基于压电比例阀的轨道交通车辆电空制动单元制造技术

一种基于压电比例阀的轨道交通车辆电空制动单元，其特征是它主要由压电比例阀（４）和中继阀（５）组成，中继阀（５）包括阀体（１１）和活塞式节止阀（１０），阀体（１１）中设有气室（６），气室（６）中安装有膜片（７），膜片（７）连接有限位块（８），限位块（８）与顶杆（９）相连，顶杆（９）的下端穿过调节气室Ｃ与节止阀（１０）的上端相对，其中心设有一个内孔（１２），在节止阀（１０）上还安装有复位弹簧（１３），在阀体（１１）上设有同时与调节气室Ｃ及压电比例阀（４）的进气口（１）相通的进气气路（１４）以及同时与调节气室Ｃ及气室Ｂ相通的制动缸气路（１５），所述的压电比例阀（４）的输出气口（２）与气室Ａ相通，压电比例阀（４）的排气口（３）与大气相通。本发明专利技术具有结构简单，控制方便，体积小，寿命长，响应快的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种轨道交通设备，尤其是一种高速列车和城市轨道交通空 气制动系统中的制动信号转换控制单元，具体地说是一种基于压电比例阀的 轨道交通车辆电空制动单元。
技术介绍
众所击知，电空制动单元是高速列车和城轨车辆空气制动系统的核心部 件，其作用是将控制制动的电信号转换为控制车辆制动力的空气压力值。现 用的电空制动单元将电信号转换为通往制动缸压力值需经过模拟转换阀、紧 急阀、称重阀、中继阀多个环节。其中，模拟转换阀将电信号转换为控制中 继阀的气压信号，紧急阀、称重阀为车辆紧急制动提供一个控制中继阀的最 大气压信号，中继阀将小流量的气压信号转换为大流量的制动压力空气。由 于气压信号流到中继阀的气路较长，环节多，中继阀上的控制信号具有一定的衰减和滞后，影响中继阀的响应和控制精度；另一方面控制气路中的弹性 元件特性的不一致性和退化，需经常对其控制特性进行调整。模拟转换阀将 电信号转换气压信号的方式 一种是将电信号放大通过线圈的磁力推动控制 气路的阀产生气压信号；另一种是用2个或4个两位三通电磁阀按一定规律 的充、排气产生气压信号。以上因素使得电空制动单元气路复杂、体积和重 量大，驱动电磁阀的功率大，存在发热和电磁干扰等，控制方式复杂，精度 较低。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有的电空制动单元气路复杂、体积和重量大，驱 动电磁阀的功率大，存在发热和电磁干扰、控制方式复杂，精度较低等一系 列问题，专利技术一种不需要大电流、高电压驱动、寿命长，控制方便，没有死 区，压力可以从零开始连续调节，并且响应快、精度高、可形成闭环控制的基于压电比例阀的轨道交通车辆电空制动单元。 本专利技术的技术方案是一种基于压电比例阀的轨道交通车辆制动电空单元，其特征是它主要由 压电比例阀4和中继阀5组成，中继阀5包括阀体11和安装在阀体11上的 活塞式节止阀10，阀体11中设有气室6，气室6中安装有将其分为A、 B两 个气室的膜片7，膜片7连接有限位块8，限位块8与顶杆9相连，顶杆9 的下端穿过调节气室C与节止阀10的上端相对，节止阀10固定安装在阀体 11上，其中心设有一个与大气相通，并有可由顶杆9的下阀口开关的内孔12， 在节止阀10的外侧的环形凹槽中安装有复位弹簧13，在阀体11上设有同时 与调节气室C及压电比例阀4的进气口 1相通的进气气路14以及同时与调 节气室C及气室B相通的制动缸气路15，所述的压电比例阀4的输出气口 2 与气室A相通，压电比例阀4的排气口3与大气相通。在通往压电比例阀4的进气口 1的进气气路14上安装有过滤器16。所述的节止阀10外侧的安装弹簧13的环形凹槽通过阀体1上所开设有 气路与气室B相通。所述的气室B安装有采集其中的压力并送往控制系统实现闭环控制的压 力传感器17。本专利技术的有益效果本专利技术通过将压电比例调压阀直接嵌入到一个专门设计的中继阀的集 成装置中，控制电路可根据制动需求信号(常用、保持、紧急、动力制动)、 车辆的载荷信号(空载、满载等)、速度信号等处理后产生的电信号加到压 电比例调压阔上，由压电比例调压阀直接产生控制中继阀气压信号，减少电 空转换中的气路和弹性环节。压电比例调压阀既可以工作在连续调节方式， 也可以工作于脉冲调节方式。本专利技术中，压电式电空单元的控制环节将处理后的制动需求信号通过输 出压电比例调压阀转换为驱动中继阀的气压信号，减少了传统电空转换中的 气路和弹性环节，结构简单、可靠性高；而且以压电阔代替电磁阀，不再需 要大电流、高电压驱动、寿命长，控制方便，没有死区，压力可以从零开始连续调节；并且电空单元通过控制环节形成闭环控制，整体响应快、精度高。 附图说明图1是本专利技术的压电比例阔的结构示意图。图2是本专利技术的压电式电空单元工作于缓解状态时的结构示意图。 图3是本专利技术的压电式电空单元工作于制动状态时的结构示意图。 图4是本专利技术的压电式电空单元工作于保压状态时的结构示意图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。 如图l-5所示。一种基于压电比例阀的轨道交通车辆电空制动单元，它主要由压电比例 阀4(可采用市售的压电式气动比例阀加以实现)和中继阀5组成，压电比例阀 4的结构如图1所示，它可采用常开型结构，也可采用常闭型结构，两者的 控制电路略有区别，它的控制方式可采用现有技术或根据其使用说明书加以 实现。中继阀5是一个集成模块，它包括阀体ll和安装在阀体ll上的活塞 式节止阀10，在活塞式节止阀10上套装有密封圈18，阀体11中设有气室6， 气室6中安装有将其分为A、 B两个气室的膜片7，膜片7连接有限制其上 下位移，防止其振荡的限位块8，限位块8与顶杆9相连，限位块8与顶杆9 可为分体结构，也可为整体结构，顶杆9的下端穿过调节气室C与节止阀10 的上端相对，节止阀10固定安装在中继阀5的阀体11中，其中心设有一个 与大气相通，并有可由顶杆9的下阀口开关的内孔12，在节止阀10的外侧 的环形凹槽中安装有复位弹簧13，在阀体11上设有同时与调节气室C及压 电比例阀4的进气口 1相通的进气气路14以及同时与调节气室C及气室B 相通的制动缸气路15，所述的压电比例阀4的输出气口2与气室A相通，压 电比例阀4的排气口3与大气相通。如图2所示。具体实施时，为了防止杂 质进入压电比例阀4中可在通往压电比例阀4的进气口1的进气气路14上安 装一个过滤器16。此外，为了调节方便，还可使节止阀10外侧的安装弹簧 13的环形凹槽通过阀体1上所开设的气路与气室B相通。为了实现闭环准确 控制，还可在气室B中安装一个采集其中的压力并送往控制系统实现闭环控 制的压力传感器17。本专利技术各个工位的工作原理如下一、 缓解位工作原理当控制信号为缓解状态时，压电比例调压阀进气口为关闭状态，气室A、B均通大气，膜片和顶杆为图2状态，节止阀在弹簧和制动风缸的作用下关 闭制动风缸与制动缸气路；顶杆下阀口与节止阀有一定距离，制动缸通过顶 杆下阀口与节止阀上端面的间隙、节止阀芯内孔通往大气，如图2所示。二、 制动位工作原理图3为压电式电空单元制动状态示意图。当控制信号为制动时，压电比 例调压阀的阀片根据控制信号弯曲变形，在A气室内获得一个与控制信号成 比例的压力值，并推动弹性膜片和顶杆向下移动，首先由顶杆下阀口压紧在 节止阀上表面关闭气室C与大气的通路，继续下移推动节止阀下移，接通制 动风缸与制动缸通路，制动风缸的压力气体通过节止阀上阀口与阀座的间隙 进入制动缸和气室B，气室B气体平衡膜片，制动缸内的压力值由节止阀的 位移调节，压力传感器将制动缸的压力值反馈给控制器以实现压力的精确控 制。三、保压位工作原理图4压电式电空单元制动状态示意图。当制动压力达到规定值时，控 制器调节A气室压力，在B气室和节止阀弹簧力的作用下，膜片与顶杆上移 置节止阀关闭，顶杆下阀口与节止阀上面处于关闭位置，使制动缸压力保持 不变状态，即保压。若要降低制动压力，则调节A气室压力使膜片与顶杆上移，顶杆下阀口 与节止阀上端面产生一定间隙，使制动缸内的气体通过节止阀中孔排一部分 到大气，直到建立新的平衡。本专利技术未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。权利要求1、一种基于压电比例阀的轨道交通车辆电空制动单元，其特征是它主要由本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于压电比例阀的轨道交通车辆电空制动单元，其特征是它主要由压电比例阀（４）和中继阀（５）组成，中继阀（５）包括阀体（１１）和安装在阀体（１１）上的活塞式节止阀（１０），阀体（１１）中设有气室（６），气室（６）中安装有将其分为Ａ、Ｂ两个气室的膜片（７），膜片（７）连接有限位块（８），限位块（８）与顶杆（９）相连，顶杆（９）的下端穿过调节气室Ｃ与节止阀（１０）的上端相对，节止阀（１０）固定安装在阀体（１１）中，其中心设有一个与大气相通，并设有可由顶杆（９）的下阀口开关的内孔（１２），在节止阀（１０）的外侧的环形凹槽中安装有复位弹簧（１３），在阀体（１１）上设有同时与调节气室Ｃ及压电比例阀（４）的进气口（１）相通的进气气路（１４）以及同时与调节气室Ｃ及气室Ｂ相通的制动缸气路（１５），所述的压电比例阀（４）的输出气口（２）与气室Ａ相通，压电比例阀（４）的排气口（３）与大气相通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：游有鹏，姚恩涛，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：84[中国|南京]