一种旋转润滑密封式制动缸、制动系统以及铁路车辆的制作方法

1.本技术属于铁路车辆制动技术领域，具体涉及一种旋转润滑密封式制动缸、制动系统以及铁路车辆。


背景技术：

2.目前，铁路货车主型制动缸的活塞在制动缓解作用过程中是直线推动，组装时均匀涂抹在缸体内部和活塞密封圈及润滑套上的润滑脂在运用过程中将逐渐沉积在缸体底部，缸体上部与活塞之间润滑状况变差，导致活塞密封圈干磨破损，制动缸出现缓解不良或漏泄故障。
3.为解决上述技术问题，相关企业研发出主动润滑制动缸，通过在活塞端设置旋转机构，使得制动缸的活塞在伸缩移动时能够相对缸体转动，从而使得沉积在缸体底部的润滑脂均匀地粘附在缸体内壁上，以提高活塞的润滑性能，避免活塞密封圈干磨破损。
4.现有的主动润滑制动缸虽然能够解决缸体上部与活塞之间润滑状况变差的技术问题，但是，现有技术的主动润滑制动缸结构复杂，如果要解决现存润滑问题，则现有70万辆铁路货车的制动缸的制动缸体和活塞都需要改造，将导致成本较高和改造工作量较大，过高的推广成本限制了现有主动润滑制动缸的使用。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种旋转润滑密封式制动缸、制动系统以及铁路车辆，结构简单实用、性能稳定可靠，能保证铁道车辆制动缸的缸体和活塞均匀润滑、避免活塞密封圈干磨破损。
6.实现本实用新型目的所采用的技术方案为，一种旋转润滑密封式制动缸，包括缸体和前盖组成，所述缸体内设置有活塞及活塞杆，所述活塞杆伸出前盖组成之外，所述活塞与前盖组成之间设置有缓解弹簧，所述缓解弹簧套装于所述活塞杆上，所述前盖组成内设置有旋转组件，所述旋转组件套装于所述活塞杆上；所述旋转组件包括固定构件、旋转环和弹性元件，其中，所述固定构件与所述前盖组成固定连接，所述固定构件上设置有固定摩擦面；所述旋转环套装于所述活塞杆上，所述旋转环上设置有旋转摩擦面，所述旋转环的旋转摩擦面与所述固定构件的固定摩擦面组成离合机构；所述弹性元件与所述缓解弹簧分别位于所述旋转环在活塞杆轴向的两侧，且所述弹性元件与所述缓解弹簧分别与所述旋转环的两侧连接，以控制所述离合机构分离或嵌合。
7.可选的，所述旋转组件还包括推力轴承或具有润滑作用的垫板，所述推力轴承或所述具有润滑作用的垫板设置于所述旋转环与所述弹性元件之间。
8.可选的，所述旋转环的横断面呈l型，以在所述旋转环的外圈上形成安装台阶，所述推力轴承或所述具有润滑作用的垫板安装于所述安装台阶上。
9.可选的，所述弹性元件为碟簧；所述旋转摩擦面与所述固定摩擦面之间设置有摩擦片。
10.可选的，所述固定构件为固定环，所述固定环活动套装于所述活塞杆上，所述旋转环活动套装于所述固定环上。
11.可选的，所述固定环为分体式结构，包括压环和挡环；所述压环活动套装于所述活塞杆上，且所述压环与所述前盖组成固定连接；所述挡环固定套装于所述压环上，所述旋转环活动套装于所述压环上，且所述旋转环位于所述挡环与所述前盖组成之间。
12.可选的，所述压环包括套环部和罩环部，所述挡环和所述旋转环均套装于所述套环部上；所述前盖组成内设置有前端密封圈，所述前端密封圈套装于所述活塞杆上，所述罩环部罩扣于所述前端密封圈上，并且所述罩环部抵紧所述前盖组成。
13.可选的，所述旋转环的旋转摩擦面位于所述固定构件的固定摩擦面与所述前盖组成之间，所述旋转摩擦面为内圆锥面，所述固定摩擦面为外圆锥面，所述内圆锥面与所述外圆锥面的摩擦面半锥角不超过15
°
。
14.基于同样的技术构思，本实用新型还对应提供一种制动系统，包括上述的旋转润滑密封式制动缸。
15.基于同样的技术构思，本实用新型还对应提供一种铁路车辆，包括上述的制动系统。
16.由上述技术方案可知，本实用新型提供的旋转润滑密封式制动缸，其基本组成保持不变，包括缸体和前盖组成，缸体内设置有活塞及活塞杆，活塞杆伸出前盖组成之外，活塞与前盖组成之间设置有缓解弹簧，缓解弹簧套装于活塞杆上，缓解弹簧压缩时会产生一定的扭矩。不同于现有技术的是，本实用新型提供的旋转润滑密封式制动缸中，前盖组成内设置有旋转组件，旋转组件套装于活塞杆上。该旋转组件包括固定构件、旋转环和弹性元件，固定构件与前盖组成固定连接，在制动缸工作时，固定构件与前盖组成均静止不动，固定构件上设置有固定摩擦面。旋转环套装于活塞杆上，旋转环上设置有旋转摩擦面，旋转环的旋转摩擦面与固定构件的固定摩擦面组成离合机构，该离合机构具有两个工作状态：分离状态、嵌合状态。弹性元件与缓解弹簧分别位于旋转环在活塞杆轴向的两侧，且弹性元件与缓解弹簧分别与旋转环的两侧连接，弹性元件与缓解弹簧共同组成离合控制机构，离合控制机构可以控制旋转环在活塞杆轴向上的位置，使得旋转环的旋转摩擦面与固定构件的固定摩擦面嵌合或者分开，即通过离合控制机构控制离合机构分离或嵌合。当旋转环的旋转摩擦面与固定构件的固定摩擦面分开，即离合机构处于分离状态时，旋转环能旋转，缓解弹簧压缩时产生的扭矩将被释放，制动缓解时，活塞在后退行程时将不能进行反向旋转，当活塞回到初始位置时，活塞将相对于初始状态旋转了一定角度。通过多次的制动缓解作用过程，将使沉积在制动缸体内壁下部的润滑脂被活塞带至缸体内壁上部，从而使油脂均匀粘附缸体内壁，解决缸体上部与活塞之间润滑状况变差的技术问题。
17.本实用新型提供的制动系统以及铁路车辆，配置有上述旋转润滑密封式制动缸，制动缸中缸体上部与活塞之间始终保持良好的润滑状况，减少制动缸出现的缓解不良或漏泄故障。
18.与现有技术相比，本实用新型提供的旋转润滑密封式制动缸中，旋转组件设置于前盖组成内，且旋转组件套装于活塞杆上，因此本实用新型提供的旋转润滑密封式制动缸不需要对铁路车辆的制动缸的缸体和活塞进行改造，并且由于前盖组成可从缸体上拆下，因此旋转组件安装方便，本实用新型在实施时，对现有制动缸进行改进的成本和改造工作
量均较低，易于推广使用。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例1中旋转润滑密封式制动缸的结构示意图。
20.图2为图1的旋转润滑密封式制动缸在制动工况下的结构示意图。
21.图3为图1的旋转润滑密封式制动缸中的旋转组件的结构示意图。
22.图4为图3的旋转组件处于离合机构嵌合工况下的结构示意图。
23.图5为图3的旋转组件处于离合机构分离工况下的结构示意图。
24.图6为本实用新型实施例2中制动系统的结构示意图。
25.附图标记说明：10
‑
旋转润滑密封式制动缸；1
‑
缸体；2
‑
活塞；3
‑
密封圈；4
‑
润滑套；5
‑
缓解弹簧；6
‑
活塞杆；7
‑
前盖组成；8
‑
旋转组件，81
‑
固定构件，811
‑
固定环，82
‑
旋转环，821
‑
安装台阶，83
‑
弹性元件，84
‑
推力轴承，85
‑
压环，851
‑
套环部，852
‑
罩环部，86
‑
挡环，87
‑
固定摩擦面/外圆锥面，88
‑
旋转摩擦面/内圆锥面；9
‑
前端密封圈。
26.100
‑
dab型集成制动装置，10
‑
旋转润滑密封式制动缸；20
‑
两根制动杠杆；30
‑
其中一根制动梁；40
‑
另一根制动梁；50
‑
链蹄环；60
‑
闸瓦；70
‑
手制动拉杆。
具体实施方式
27.为了使本技术所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本技术，下面结合附图，通过具体实施例对本技术技术方案作详细描述。
28.现有技术中，为解决铁路货车主型制动缸的缸体上部与活塞之间润滑状况差，导致活塞密封圈干磨破损，制动缸出现缓解不良或漏泄故障的技术问题，相关技术提供了主动润滑制动缸，通过在活塞端设置旋转机构，使得制动缸的活塞在伸缩移动时能够相对缸体转动，从而使得沉积在缸体底部的润滑脂均匀地粘附在缸体内壁上。例如lbc
‑
1型主动润滑制动缸和lbc
‑
2型(斜齿式)主动润滑制动缸。
29.相关技术提供的主动润滑制动缸虽然能够解决缸体上部与活塞之间润滑状况变差的技术问题，但是需要改造制动缸的缸体和活塞，导致成本较高和改造工作量较大。
30.为了解决现有技术的问题，同时减少对现有制动缸的结构改进。本实用新型提供一种旋转润滑密封式制动缸，基本技术构思如下：
31.在制动缸的前盖组成内设置旋转组件，旋转组件套装于活塞杆上；旋转组件包括固定构件、旋转环和弹性元件，其中，固定构件与前盖组成固定连接，固定构件上设置有固定摩擦面；旋转环套装于活塞杆上，旋转环上设置有旋转摩擦面，旋转环的旋转摩擦面与固定构件的固定摩擦面组成离合机构；弹性元件与缓解弹簧分别位于旋转环在活塞杆轴向的两侧，且弹性元件与缓解弹簧分别与旋转环的两侧连接，以控制离合机构分离或嵌合。
32.由于是在前盖组成内设置旋转组件，且旋转组件套装于活塞杆上，因此本实用新型提供的旋转润滑密封式制动缸不需要对铁路车辆的制动缸的缸体和活塞进行改造，并且由于前盖组成可从缸体上拆下，因此旋转组件安装方便，本实用新型在实施时，对现有制动缸进行改进的成本和改造工作量均较低，易于推广使用。
33.下面结合具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细描述：
34.实施例1：
35.本实用新型实施例提供一种旋转润滑密封式制动缸10，其结构如图1和图2所示，本实用新型提供的旋转润滑密封式制动缸10与现有制动缸相比，其基本组成保持不变，包括缸体1和前盖组成7，缸体1内设置有活塞2及活塞杆6，活塞2固定安装于活塞杆6的端部，例如通过铆钉固定连接。活塞2外圆面上设置有密封圈3和润滑套4，密封圈3和润滑套4可将沉积在缸体1内壁下部(尾端)的润滑脂带至缸体1内壁上部(前端)，使油脂均匀的粘附缸体1内壁上。活塞杆6伸出前盖组成7之外，以实现制动力输出，活塞2与前盖组成7之间设置有缓解弹簧5，缓解弹簧5套装于活塞杆6上，缓解弹簧5压缩时会产生一定的扭矩，该扭矩作为本实用新型的旋转润滑密封式制动缸10的活塞2旋转的驱动力。
36.不同于现有制动缸的是，本实用新型提供的旋转润滑密封式制动缸10中，前盖组成7内设置有旋转组件8，旋转组件8套装于活塞杆6上。参见图3，旋转组件8包括固定构件81、旋转环82和弹性元件83，其中，固定构件81与前盖组成7固定连接，固定构件81上设置有固定摩擦面87；旋转环82套装于活塞杆6上，旋转环82上设置有旋转摩擦面88，旋转环82的旋转摩擦面88与固定构件81的固定摩擦面87组成离合机构。为提高离合机构的摩擦效果，本实施例中，旋转摩擦面88与固定摩擦面87之间设置有摩擦片(图中未示出)，具体可以是旋转摩擦面88上固设摩擦片或固定摩擦面87上固设摩擦片，或者旋转摩擦面88与固定摩擦面87上均固设摩擦片。
37.离合机构具有两个工作状态：分离状态、嵌合状态。弹性元件83与缓解弹簧5分别位于旋转环82在活塞杆6轴向的两侧，且弹性元件83与缓解弹簧5分别与旋转环82的两侧连接，弹性元件83与缓解弹簧5共同组成离合控制机构，离合控制机构可以控制旋转环82在活塞杆6轴向上的位置，使得旋转环82的旋转摩擦面88与固定构件81的固定摩擦面87嵌合或者分开，以控制离合机构分离或嵌合。当旋转环82的旋转摩擦面88与固定构件81的固定摩擦面87分开，即离合机构处于分离状态时，旋转环82能旋转，缓解弹簧5压缩时产生的扭矩将被释放，制动缓解时，活塞2在后退行程时将不能进行反向旋转，当活塞2回到初始位置时，活塞2将相对于初始状态旋转了一定角度。通过多次的制动缓解作用过程，将使沉积在制动缸体1内壁下部的润滑脂被活塞2带至缸体1内壁上部，从而使油脂均匀粘附缸体1内壁，解决缸体1上部与活塞2之间润滑状况变差的技术问题。
38.为简化旋转组件8的结构，本实施例中，固定构件81采用固定环811，固定环811活动套装于活塞杆6上，不干扰活塞杆6的伸缩移动，旋转环82活动套装于固定环811上，以相对与固定环811转动。固定环811可以通过连接件与前盖组成7固定连接，也可以通过焊接或者摩擦接触的方式实现与前盖组成7的固定连接，固定环811与前盖组成7的具体连接方式本实用新型不做限制。
39.固定环811可以直接采用一体式结构，通过机加工加工出固定摩擦面87，或者通过铸造直接形成固定摩擦面87。或者，固定环811也可采用分体式结构。本实施例中，固定环811为分体式结构，包括压环85和挡环86，固定摩擦面87设置于挡环86上。压环85活动套装于活塞杆6上，且压环85与前盖组成7固定连接，本实施例中具体是通过摩擦接触实现连接。挡环86固定套装于压环85上，具体可采用挡环86与压环85螺纹连接或者挡环86与压环85过盈配合的方式实现固定连接，旋转环82活动套装于压环85上，且旋转环82位于挡环86与前盖组成7之间，以保证旋转环82能够相对于固定环811转动，并且不会脱离固定环811的范围。
40.考虑到前盖组成7内设置有用于密封前盖组成7与活塞杆6之间间隙的前端密封圈9，前端密封圈9套装于活塞杆6上，本实施例中，压环85包括套环部851和罩环部852，罩环部852罩扣于前端密封圈9上，并且罩环部852抵紧前盖组成7，通过摩擦使得罩环部852与前盖组成7紧密接合。挡环86和旋转环82均套装于套环部851上，挡环86与套环部851固定连接，旋转环82与套环部851活动配合。
41.为方便旋转摩擦面88与固定摩擦面87的结合，旋转摩擦面88与固定摩擦面87均为锥面，例如斜锥面、圆锥面等。基于本实施例中挡环86与旋转环82均为环结构，因此，旋转摩擦面88为内圆锥面88，固定摩擦面87为外圆锥面87，并且旋转环82的旋转摩擦面88位于挡环86的固定摩擦面87与前盖组成7之间，挡环86的固定摩擦面87设计为外圆锥面87，可以对旋转环82起到导向作用。
42.挡环86的外圆锥面87与旋转环82的内圆锥面88组成一个离合机构，内圆锥面88与外圆锥面87的摩擦面半锥角不超过15
°
，例如3
°
、5
°
、8
°
、11
°
、13
°
、15
°
等，以保证离合作用与导向效果，本实施例中，内圆锥面88与外圆锥面87的摩擦面半锥角为10
°
～12
°
。制动缸缓解时，挡环86和旋转环82的锥面离合机构接合，由于弹性元件83的作用力，锥面离合机构接合后的旋转环82将不能旋转。
43.为方便旋转环82的转动，本实施例中，旋转组件8还包括推力轴承84或具有润滑作用的垫板，推力轴承84或具有润滑作用的垫板设置于旋转环82与弹性元件83之间，便于实现动静分离。本实施例具体采用推力轴承84，弹性元件83的一端抵紧压环85的罩环部852、另一端抵紧推力轴承84，弹性元件83为固定件，旋转环82与推力轴承84连接，通过推力轴承84实现动静分离。
44.为方便推力轴承84的安装，本实施例中，旋转环82的横断面呈l型，以在旋转环82的外圈上形成安装台阶821，推力轴承84或具有润滑作用的垫板安装于安装台阶821上。
45.旋转组件8的弹性元件83可以采用现有任一种具有弹性的结构，例如线弹簧、碟簧等。考虑到弹性元件83的实际使用工况，本实施例中弹性元件83为碟簧，碟簧活动套装于压环85的套环部851上。并且碟簧与缓解弹簧5分别与旋转环82的竖向部分的前后侧面连接。制动缸的缓解弹簧5和旋转组件8的碟簧组成一个离合控制机构，制动缸缓解时，碟簧的作用力大于缓解弹簧5的作用力，离合机构接合，旋转环82不能旋转；制动作用时，制动缸活塞2推出压缩缓解弹簧5，当制动缸缓解弹簧5的作用力大于碟簧的作用力，可使离合机构脱开、旋转环82可以旋转。由于缓解弹簧5在压缩后所产生的扭矩的方向是确定的，因此通过释放扭矩实现了通过多次的制动缓解作用过程，使活塞2仅能沿一个设定的方向不断旋转。
46.参见图4和图5，本实用新型实施例提供的旋转润滑密封式制动缸10的工作原理为：
47.旋转润滑密封式制动缸10制动时活塞杆6直线推出，活塞2在缓解弹簧5压缩后产生的扭矩的作用下将旋转一定角度；当活塞2行程较小，缓解弹簧5的作用力小于碟簧的作用力，此时离合机构接合导致旋转环82不能旋转，如图4中的a处所示。缓解弹簧5压缩时产生的扭矩不能释放，与现有铁路车辆制动缸一样，制动缓解时，活塞2在回退行程时将在缓解弹簧5扭矩作用下反向旋转相同角度，当活塞2回到初始位置时，活塞2相对于初始状态没有旋转一定角度；
48.当活塞2行程较大，缓解弹簧5的作用力大于碟簧的作用力，此时离合机构脱开导
致旋转环82能旋转，如图5中的b处所示，缓解弹簧5压缩时产生的扭矩将被释放，制动缓解时，活塞2在后退行程时将不能进行反向旋转，当活塞2回到初始位置时，活塞2将相对于初始状态旋转了一定角度。由于活塞2仅能沿一个设定的方向旋转，通过多次的制动缓解作用过程，将使沉积在制动缸体1内壁下部的润滑脂可被活塞2密封圈3和润滑套4带至制动缸体1内壁上部，从而使油脂均匀粘附缸体1内壁。
49.实施例2：
50.基于同样的技术构思，本实施例提供一种制动系统，包括实施例1的旋转润滑密封式制动缸10，具体是将现有制动系统的制动缸更换为实施例1的旋转润滑密封式制动缸10。由于实施例1的旋转润滑密封式制动缸10并未对制动缸的外部结构进行改进，因此实施例1的旋转润滑密封式制动缸10与现有制动系统的其他配件之间的连接关系、动作原理均保持不变，具体可参照现有公开，此处不做展开说明。
51.本实施例具体以一种凹底平车的制动系统为例进行详细说明：
52.该制动系统具体为dab型集成制动装置100，参见图6，dab型集成制动装置100包括制动缸10、两根制动杠杆20和两根制动梁30/40和四个闸瓦60。制动缸10采用上述实施例1的旋转润滑密封式制动缸10，制动缸10的两端分别与两根制动杠杆20的中部铰接，两根制动杠杆20平行布置，制动杠杆20的一端通过链蹄环50与转向架的摇枕组成上设置的固定支点座铰接，制动杠杆20的另一端与制动梁铰接。两根制动梁30/40分别设置于位于同侧的制动杠杆20下方；四个闸瓦60分别安装于两根制动梁30/40的两端。
53.在该dab型集成制动装置100中，除了上述组成结构外，还设置有手制动拉杆70。手制动拉杆70位于制动缸10的其中一端，dab型集成制动装置100通过手制动拉杆70与手制动装置连接。
54.实施例3：
55.基于同样的技术构思，本实施例提供一种铁路车辆，该铁路车辆可以是铁路货车或者铁路客车。例如铁路平车、铁路敞车、铁路罐车、铁路漏斗车、凹底平车等。该铁路车辆包括上述实施例2的制动系统，具体是将现有铁路车辆的制动系统更换为实施例2的制动系统。由于实施例2的制动系统并未对外部结构进行改进，因此实施例2的制动系统与现有铁路车辆的其他配件之间的连接关系、动作原理均保持不变，具体可参照现有公开，此处不做展开说明。
56.通过上述实施例，本实用新型实施例具有如下优点：
57.1)本实用新型实施例提供的旋转润滑密封式制动缸，有效利用了缓解弹簧压缩后的扭矩导致的活塞旋转，在不需利用其它作用力的前提下，通过释放扭矩实现了通过多次的制动缓解作用过程，使活塞仅能沿一个设定的方向不断旋转。
58.2)本实用新型实施例提供的旋转润滑密封式制动缸，通过在制动缸的前盖组成中增加一个旋转组件，可解决活塞密封圈润滑不均匀的问题，本实用新型不需对现有制动缸的任何零部件进行改造，只是在缓解弹簧和前盖组成之间，在活塞杆上套装1个旋转组件，进而达到了推广成本低、改装工作量小的效果，具有结构简单实用、性能稳定可靠的优点。
59.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
60.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。