一种提高机车砂箱有效容积的装置及方法与流程

本发明涉及机车撒砂装置及方法，具体涉及一种提高机车砂箱有效容积的装置及方法。

背景技术：

1、机车在启动或制动时，车轮与轨道之间的表面状态对黏着系数影响很大，特别是在雨雪等天气下，黏着系数会有较大下降，为改善黏着系数，机车通常会在启动或制动时进行撒砂，撒砂的目的是改善轮轨接触面之间状态，从而增加机车的粘着力以提高机车的牵引力或制动力，防止机车车轮空转。一般机车会根据线路情况、续航里程、交路情况等配置一定容量的砂箱，为撒砂装置提供足够的砂子。砂箱里有效砂子的多少关系到机车的启动能力和制动能力。

2、现有的撒砂系统的工作原理如图1所示。撒砂系统由砂箱2、加砂口1、撒砂装置3、空气管路、砂管4、撒砂喷嘴5等组成。砂子通过加砂口进入砂箱存储备用，需要撒砂时，空气管路为撒砂装置输入压缩空气，驱动撒砂装置将一定量的砂子通过砂管和撒砂喷嘴喷洒在车轮与铁轨之间。砂箱中的砂子依靠砂子本身的重力和机车运行中晃动不断涌向撒砂装置，填补喷洒出去的砂子留下的空间。

3、为提高机车的动力学性能，通常机车砂箱优先布置在机车车体上。以某款电力机车为例，需要在车体上布置4个50升容积的砂箱。砂箱或独立悬挂在车体底架下，或与车体底架部分承载结构合二为一，如图2所示。机车砂箱一般由钢板组焊成一个封闭箱体，上方有加砂口，砂箱底部有撒砂装置。从图中可以看出，砂箱容积取决于底架给砂箱预留的空间大小。

4、现有的机车砂箱容积受限于底架空间。由于车体轻量化成为趋势，底架高度及底架厚度需要尽量减少，砂箱的上部空间遭到压缩。由于撒砂装置与撒砂喷嘴之间须具有一定的高度差，保证砂子在砂管中能顺利流动，所以撒砂装置的高度要求尽量提高。基于上述原因，能留给砂箱的空间一般都趋于扁平。扁平形状的砂箱虽然可以满足砂箱的容积要求，但砂箱的可用容积降低，砂箱中远离撒砂装置的砂子由于流动性差、受潮等原因无法依靠自身重力流动进入撒砂装置，造成实际撒砂量要远小于砂箱的标称容积，严重影响机车的启动和制动性能。现有的砂箱为了增大砂子流动性，通常会在砂箱底部设置导流板，如图3所示。但导流板如果倾角太小，无法起到导流作用，如果倾角过大，则砂箱容积减少太多，无法保证砂箱有效容积。基于此，现有技术仍然有待改进。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出一种提高机车砂箱有效容积的装置及方法，以解决现有的机车砂箱有效容积较小的问题。

2、一种提高机车砂箱有效容积的装置，包括砂箱，砂箱外连接有空气管路，砂箱的顶部设置有砂箱盖，砂箱的底部安装有底座体，底座体上设置有撒砂装置，一种提高机车砂箱有效容积的装置还包括气囊，气囊设置于砂箱的内部，且设置于撒砂装置的周向，气囊具有未充气状态和充气状态，气囊处于未充气状态时，气囊与砂箱内壁相贴，气囊处于充气状态时，气囊的上部形成从靠近砂箱向靠近撒砂装置逐渐向下倾斜的坡面。

3、进一步地，砂箱的底部边缘设置有第一法兰，底座体包括第二法兰和固定筒，第一法兰和第二法兰上下对应设置，且通过螺栓连接，砂箱通过法兰安装于车体，固定筒处于砂箱的内部，且安装于第二法兰上，固定筒设置为用于固定所述气囊。

4、进一步地，气囊为中空的橡胶体制成，与底座体粘接或硫化在一起，气囊上连接有进气阀和泄压阀，进气阀和泄压阀分别用于控制进气和排气。

5、进一步地，气囊上还设置有用于检测气囊内部压力的压力开关。

6、进一步地，一种提高机车砂箱有效容积的装置还包括传感器，传感器设置为用于检测砂箱内的存砂量。

7、进一步地，传感器高度与气囊高度相同，当砂子下降到传感器所在高度时，气囊开始充气。

8、进一步地，固定筒与砂箱内壁面紧贴，气囊高度与固定筒的高度相同。

9、进一步地，撒砂装置设置于法兰的中心圆孔处，气囊的内侧延伸至法兰的中心圆孔处。

10、进一步地，一种提高机车砂箱有效容积的装置还包括控制系统，控制系统用于接收传感器的信号，以及控制进气阀和泄压阀的打开与关闭。

11、一种提高机车砂箱有效容积的方法，基于上述的提高机车砂箱有效容积装置，包括以下步骤：

12、司机在踩下撒砂踏板的3～5秒的时间内，向撒砂装置打风，撒砂装置进行撒砂；当砂子高度高于气囊高度时，气囊处于未充气状态；当砂箱中的砂子高度低于气囊高度时，气囊开始充气，形成从靠近砂箱向靠近撒砂装置逐渐向下倾斜的坡面，引导砂子流入撒砂装置。

13、本发明的有益效果为：本发明方案通过在砂箱内设置气囊，气囊具有未充气状态和充气状态，气囊处于未充气状态时，气囊与砂箱壁相贴，几乎不占砂箱容积，提高机车砂箱有效容积；气囊处于充气状态时，气囊的上部形成从靠近砂箱向靠近撒砂装置逐渐向下倾斜的坡面，如果需要撒砂，气囊鼓胀推动砂箱边缘的砂子向中间靠拢，保证砂子可以顺利通过撒砂装置喷洒到轮轨之间，可以满足机车的撒砂要求，对行车安全进行保障。可以避免机车频繁进行加砂，节省工时，节约砂子，在所有铁路机车砂箱都可进行推广使用，具有巨大的经济效益。

技术特征：

1.一种提高机车砂箱有效容积的装置，包括砂箱，砂箱外连接有空气管路，砂箱的顶部设置有砂箱盖，砂箱的底部安装有底座体，底座体上设置有撒砂装置，其特征在于，还包括气囊，气囊设置于所述砂箱的内部，且设置于所述撒砂装置的周向，气囊具有未充气状态和充气状态，气囊处于未充气状态时，气囊与砂箱内壁相贴，气囊处于充气状态时，气囊的上部形成从靠近所述砂箱向靠近撒砂装置逐渐向下倾斜的坡面。

2.根据权利要求1所述的提高机车砂箱有效容积的装置，其特征在于，所述砂箱的底部边缘设置有第一法兰，所述底座体包括第二法兰和固定筒，所述第一法兰和所述第二法兰上下对应设置，且通过螺栓螺母连接，固定筒处于所述砂箱的内部，且安装于第二法兰上，固定筒设置为用于固定所述气囊。

3.根据权利要求1所述的提高机车砂箱有效容积的装置，其特征在于，所述气囊为中空的橡胶体制成，与底座体粘接或硫化在一起，气囊上连接有进气阀和泄压阀，进气阀和泄压阀分别用于控制进气和排气。

4.根据权利要求1所述的提高机车砂箱有效容积的装置，其特征在于，气囊上还设置有用于检测气囊内部压力的压力开关。

5.根据权利要求3所述的提高机车砂箱有效容积的装置，其特征在于，还包括传感器，所述传感器设置为用于检测砂箱内的存砂量。

6.根据权利要求5所述的提高机车砂箱有效容积的装置，其特征在于，传感器高度与气囊高度相同，当砂子下降到传感器所在高度时，气囊开始充气。

7.根据权利要求2所述的提高机车砂箱有效容积的装置，其特征在于，所述固定筒与所述砂箱内壁面紧贴，所述气囊高度与所述固定筒的高度相同。

8.根据权利要求2所述的提高机车砂箱有效容积的装置，其特征在于，所述撒砂装置设置于法兰的中心圆孔处，所述气囊的内侧延伸至所述法兰的中心圆孔处。

9.根据权利要求5所述的提高机车砂箱有效容积的装置，其特征在于，还包括控制系统，控制系统用于接收传感器的信号，以及控制所述进气阀和泄压阀的打开与关闭。

10.一种提高机车砂箱有效容积的方法，基于权利要求1至9中任意一项所述的提高机车砂箱有效容积装置，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及机车撒砂装置及方法技术领域，具体涉及一种提高机车砂箱有效容积的装置及方法。一种提高机车砂箱有效容积的装置包括气囊，气囊设置于砂箱的内部，且设置于撒砂装置的周向，气囊具有未充气状态和充气状态，气囊处于未充气状态时，气囊与砂箱内壁相贴，气囊处于充气状态时，气囊的上部形成从靠近砂箱向靠近撒砂装置逐渐向下倾斜的坡面，以推动砂箱边缘的砂子向中间靠拢，保证砂子可以顺利通过撒砂装置喷洒到轮轨之间，可以提高砂箱的有效容积，满足机车的撒砂要求，对行车安全进行保障。技术研发人员：王松,杜慧勇,戚百灵,尹鑫,董海涛,李硕受保护的技术使用者：中车大连机车车辆有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/15