新型轨道车辆门辅助锁自储能电磁离合装置设计.pdf

第 卷 第 期 年 月南京工程学院学报(自然科学版)().:./.投稿网址:/.新型轨道车辆门辅助锁自储能电磁离合装置设计曾世文刘 勇高海涛濮建荣陆 缘张 杰(.南京工程学院机械工程学院 江苏 南京.南京康尼机电股份有限公司 江苏 南京)摘 要:针对具有二次压紧和安全锁紧功能的轨道车辆门电动辅助锁解锁需求提出一种采用电磁方式的轨道车辆门辅助锁自储能离合装置.该装置位于辅助锁储能机构与主传动机构之间具有储能后与主传动机构分离、解锁时释放储备能量的功能.设计离合装置的传动机构通过电磁铁实现离合装置的离合动作.在发生紧急情况时能够不依靠车门供能装置提供的能量就可以解锁辅助锁便于乘客开门安全离开.关键词:轨道车辆门自储能辅助锁离合装置中图分类号:收稿日期:修回日期:作者简介:曾世文硕士高级工程师研究方向为轨道车辆门.:.引文格式:曾世文刘勇高海涛等.新型轨道车辆门辅助锁自储能电磁离合装置设计.南京工程学院学报(自然科学版)():.目前在中国高铁的最快运营速度已超过/在高速会车或者进出隧道时车厢内外压差变大仅依靠主锁压紧车门可能会导致高铁车厢的气密性变差.为了保证高铁车厢内外压差变大时车门的安全性一般在车门系统中添加辅助锁进行主动压紧辅助锁通常位于车门的中下部位置见图.轨道车辆门系统中辅助锁通常采用气动辅助第 卷第 期曾世文等:新型轨道车辆门辅助锁自储能电磁离合装置设计图 辅助锁位置锁和电动辅助锁.气动辅助锁以压缩空气为动力输入其输出功率比同体积的电动辅助锁大控制难度比电动辅助锁低 气动辅助锁在停止工作后仅仅是依靠气压保持不会出现堵转发热现象能够长时间工作.但是气动辅助锁对气源的依赖程度高必须要单独设置气路从整体角度来看成本较高.电动辅助锁由门系统分一路电源供电可以模块化设计便于电动辅助锁在轨道车辆门中的布局与安装.由于电机的特性在相同体积下输出功率不如气动辅助锁动力输出比气动辅助锁小在紧急情况下无法为电机供电不能靠电机驱动解锁辅助锁若要解锁车门需要为其增设一个备用电源或者一个具有储能功能的结构.增设备用电源是最直接的方法但需要考虑备用电源的安全性、可靠性等因素还要考虑空间布局等较为复杂.本文设计一款新型轨道车辆门辅助锁自储能电磁离合装置在发生紧急情况时不依靠车门供能装置提供的能量就能解锁辅助锁便于乘客开门.离合装置的设计需求根据轨道车辆门的实际需要电动辅助锁中离合装置应满足多种设计需求:)自动储备能量在紧急情况下该离合装置可使车门系统在无能源供应时解除电动辅助锁压紧便于乘客打开车门离开)高寿命由于电动辅助锁伴随着列车进出站要做多次开关动作而离合装置仅需要在紧急时刻解锁辅助锁在设计过程中考虑到弹簧等部件的寿命离合装置在正常工况下应不随电动辅助锁工作尽量减少故障发生)便于检测离合装置在紧急情况下使用可在固定的一段时间内检测一次检测时只需要模拟断电的情况便可以测试其解锁车门功能.离合装置的设计依据基于某公司电动辅助锁(尺寸为 采用备用电源)设计电动辅助锁离合装置.针对设计需求)离合装置上需要一个储能装置且该储能装置不宜复杂.弹簧是一种很好的储能装置其寿命可达到 作用次以上且同时兼顾了设计需求).图 为电动辅助锁机构简图旋转主动齿轮将力通过从动齿轮和传动杆传递给压紧滑块压紧滑块通过对轨道车辆门的压紧来辅助主锁.图 电动辅助锁机构简图由图 可见离合装置可以安装在从动齿轮或压紧滑块处.考虑到主动齿轮处有电机留出了较大空间可以将离合装置安装在从动齿轮处保证压紧滑块处的结构简单便与检测.由于离合装置安装在从动齿轮处弹簧选用涡卷弹簧用简单的机械零件安装在离合装置中动作过程简单便与检测符合设计需求).离合装置整体大小控制在 形状为圆柱体具体位置如图 所示.在实际设计时图 中的传动杆和压紧滑块被分别设计成锁舌轴和锁舌.通过从动齿轮的旋转带动锁舌轴及锁舌旋转依靠锁舌压紧车门.根据实南京工程学院学报(自然科学版)年 月图 离合装置位置示意图际测量锁舌对轨道车辆门的作用力约为 转矩约为 .整个辅助锁在紧急情况下的动作时间控制在 左右在这期间从动齿轮转过 圈即从动齿轮的转速为 /.电动辅助锁使用的电机为三相直流无刷电机额定功率为 额定扭矩为.电机减速器额定转矩为 最大允许转矩为 .电动机输入功率为:.()式中:为输入转矩 为电动机功率 为离合器轴换算的转速/为安全系数取 为涡卷弹簧存储释放的能量为传递到锁舌的转矩.计算出输入转矩.减速器的传动效率为.齿轮传动的效率为.选用日本.复位器弹簧(.)最大可存储.能量.最终涡卷弹簧存储释放的能量约为.传递到锁舌的转矩为.满足需求.离合装置的工作逻辑离合装置由电驱动与电动辅助锁共用一个主电源.在车门系统正常工作时离合装置不工作由电机驱动辅助锁工作当电机出现故障无法正常工作时主锁发出信号给离合装置使其工作.电动辅助锁在不同工作状态时的机构简图如图 所示.车门开门时的动作逻辑如图 所示.当出现紧急情况时乘客旋转紧急解锁按钮.若轨道车辆门()电动辅助锁压紧车门时()电动辅助锁解除压紧车门时图 电动辅助锁在不同工作状态时的机构简图有电源供应解除主锁锁定电动辅助锁的驱动电机收到信号同时动作解除锁舌压紧若没有电源供应一种情况是离合装置(离合装置内部结构示意图如图 所示)内的电磁铁失电可移动齿盘及涡卷弹簧在弹簧的作用下向左运动与固定齿盘接触两齿盘上的矩形卡口啮合此时定位销孔分离被压紧的涡卷弹簧(固定在传动轴上)释放约.的能量带动齿盘转动因固定齿盘与传动轴固定可带动传动轴及从动齿轮旋转解除压图 车门开门时的动作逻辑图第 卷第 期曾世文等:新型轨道车辆门辅助锁自储能电磁离合装置设计图 离合装置示意图紧滑块对车门的压紧另一种情况是当乘客旋转紧急解锁旋钮解除主锁锁定.车门打开.车辆恢复正常情况后电动辅助锁恢复能源供应当车门关闭时驱动电机驱动压紧滑块动作压紧车门同时从动齿轮旋转涡卷弹簧被拉紧储存能量(此时电磁铁未通电)当压紧滑块动作到位时电磁铁通电吸引可移动齿盘及涡卷弹簧向右移动同时压紧弹簧(弹簧储能)可移动齿盘上的定位孔与定位销正好重合阻止涡卷弹簧释放能量.在正常工况下电磁铁始终通电弹簧与涡卷弹簧始终被压缩不会动作.离合装置的结构设计离合装置主要包括可移动齿盘、固定齿盘(带矩形卡口)、弹簧、电磁铁、定位销孔和涡卷弹簧.其内部结构示意图如图 所示动作位置示意图如图 所示.固定齿盘与传动轴通过键固定弹簧被压紧时的长度略短于可移动齿盘(定位销孔重合时)到电磁铁端面的距离.图 动作位置示意图整个离合装置固定在传动轴上从左到右依次为固定齿盘、涡卷弹簧、可移动齿盘、弹簧、电磁铁.通过电磁铁的通电与失电来控制可移动齿盘的左右移动.在失电情况下涡卷弹簧带动可移动齿盘、传动轴及从动齿轮转动解除压紧滑块对车门的压紧.通过离合器外壳上的定位销来固定处于非工作状态下的可移动齿盘.结语本文对气动和电动辅助锁的不足进行分析设计一款电动辅助锁的离合装置满足了轨道车辆门电动辅助锁的二次压紧和安全锁紧功能的需求.该装置位于辅助锁储能机构与主传动机构之间储能后与主传动机构分离解锁时能释放储备能量.在发生紧急情况时该装置能够不依靠车门供能装置提供的能量就能解锁辅助锁便于乘客开门安全离开.参考文献:陈富云楚斌.影响轨道车辆门系统空气声隔声性能分析.新型工业化():.郭蕾宋元全王天宇.城轨车辆车门气密性研究及设计.轨道交通装备与技术():.钟贻鑫张林塞陈全雷.过死点锁闭技术在轨道车辆门系统产品上的应用.铁道机车与动车():.霍旭东.影响轨道车辆塞拉门安全性因素的分析.科技创新与应用():.万峰尹洪权雷莉.城市轨道地铁车辆塞拉门门机构安装.机车车辆工艺():.龙静高文明缪小冬等.城市轨道车辆车门技术综述.现代城市轨道交通():.王亚伟.城市轨道车辆车门的密封性能研究.科技与企业():.曲建真.轨道车辆电动塞拉门控制系统设计.青岛:青岛科技大学.