单元制动器

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制动单元的工作原理及作用

一、制动单元的工作原理

制动单元由大功率晶体管GTR及其驱动电路构成。其功能是为放电电流环节电容器在规定的电压范围内储存不了或者内接的制动电阻来不及消耗掉而使直流部分"过压"时，需要加外接制动组件，以加快消耗再生电能的速度。

在某些应用场合，需要快速降速，根据异步电动机原理可知，若滑差越大转矩也越大，同理制动转矩将随着降速速率的加大而增大，使系统降速时间大大缩短，能量回馈大大加快，直流母线电压快速上升，因此必须将该回馈能量迅速消耗掉，保持直流母线电压在某一安全范围以下。制动单元系统的主要功能就是能快速将该能量消耗掉（能量由制动电阻转换成热能散发）。它有效的弥补了普通变频器的制动速度慢、制动转矩小（≤20％额定转矩）的缺点，对于一些需快速制动但频度较低的场合非常适用。

由于制动单元的工况属于短时工作，即每次的通电时间很短，在通电时间内，其温升远远达不到稳定温升；而每次通电后的间歇时间则较长，在间歇时间内，其温度足以降到与环境温度相同，因此制动电阻的额定功率将大大降低，价格也随之下降；另外由于IGBT只有一个，制动时间为ms级，对功率管开通与关断的暂态性能指标要求低，甚至要求关断时间尽量短，以减少关断脉冲电压，保护功率管；控制机理也相对简单，实现较为容易。由于有以上优点，因此它广泛应用于起

重机等势能负载及需快速制动但为短时工作制的场合。

二、制动单元的作用

1、当电动机在外力的作用下减速时，电机以发电状态运行，产生再生能量。其产生的三相交流电动势被变频器逆变部分的六个变频器专用型能量回馈单元续流二极管组成的三相全控桥整流，使变频器内直流母线电压持续升高。

单元制动器

图6 弧形滑块式闸瓦托结构
4、更换Baidu Nhomakorabea瓦方便
用扳手转动单元制动器箱体后部的六方形调整后盖，可以进行闸瓦间隙的手动调整。更换闸瓦时，顺时针转动调整后盖，使螺杆带动闸瓦托退回以获得必要的空间，逆时针转动调整后盖可以使闸瓦托快速移向车轮踏面。更换闸瓦后，经过多次制动、缓解过程后，闸瓦间隙自动调整机构将自动恢复正常闸瓦间隙。
间隙调整器的工作原理：
(1)缓解位置：当制动单元处于缓解状态时，间隙调整机构及其所有零部件处
于图示的位置，图中所示的设计距离“A”，就是闸瓦和车轮踏面之间的理论正常间隙。
(2)轻制动作用：当制动缸充入压缩空气，间隙调整机构首先移动一段距离
“A”，这个距离“A”相当于在缓解位置时闸瓦与踏面之间的距离，这时闸瓦刚好贴敷在车轮踏面上，而没有产生制动力。
3、检查闸瓦与车轮踏面间隙是否在4～8mm内。如超出范围，可多制动、缓解几次，单元制动器应能自动调整闸瓦间隙到4～8mm内。如果不能自动调整到以上范围的，可将该单元制动器进行隔离。
4、行车制动作用检查：机车运行前，应将单阀置于制动或缓解位，检查单元制动器应能正常制动与缓解。
5、停车制动作用检查：排出停车制动总风压力，单元制动器处于制动状态；向停车制动缸体内充入总风且风压大于450kPa时，单元制动器应处于缓解状态。
(3)全制动作用：间隙调整机构继续向前移动，这时离合弹簧4被压缩，制动盘5

单元制动器

28相连。闸瓦托上装两块闸瓦，以闸瓦签21串定。

1—闸瓦定位弹簧；2—箱体；3—棘钩；

4—压环；5—密封套；6—门组装（左）；

7—门组装（右）；8—油杯；9—护罩；

10—滤尘网；11—制动缸；12—杠杆；

13—隔套；14—杠杆；15—圆锥弹簧；

16—扭簧卡；17—扭簧止板；18—扭

转弹簧；19—闸瓦托杆；20—闸瓦托；

21—闸瓦签；22—闸瓦；23—脱钩杆；

24—开口销；25—手轮；26—螺盖；

27—棘轮；28—传动螺杆；29—传动

螺母；30—滑套；31—条簧；32—密

封罩；33—螺母；34—闸瓦签圆销。

图2－4 SS4改进型电力机车单元制动器

5．闸瓦间隙自动调整器

闸瓦间隙自动调整器为使闸瓦与车轮踏面保持一定间隙而设。SS系列电力机车除SS7、

SS9型外，均采用单向自动式闸瓦间隙调整器，即自动减小过大的闸瓦间隙，而增大闸瓦间

隙则需人工调整。它吊装在制动杠杆上部，两端伸出箱体孔部分设密封装置防止灰尘进入箱

体内。伸出箱体一端是调整手轮，一端是传动螺杆，连在闸瓦托与闸瓦托杆上。闸瓦间隙自

动调整器由传动螺杆28与传动螺母29（左旋螺纹结合）、滑套30、棘轮27、棘钩3及调整

手轮25等组成。传动螺母套装在滑套中可转动，传动螺母尾部露出滑套部分有右旋螺纹，

其上拧装棘轮与调整手轮。滑套上有两耳轴销，是为吊装在制动杠杆之间而设。

箱体上部有脱钩机构，主要由脱钩杠杆23及棘钩3组成。撬起脱钩杠杆的长臂，压迫

脱钩销可使棘钩绕关节肘销转动离开棘轮齿槽，以便反向旋转调整手轮使闸瓦离开车轮踏

面，进行闸瓦更换。

货车单元制动器

February 2008
Contains Information Proprietary to Wabtec
1
TMX安装示例
主要由制动缸、闸调器、制动梁、瓦托、闸瓦、手制动杆等组成
February 2008
Hale Waihona Puke Baidu
Contains Information Proprietary to Wabtec
2
Operating Features 工作特点
• 简单的双杆布置 • 适用于任何标准组合的窗式转向架承梁 • 在承梁上不需要任何特殊的制动缸安装垫或连结 • 可拆卸的闸瓦托 • 可以使用2”厚度的合成闸瓦 • 可以满足28”~38”英寸间不同的轮径范围 • 多种不同手制动系统比例 • 多种制动缸可满足不同的车重及车型的要求
TMX优势及特点
Benefits 优点
• 角度矫正功能使闸瓦托保证了均匀的闸瓦磨耗 • 轻量化设计，大约每套约180kg • 易于安装和调整 • 单水平力面分布保证了闸瓦均匀磨耗和力平均分配 • 闸调器弹簧负载防止在车辆受到冲击时关闭，保证手制动的运用。 • 闸调器触发装置的直接动作驱动维持更好的活塞行程控制 • 无需特殊的承梁 • 活塞行程指示器可以从车子的两侧都可以观察到 • 气动效率约为80%，手制动效率约为70%
关于TMX
TMX ® （Truck Mounted Brakes）单元制动器： •由西屋位于芝加哥的 Cardwell公司设计制造； •TMX研发始于1991年，截止2009年底，已有近 150,000台装车运营。 •制动梁可用于14度，16度或者18度的侧架 •提供适于70、100和125吨等转向架的制动比率 •适用于既有转向架和新设计转向架

机车单元制动器

2.3.4
制动器在使用过程中各零部件和制动器的安装应有足够的强度，除在设计时进行强度计算外，对新研制的制动器必须进行有关的强度试验。国内尚无这方面的规定和要求，根据UIC的规定和国外的其他资料，对制动器安装的强度可按5g的加速度进行冲击试验后检验安装螺栓和安装座应无变形和裂损；对制动器
内部零部件的强度可在制动缸中充以1000kPa的压力，保压5min以上，检查应无永久变形和裂损。制动器的疲劳强度按2．3．1条进行试验。
2.2.8
单元制动器的缓解弹簧力的大小决定着制动器能否可靠缓解，对制动器的安全性有重要影响，间隙调整器为非自锁螺纹时，缓解弹簧还将影响间隙调整功能。
缓解弹簧力太大将影响传动效率和最小压力。建议新设计的制动器缓解弹簧力在300～700N之间。
2.2.9
制动器的最小动作压力与传动效率有一定的关联，传动效率越高，最小动作压力将越小，二者均影响制动器的常用制动性能。考虑前述已提出传动效率应规定为0．9，相应对最小动作压力应规定为不小于
2.2
2.2.1
考虑机车使用中的不可预期的调拨，单元制动器应能适应中国大陆的一般地理和气候条件。根据实际情况，对机车单元制动器的使用环境条件建议为：海拔
不高于l200m，温度范围为—4o一50℃，在最高月平均气温≤25℃情况下湿度不超过90％。
2.2.2
据《铁路技术管理规程》的规定，机车闸瓦间隙为4~8mm，故单元制动器的设计闸瓦间隙应按此取值。

机车单元制动器

的安装一定要牢固、密贴，与闸瓦托的局部间隙不大于lmIn，另外还要保证在闸瓦磨耗到限后容易拆卸旧瓦和安装新瓦。由于理论上制动时闸瓦上下端存在不均匀的磨耗，必须时时保证闸瓦上下端与车轮的间隙均匀，则闸瓦托的定位应能调整闸瓦托的倾斜角度。闸瓦托安装后，与制动器箱体必须容许有少量的横动，以适应轮对与转向架构架的横动，一般情况下此值不小于2mIn。在用于三轴转向架中间轴的制动器应允许有更大的横动量，单侧制动时不小于4—5mIn，双侧制动时必须大于轮对与构架的横动量。国内就出现过因制动器横动量不足造成丝杆弯曲变形的现象，建议在技术标准中予以规定。
间隙调整器的作用是控制闸瓦间隙，使得在闸瓦和车轮磨耗后，闸瓦与车轮踏面的间隙能自动调整，保证制动时闸瓦的行程不变。闸瓦托装配主要是固定闸瓦并保证闸瓦托的弹性定位。箱体是所有部件的支承和受力件。同时通过箱体与转向架构架的联接实现单元制动器的安装。
单元制动器由制动缸装配、箱体、间隙调整器、闸瓦托装配、放大杠杆几部分组成。由于闸瓦是易耗件，且运用不固定，故一般不将闸瓦归人单元制动器。制动缸装配由制动缸、活塞、皮碗组成，当向缸中充人压缩空气后，活塞将产生运动，推动杠杆前行，经放大后作用于闸瓦托，进而形成闸瓦压力，有的制动器将活塞与杠杆设计为一体化。间隙调整器的作用是控制闸瓦间隙，使得在闸瓦和车轮磨耗后，闸瓦与车轮踏面的间隙能自动调整，保证制动时闸瓦的行程不变。闸瓦托装配主要是固定闸瓦并保证闸瓦托的弹性定位。箱体是所有部件的支承和受力件。同时通过箱体与转向架构架的联接实现单元制动器的安装。图l是主要国产单元制动器的结构示意图。单元制动器主要技术参数有活塞有效面积、制动倍率、传动效率、活塞最大行程、闸瓦最大行程、一次间隙调整量、最大丝杆调节量、缓解弹簧力等。表1为主要单元制动器的技术参数和运用范围。

机车单元制动器典型故障分析与处理

摘要制动装置一般含制动机、基础制动装置和手制动机三部分。单元制动器是基础制动装置中的佼佼者，而带停放制动单元制动器更是集基础制动装置和手制动机功能于一体，结构简单，使用、维护方便，即使出现一般性故障也能快速的解决。

关键词机车；单元制动器；故障分析；故障处理

1 概述

内燃机车在轨道交通中主要扮演场段调车、施工作业、车辆救援等重要作业动力牵引的角色，其主要由动力系统、传动系统、走行系统、冷卻系统、电气系统、制动系统、辅助系统等组成。制动系统乃整个机车的重中之重，该系统功能的状态直接影响内燃机车行车安全，而机车制动系统的核心部件为单元制动器。

内燃机车装配的单侧闸瓦单元制动器为JSP系列单元制动器，JSP-1型单元制动器是基本模块，仅能提供行车制动，如图1。JSP-2型单元制动器是在基本模块基础上加装了弹簧停车制动装置，它不仅能提供行车制动，还能在机车车辆停车、无风状态下利用储能的弹簧实施一次停车制动，如图2。

2 结构原理

2.1 JSP-1型单元制动器

JSP-1型单元制动器主要由勾贝推杆、闸瓦间隙自动调整机构、闸瓦托、轴承、轴承支架、调整后盖、复位弹簧等组成，如图3。

当压缩空气充入制动缸时，勾贝推杆1往下运动，推动闸瓦间隙自动调整机构3和闸瓦托4向车轮运动。制动力是通过轴承5、轴承支架2、闸瓦间隙自动调整机构3作用在闸瓦托4上实施的。只要改变勾贝推杆的楔角角度，就可以获得不同的制动倍率，从而得到需要的制动力。

2.2 JSP-2型单元制动器

JSP-2型单元制动器在JSP-1型单元制动器的基础上集成了一套弹簧停车制动装置，其主要由停车制动弹簧、弹簧缸体、活塞、调整螺杆、手动缓解装置等组成，具备JSP-1型单元制动器的行车制动功能外还具备有停车制动功能，如图4。它的弹簧停车制动装置是利用弹簧力进行制动，用空气压力保持处于缓解状态。

制动单元故障的原因

制动单元故障的原因可能有：

1.制动电阻断路或电缆线未接好。

2.制动电阻短路，制动器自动停止输出。

3.制动单元故障。

4.制动电阻功率太小，需加大电阻的功率。

5.制动单元电压等级错误，比如220伏的制动单元用在380伏电网

中。

制动单元的主要功能

制动单元的主要功能、优点和动作过程

一、制动单元的主要功能

二、制动单元的优点

由

于制动

单元的

工况属

于短时

工作，即

每次的

通电时

间很短，

在通电

时间内，

其温升

远远达

不到稳

定温升；而每次通电后的间歇时间则较长，在间歇时间内，其温度足以降到与环境温度相同，因此制动电阻的额定功率将大大降低，价格也随之下降；另外由于IGBT只有一个，制动时间为ms级，对功率管开通与关断的暂态性能指标要求低，甚至要求关断时间尽量短，以减少关断脉冲电压，保护功率管；控制机理也相对简单，实现较为容易。由于有以上优点，因此它广泛应用于起重机等势能负载及需快速制动但为短时工作制的场合。

三、制动单元的动作过程

2、当直流电压达到某一电压（制动单元的开启电压）时，制动单元功率开关管开通，电流流过制动电阻。

pc7yf单元制动机结构原理

PC7YF单元制动机是一种广泛应用于铁路运输领域的制动装置。其结构和工作原理如下：

结构：

PC7YF单元制动器的结构主要包括制动缸、踏面制动缸、单元制动缸、车轮制动缸、夹钳单元、闸瓦托、闸瓦托吊等部分。此外，它还包括杠杆、连杆、拉杆、调整衬套等零部件。

原理：

当制动时，闸瓦间隙调整器体上的杠杆通过基两侧的销轴带动闸瓦间隙调整器一起向车轮踏面方向运动。当调整衬套碰到调整环的凸环时，调整衬套停止向前移动，而闸瓦间隙自动调整器的其他部件尚未受到阻挡还在继续向前。这时调整衬套前端与进给螺母相啮合的锥形啮合面开始脱离，而闸瓦间隙调整器体继续推动止推螺母前进。此时若闸瓦与车轮踏面有间隙，制动杆继续前进，进给螺母则会在弹簧和滚针轴承作用下发生转动，在大螺距非自锁螺杆上向后移动，直到闸瓦与车轮踏面紧贴，制动杆停止前进，进给螺母重新与调整衬套啮合而停止转动。

制动单元工作原理

a.当电机在外力作用下减速时，电机运行在发电状态，产生再生能量。产生的三相交流电动势被逆变器逆变部分的六个续流二极管组成的三相全控桥整流，使得逆变器中的DC母线电压持续上升。

b.当DC电压达到一定电压(制动单元的开路电压，如DC690V)时，制动单元的功率开关管断开，电流流向制动电阻。

c.制动电阻放热并吸收再生能量，电机转速下降，变频器DC母线电压下降。

d.当DC母线电压下降到一定电压(制动单元的停止电压如DC690V)时，制动单元的功率管关断。此时电阻器中没有制动电流流过，制动电阻器自然在散热降低自身温度。

e.当DC母线电压再次升高，使制动单元工作时，制动单元将重复上述过程，以平衡母线电压，使系统正常运行。

制动单元的功能

1.当电机在外力作用下减速时，电机运行在发电状态产生再生能量，产生的三相交流电动势被逆变器逆变部分的六个逆变器专用能量回

馈单元续流二极管组成的三相全控桥整流，使逆变器中的DC母线电压持续上升。

2.当DC电压达到一定电压(制动单元的启动电压)时。制动单元的功率开关管导通，电流流过制动电阻。

3.制动电阻放热吸收再生能量，电机转速下降。变频器的DC母线电压降低。

4.当DC总线电压下降到某一电压(制动单元的停止电压)时，制动单元的功率管被关断。此时电阻器中没有制动电流流过，制动电阻器自然在散热降低自身温度。

5.当DC总线电压再次上升以使制动单元工作时。制动单元将重复上述过程以平衡总线电压并使系统正常运行。

制动单元原理作用

一、制动单元的工作原理

制动单元由大功率晶体管GTR及其驱动电路构成。其功能是为放电电流环节电容器在规定的电压范围内储存不了或者内接的制动电阻来不及消耗掉而使直流部分“过压”时，需要加外接制动组件，以加快消耗再生电能的速度。

二、制动单元的作用

变频器制动单元的作用及选型

首先，变频器制动单元的作用是实现对电机的快速停止。在工业生产

过程中，由于各种原因(如急停、紧急故障等)，需要在短时间内迅速停止

电机的旋转。传统的方式是通过机械制动器来实现电机停止，但这种方式

不够灵活且对电机造成不必要的损伤。而变频器制动单元可以通过调节变

频器的输出频率和电压来实现对电机的快速停止，实现对电机的精确控制。

其次，变频器制动单元具有对电机的保护功能。当电机运行过程中出

现故障或过载现象时，变频器制动单元可以检测到并及时停止电机，以防

止电机因故障或过载而受损。同时，变频器制动单元还可以通过调节制动

力矩的大小来实现对电机的保护，防止出现电机停止不稳定等情况。

此外，变频器制动单元还可以实现能量回馈。在电机减速或停止的过

程中，电机会产生回馈能量，而传统的方法是通过制动电阻来消耗这部分

能量。但是，制动电阻会产生大量的热量，耗电量也较高。而变频器制动

单元可以将这部分回馈能量转换为电能，并回馈到电网中，从而实现能量

的再利用，节约能源，提高能效。

在选择变频器制动单元时，需要考虑以下几个因素：

首先，需要考虑电机的功率。不同的电机功率对应着不同的制动单元

型号和容量，因此需要根据实际情况选择合适的制动单元。

其次，需要考虑制动时长及频率。不同的工业应用对于电机的制动要

求会有所不同，有些需要短时间内完成制动，有些需要频繁进行制动操作，因此需要选择具有短时间快速响应能力的制动单元。

另外，还需要考虑制动效果的稳定性。制动单元的稳定性越好，对电

机的控制就越精确，对电机的保护效果也会更好，因此在选择制动单元时

制动单元工作原理

制动单元是一种基于摩擦力原理来实现制动的装置，它通过对车辆轮轴的制动，来减速或停止车辆的运动。制动单元由制动盘、刹车片、刹车片回收装置和刹车缸等部件组成。

当驾驶员踩下刹车踏板时，刹车油将被压入刹车缸中，刹车缸中的刹车油压力将被传递到刹车片上。刹车片与制动盘之间的摩擦力会使制动盘减速，并通过轮轴传递到车轮上，最终使车辆减速或停止。

刹车片通常由高摩擦系数的材料制成，如钢、铜、石棉等。制动盘是一个金属圆盘，它固定在车轮的内侧。刹车片通常安装在制动盘两侧，当刹车压力加大时，刹车片会与制动盘相互挤压，形成摩擦力。

刹车片回收装置的作用是使刹车片与制动盘分离，以避免持续摩擦导致过度损耗或储能等问题。回收装置可以通过弹簧力或液压力将刹车片恢复到与制动盘分离的状态，以便下一次制动操作。

制动单元的工作原理可以简单概括为：驾驶员踩下刹车踏板，刹车油通过刹车缸传递刹车压力，将刹车力传递给刹车片，刹车片与制动盘产生摩擦力，使车辆减速或停止。刹车片回收装置则能确保刹车片与制动盘之间的分离，避免摩擦力持续作用。

SS4B机车单元制动器结构原理及检修环节要素控制分析

单元制动器是执行对运行中的机车减速和停车的一种机械装置，对机车制动效率及行车安全具有重要影响。本文对SS4B型电力机车单元制动器基本结构和工作原理进行了简要介绍，并对单元制动器在大修过程中的关键控制要素进行了分析，为制定检修工艺和提高检修质量提供参考。

标签：单元制动器大修机车

一、单元制动器简介

单元制动器是执行对运行中的机车减速和停车的一种机械装置，主要由制动缸、杠杆传动系统、闸瓦间隙调整装置和闸瓦等几部分组成。当机车进行制动时，制动缸内充入压缩空气推动活塞向前运动，勾贝杆带动杠杆传动系统经放大后通过闸瓦作用到车轮踏面上，使闸瓦和踏面产生摩擦，将动能转化为热能，从而使机车达到减速和停车的目的。

目前SS4B型电力机车上使用的单元制动器有两种型号，只有少部分机车还在使用比较早期的178×2.85型单元制动器，大部分机车采用更为先进的JDYZ-4E/F型单元制动器，这两种单元制动器的结构原理基本上相同，只是两者的闸瓦间隙调整机构有所区别，178×2.85型单元制动器间隙调整器为棘轮棘钩式，一次间隙调整量设计值为0.2mm，一次调整量较小且间隙调整不灵敏。JDYZ-4E/F型单元制动器间隙调整器为非自锁螺纹式，一次间隙调整量可以达到4mm以上，一次调整量大，动作灵活，闸瓦间隙控制准确。

二、單元制动器工作原理

1.制动与缓解工作原理

当机车进行制动操作时，压缩空气就会向制动缸内充气推动活塞向外伸展，通过勾贝杆推动杠杆，杠杆带动间隙调整机构移动，进一步带动传动螺杆和闸瓦托发生运动，使安装在闸瓦托上的闸瓦作用于车轮踏面上，从而对机车进行制动。当机车进行缓解操作时，制动缸

pc7y型单元制动机工作原理

PC7Y型单元制动机是一种常用于汽车制动系统的制动器。它

的工作原理主要包括以下几个步骤：

1. 踏下制动踏板：当驾驶员踏下制动踏板时，通过传动系统，将力量传递给制动机。

2. 液压传动：制动机内部有一组液压活塞和密封圈。当踏下制动踏板时，制动液通过液压管路流入制动机内，使活塞向外部移动。

3. 膨胀回缩力：当活塞向外运动时，制动机内部的制动膜片或制动鼓随之变形，并将膨胀力传递给制动片或制动鼓的摩擦面。

4. 摩擦力作用：制动片或制动鼓的摩擦面与车轮的摩擦面接触，形成摩擦力。摩擦力的作用使车轮产生阻力，使车辆减速或停止。

5. 释放制动：当驾驶员松开制动踏板时，制动机内的液压压力减小，制动片或制动鼓回缩，与车轮之间的摩擦力消失，车辆恢复正常行驶。