流體阻尼制動器原理及仿真

史 炎

西南交通大學 牽引動力國家重點實驗室, 成都 610031)

列車制動方式可以分為空氣制動和電氣制動兩大類，其中空氣制動的源動力是壓縮空氣，比較典型的有閘瓦制動和盤形制動，最終的制動方式是摩擦制動；而電氣制動的源動力來自于電力，常見的有動力制動和電磁制動。正在修建的川藏鐵路山高路陡，長大下坡道眾多，對現有的制動方式將是一個巨大的考驗。空氣制動的耐久性不強，連續制動很容易引起剎車件溫度急劇升高造成剎車疲軟、剎車片迅速磨損。為此，筆者設計了一種利用流體阻尼產生制動力的液壓制動器，增加了一種機械制動方式，彌補了摩擦制動的不足。

1 液壓制動器

1.1 原理

液壓制動器原理如圖1所示，裝滿油液的容器S1、S2相通，兩個容器的活塞AB、CD之間嵌入偏心輪，不論偏心輪旋轉到任何位置，活塞AB、CD之間的距離恒定為偏心輪的直徑2R。因此，同一時刻，排出(流入)容器S1的油液體積等于流入(排出)容器S2的油液體積，因此偏心輪能持續旋轉。若在容器S1、S2的連通管中設置小孔，油液往復流過小孔則會產生指向偏心輪圓心的阻尼力，偏心輪旋轉一周受到兩組相位相差180°的阻尼力作用。

根據圖1列出活塞速度：

vp=eωcosωt

(1)

vp為活塞速度，m/s；ω為車輪轉速，rad/s；e為偏心距，m。

為了增大制動力同時減小總阻尼力的波動，采用兩副液壓制動器，如圖2所示，每副液壓缸安裝座固定在構架上。偏心輪每轉一周產生4個阻尼力峰值，鄰峰相差90°。每副液壓缸的節流孔面積通過電磁節流閥控制。……