联系的跨度大，需要有一种强而有力的运输方式将整个国家和国民经济联系起来。
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制动夹钳是动车组制动时主要受力部件。在制动 过程中，制动杠杆 以 制 动 杠 杆 螺 栓 为 转 动 支 点，将 制 动 缸的活塞推力放 大 一 定 的 倍 率，转 化 为 闸 片 正 压 力，产 生制动作用。
矩图见图５所示。
３．２ 结 构 优 化 及 受 力 分 析 更改 约 束 点 的 位 置，将 约 束 点 犃、犅 的 位 置 往 中 间
移，将力 犉１ 作 用 到 约 束 点 的 外 侧，受 力 模 型 见 图 ６ 所 示。 由 弯 矩 平 衡 可 知 ：犉Ａ狔 ＝犉Ｂ狔 ＝犉 矩图见图７所示。
在动车组上，大量 采 用 ３ 点 吊 挂 制 动 夹 钳 单 元，制 动 夹 钳 单 元 的 结 构 示 意 图 见 图 １～ 图 ３ 所 示 。
图 ２ 制 动 缸 结 构 示 意 图
图 ３ 制 动 夹 钳 结 构 示 意 图
图 １ 制 动 夹 钳 单 元 结 构 示 意
制动夹钳单元由制动夹钳和制动缸组成。制动夹 钳通 过 吊 销 和 吊 杆 螺 栓 连 接 到 转 向 架 上 。制 动 夹 钳 主
杨 亦 铮１，２ （１ 中国铁道科学研究院集团有限公司 机车车辆研究所，北京 １０００８１；
２ 北京纵横机电科技有限公司，北京 １０００９４）
摘 要 其他制动形式失效的情况下，基础制动装置 是 动 车 组 安 全 运 营 的 唯 一 保 障，故 其 性 能 和 功 能 直 接 影 响 到 制动系统状态。制动夹钳是制动夹钳单元主要受力部 件，用 于 将 制 动 夹 钳 单 元 安 全 可 靠 的 吊 挂 在 转 向 架 上，并 将 制动缸的活塞推力放大一定的倍数后，转化为闸片正压力产生制动作用。因此制 动 夹 钳 对 于 列 车 制 动 的 安 全 性 和 可靠性极为重要。利用有限元分析软件 ＡＮＳＹＳ，分析制动夹钳主要受力部件的受力特 点，从 而 实 现 对 制 动 夹 钳 结 构 进 行 优 化 ，改 善 制 动 夹 钳 的 受 力 状 况 ，有 效 提 高 制 动 夹 钳 的 使 用 寿 命 ，进 而 降 低 运 营 成 本 。 关 键 词 动 车 组 ；制 动 夹 钳 ；优 化 ；制 动 系 统 中 图 分 类 号 ：Ｕ２６６．２．３５ 文 献 标 志 码 ：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８－７８４２．２０１９．０４．１２
图 ６ 受 力 模 型
图 ７ 剪 力 图 和 弯 矩 图
结 合 制 动 夹 钳 模 型（图 ３）、剪 力 图 （图 ５ 和 图 ７）可 以 看 出 ，在 相 同 的 制 动 缸 活 塞 推 力 下 ，制 动 夹 钳 的 最 大 弯 矩 位置，由图４作用力 犉１ 处移动到了图５所示支点 Ａ 处， 约束点的变化对制动夹钳受力的影响有以下两点：
第 ３９ 卷 第 ４ 期
铁道机车车辆
Ｖｏｌ．３９ Ｎｏ．４
２０１９年８月 ＲＡＩＬＷＡＹ ＬＯＣＯＭＯＴＩＶＥ ＆ ＣＡＲ Ａｕｇ． ２０１９
文章编号：１００８－７８４２ （２０１９）０４－００５５－０５
动车组制动夹钳结构设计及优化
由图３可知，制动杠杆螺栓为 转动 关节，在 制 动 时， 制动夹钳通过吊架和吊杆固定到动车组 转 向架 上，制动 杠杆绕制动杠杆螺栓转动，产生制 动作 用。 因 此简化制 动杠杆螺栓的受力模型见图４所示。
图 ４ 制 动 杠 杆 螺 栓 受 力 模 型 简 化
由 弯 矩 平 衡 可 知 ：犉Ａ狔 ＝犉Ｂ狔 ＝犉１ ； 由静力平衡方程计算可得图４所示的剪力图和弯
要受力部件 包 括 制 动 杠 杆、吊 架 及 制 动 杠 杆 螺 栓 等 部 件。
制动杠杆螺栓为制动夹钳的转动关 节，制 动缸的活 塞推力，通过制动 杠 杆 放 大 一 定 的 倍 数 后，转 化 为 闸 片 正 压 力 ，产 生 制 动 作 用 。
吊架是制动夹钳与转向架的连接部 件，其 自身的强 度，对制动夹钳单元的安全性尤为 关键。制 动 杠杆 螺栓 作 为 制 动 杠 杆 的 转 动 关 节 ，在 运 用 中 承 受 较 大 的 应 力 。 ２ 制 动 夹 钳 的 受 力 分 析
制动夹钳各部件在运用过程中，承受较 大 的外 力作 用。本文利用有 限 元 软 件 ＡＮＳＹＳ，对 制 动 夹 钳 各 主 要 受力部件进行强度分析，明确各主要 受力部 件 的受 力特 点，并通过对制动 夹 钳 进 行 结 构 优 化，有 效 改 善 制 动 夹 钳主要受力部件的受力工况。 １ 制 动 夹 钳 的 结 构 介 绍
中 国 铁 路 总 公 司 科 技 研 究 技 术 开 发 项 目 （２０１４Ｊ００４－Ｇ）；中 国 铁 道 科 学 研 究 院 科 技 研 究 开 发 计 划 项 目 （２０１４ＹＪ０４６） 杨 亦 铮 （１９８５— ）男 ，助 理 研 究 员 （修 回 日 期 ：２０１８－１２－１８）
５６ 铁 道 机 车 车 辆 第３９卷
以动车组制动夹钳单元运用为例，考虑 制 动夹钳单 元最大使用压力为 ６００ｋＰａ，制动杠杆的倍率为 １．６，制 动缸 活 塞 面 积 为 ３２３．７ｃｍ２，闸 片 与 制 动 盘 摩 擦 系 数 ０．３５，制 动 缸 固 定 螺 栓 处 的 活 塞 推 力 为 ：
犉活 ＝ （６００ｋＰａ×３２３．７／１０－１５００）×０．９８＝ １７５６３ （Ｎ）
随着列车提速及高速动车组的大量 运 用，保障列车 安全的制动系统至关重要。制动夹钳作为制动夹钳单 元的关键受力部件，用于将制动夹钳 单元牢 固 可靠 的吊 装到转向架上，并 将 制 动 缸 的 活 塞 推 力，放 大 一 定 的 倍 数，转为闸片正压 力，从 而 确 保 动 车 组 在 安 全 距 离 内 停 车。