CN115503781A - 一种机车轮缘自助润滑装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机车轮缘自助润滑方法。所述方法包括：S1、获取机车运动趋势和车体相对于转向架的转动量；S2、调整弹簧刚度，预设不同所述转动量对应的喷脂量；S3、判断所述转动量是否小于预设值，若是，则执行步骤S4，否则，执行步骤S5；S4、收集车体产生的压缩能量并存储；S5、释放车体存储的压缩能量，控制轮缘润滑执行单元向轮缘处喷射润滑脂。本发明还提供一种机车轮缘自助润滑装置。本发明通过收集车体相对于转向架转动时产生的压缩能量，并将压缩能量存储在能量传输单元，根据相对运动趋势自动判断曲线方向和轮缘磨损位置，实现机车轮缘的自助润滑作用。

Description

一种机车轮缘自助润滑装置及方法

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，具体涉及一种机车轮缘自助润滑装置及方法。

背景技术

机车通过曲线路段时轮缘与钢轨剧烈摩擦，大大影响了车轮的使用寿命。轮缘润滑装置可根据运行工况向轮缘喷洒润滑脂，有效减小轮轨之间的摩擦，提高车轮的使用寿命。目前减磨装置的喷脂方式多为定距喷脂，通过计算机车的行走距离控制喷脂次数，机车在通过曲线轮缘与钢轨剧烈摩擦时得不到及时有效润滑。专利号为CN200920288753.1的专利利用机车已有的LKJ2000型监控主机***和TAX2监测装置，再增加一个插件对机车行驶中轮缘自动润滑，该方法一定程度解决了直线段喷脂量大的问题，但无法及时准确的根据车轮与钢轨的摩擦程度控制润滑脂的多少，专利号为201910721992.X的专利通过在车体与转向架间设置传感器判断机车的运动状态，进而控制风源开关实现轮缘的自动润滑。然而，以上两种方式都需要使用机车的风源和电能作为能量来源。

有鉴于此，应当对现有技术进行改进，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种机车轮缘自助润滑装置及方法，以实现轮缘的按需、适时润滑，更加低碳环保。本发明通过在转向架与车体之间设置能量收集装置，使两者的相对运动以压缩空气的形式储存在能量收集装置中。根据车体相对于转向架的转动量，通过预先调整弹簧刚度设定喷脂阈值，实现喷脂量随曲线半径的变化而变化。机车通过的轨道曲线半径较小时，轮轨摩擦剧烈喷脂量大，车体与构架相对转动量大，产生的压缩气体多，喷脂量大；机车通过的轨道曲线半径较大时，相对转动量小，喷脂量少。该发明实现了小回转量存储能量，大回转量时排气喷脂，喷脂量随着曲线半径的变化而变化，实现了轮缘的按需、适时润滑，更加低碳环保。

具体地，根据本发明的一个方面，提出一种机车轮缘自助润滑方法，其包括：

S1、获取机车运动趋势和车体相对于转向架的转动量；

S2、调整弹簧刚度，预设不同所述转动量对应的喷脂量；

S3、判断所述转动量是否小于预设值，若是，则执行步骤S4，否则，执行步骤S5；

S4、收集车体产生的压缩能量并存储；

S5、释放车体存储的压缩能量，控制轮缘润滑执行单元向轮缘处喷射润滑脂。

根据本发明的一个实施例，喷脂量与轨道回转半径负相关。

根据本发明的一个实施例，步骤S4中，所述压缩能量来自转向架和车体之间的相对运动，以压缩空气的形式储存。

根据本发明的一个实施例，预设车体相对于转向架的转动量的最低设定值，当低于最低设定值时，控制不喷射润滑脂。

根据本发明的另一方面，提出一种机车轮缘自助润滑装置，其包括：

机车车体；

转向架，所述转向架位于车体内部，用于车体回转；

能量传输单元，设置于转向架和车体之间，配置为存储和释放车体产生的压缩能量；

轮缘润滑执行单元，所述轮缘润滑执行单元设置于车体底部；

控制单元，与所述能量传输单元通信连接，配置为：当所述车体相对于转向架的转动量大于预设值，控制所述能量传输单元释放车体存储的压缩能量，并且控制所述轮缘润滑执行单元向轮缘处喷射润滑脂。

根据本发明的一个实施例，所述能量传输单元与轮缘润滑执行单元设置在转向架的不同侧。

根据本发明的一个实施例，所述能量传输单元包括具有单向阀的储能罐、限位部和空气管路，所述空气管路连接储能罐和限位部。

根据本发明的一个实施例，所述储能罐外周设置有排风开关、进风口和出风口，内部设置有活塞和弹性元件。

根据本发明的一个实施例，所述限位部包括：橡胶气囊和至少一个止挡，二者固定连接。

根据本发明的一个实施例，所述弹簧刚度

其中K为弹簧刚度，H为限位部间的距离，L为转向架与车体的相对移动距离，P为压强，d为弹性部件压缩量，s为活塞面积。

根据本发明实施例的机车轮缘自助润滑装置及方法，通过收集车体相对于转向架转动时产生的压缩能量，并将压缩能量存储在储能装置，根据相对运动趋势自动判断曲线方向和轮缘磨损位置，实现机车轮缘的自助润滑作用。储能装置的结构可实现小回转时储存能量，大回转时释放能量，从而实现机车轮缘的自助润滑作用。本发明可自动判断曲线方向和曲线半径大小，喷脂量随着曲线半径的变化而变化，机车通过的轨道曲线半径较小时，相对转动量较大，轮轨摩擦剧烈喷脂量大；机车通过的轨道曲线半径较大时，相对转动量小，喷脂量少，实现喷脂轮位的独立动作和喷脂量的变化，节约润滑油脂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出根据本发明一个实施例的机车轮缘自助润滑方法的流程图；

图2示出根据本发明实施例的转向架在不同路线的工作状态的示意图；

图3示出根据本发明实施例的机车轮缘自助润滑装置的示意图；

图4示出根据本发明实施例的限位部的示意图；

图5示出根据本发明实施例的能量传输单元的示意图。

在图中：

1-车体；2-转向架；3-限位部；4-空气管路；5-储能罐；6-橡胶气囊；7-止挡；8-进风口；9-排风口；10-活塞；11-弹性部件；12-控制单元。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在现有技术的一种机车轮缘自助润滑方法中，利用机车已有的LKJ2000型监控主机***和TAX2监测装置再增加一个插件对机车行驶中轮缘自动润滑，该方法一定程度解决了直线段喷脂量大的问题，但无法及时准确的根据车轮与钢轨的摩擦程度控制润滑脂的多少，会造成润滑脂的浪费，经济效益差。

在现有技术的另一种机车轮缘自助润滑方法中，通过在车体与转向架间设置传感器判断机车的运动状态，进而控制风源开关实现轮缘的自动润滑，该方法需要使用机车的风源和电能作为能量来源，会在机车的使用过程中占用机车的电能，不利于机车的正常运行。

本发明提出一种全新的机车轮缘自助润滑方法和装置，通过在转向架2与车体1之间设置能量传输单元，使两者的相对运动以压缩空气的形式储存在能量传输单元中。根据车体1相对于转向架2的转动量，通过预先调整弹簧刚度设定喷脂阈值，实现喷脂量随曲线半径的变化而变化。

如图1，本发明提出一种机车轮缘自助润滑方法，包括：

S1、获取机车运动趋势和车体1相对于转向架2的转动量；

S2、调整弹簧刚度，预设不同所述转动量对应的喷脂量；

S3、判断所述转动量是否小于预设值，若是，则执行步骤S4，否则，执行步骤S5；

S4、收集车体1产生的压缩能量并存储；

S5、释放车体1存储的压缩能量，控制轮缘润滑执行单元向轮缘处喷射润滑脂。

根据本发明实施例的机车轮缘自助润滑方法和装置，获取机车运动趋势和车体1相对于转向架2的转动量，调整弹簧刚度，预设不同转动量对应的喷脂量，当车体1相对于转向架2的转动量小于预设值时，收集车体1产生的压缩能量并存储；当车体1相对于转向架2的转动量大于预设值时，释放车体1存储的压缩能量，控制轮缘润滑执行单元工作，使得所述轮缘润滑执行单元对机车轮缘处喷溅润脂，以对机车轮缘处喷溅润滑脂进行辅助润滑，有利于保证机车轮缘处良好的润滑状态。

车辆中设置有用于存储和输出能量的能量传输单元，所述能量传输单元设置于机车的转向架2与车体1之间，并将这两者之间的相对运动以压缩空气的形式储存在能量传输单元中。所述能量传输单元包括具有单向阀的储能罐5、限位部3和空气管路4，所述空气管路4连接储能罐5和限位部3。所述储能罐5外周上设置有进风口8、排风口9和排风开关，内部设置有活塞10和弹性部件11，还可以在所述能量传输单元中设置液位传感器来检测润滑脂液位。车辆通常配置有弯道传感器，可以从所述弯道传感器中获取机车运动趋势和车体1相对于转向架2的转动量。

如图3所示，所述储能罐5可以为正方体、长方体、圆柱体或任何合适的可用作容器的立体形状。车体1与转向架2产生相对转动时，限位部3将被压缩产生的压缩空气挤入带单向阀的储能罐5。机车进入曲线路段时轮缘与轨道接触车体1与转向架2之间发生较大的回转角度，转向架2与车体1的相对移动距离加大，输出气压增大后推动活塞10运动使弹性部件11被压缩，运动至活塞10上的风口，并和储能罐5上的排风口9对齐，储能罐5内的压缩空气通过排风口9排出，工作状态如图5所示，吹动轮缘润滑执行单元内的油脂喷射到轮缘上，实现轮缘的润滑作用。当回转量较小或无回转量时限位部3输出气压减小，弹性部件11推动活塞10往回运动，封堵排风口9，排风结束，工作状态如图5所示，压缩空气通过进风口8进入带单向阀的储能罐5，实现小回转量时储存能量，大回转量时排气喷脂，实现按需按量自助喷脂润滑轮缘的作用。

所述限位部3位于转向架2上下两侧，在一些实施例中，所述限位部3为多功能摇头止挡7。机车通过曲线或不平顺线路时，车体1与转向架2将会产生相对转动，此时多功能摇头止挡7将被压缩产生的压缩空气挤入带单向阀的储能罐5。储能罐5上设置有排风开关。

机车进入曲线路段时轮缘与轨道接触，车体1与转向架2之间发生较大的回转角度，多功能摇头止挡7压缩量加大，此时储能罐5排风开关打开，吹动轮缘润滑执行单元内的油脂喷射到轮缘上，实现轮缘的润滑作用。

回转量较小时排风开关关闭，压缩空气通过进风口8进入带单向阀的储能罐5，实现小回转储能，大回转排气喷脂，实现按需按量自助喷脂润滑轮缘的作用。

多功能摇头止挡7由高强度橡胶气囊6和止挡7组成，高强度橡胶气囊6和止挡7固定连接，其内部呈空心状，通常在转向架2的对侧设置两个止挡7，两止挡7间的距离为H，转向架2与车体1的相对移动距离L根据机车所允许的最大回转角度θ设定，L＝Htanθ。转向架2与车体1间相对回转时两止挡7被压缩，橡胶气囊6内体积被压缩，空气通过空气管路4进入能量传输单元。当压缩量达到L时，两止挡7接触实现摇头止挡7功能，限制转向架2的最大回转量，实现限位的功能。该摇头止挡7可实现先弹性后刚性的工作状态，起到止挡7和输出压缩空气的作用。

所述的弯道传感器固定在所述机车的转向架2上，用于测定所述机车在转向过程中的运动趋势和车体1相对于转向架2的转动量，并输出表示该机车车体1相对于转向架2的转动量的测定值，将测定值回传至控制单元12中。预先调整弹簧刚度，并在控制单元12中预设车体1相对于转向架2的转动量的设定值，所述的控制单元12用于比较所述转动量的测定值与设定值，当测定值大于等于该设定值时，产生的压缩气体多，控制轮缘润滑执行单元向机车轮缘喷射大量润滑脂；当所述测定值小于所述设定值时，控制轮缘润滑执行单元向机车轮缘喷射少量润滑脂。所述的设定值根据所述机车的车身重量、车轮及轨道的尺寸及材质等因素确定，所述轮缘润滑执行单元的开启时间由机车的车身长度、轨道弯度等因素确定，以确保喷射的润滑脂量能够满足所述机车各部位的润滑需要。

所述轮缘润滑执行单元是否处于工作状态与所述机车的运行轨道相关。当机车在直道上行驶时，控制单元12控制所述轮缘润滑执行单元不工作；当机车在通过弯道、岔道或有缺陷的道路等非直线的特殊轨道时，弯道传感器检测到机车受到向心力，将向心力输出为表示转向架2的转动量的测定值，当该测定值大于控制单元12内预设的设定值时，控制单元12输出控制所述轮缘润滑执行单元开启的命令，所述轮缘润滑执行单元开启，为所述机车轮缘喷射润滑脂。轮缘润滑执行单元配置为从储油腔中抽取润滑脂并将润滑脂对准机车轮缘齿轮啮合处进行喷射。在一些实施例中，轮缘润滑执行单元包括：油泵、管路和喷头，其中所述喷头的喷口朝向齿轮啮合处，所述管路一端与所述喷头连接，另一端伸入储油腔中，所述油泵设置在所述管路上。

机车运行过程中会出现蛇形运动，车体1相对于转向架2往复摆动，此时轮缘与钢轨并未接触，因此该工况需要剔除。根据蛇形运动的特点，当转动量较小时，轮轨未接触或接触后摩擦较小不需润滑，因此根据回转量设定最低设定值，当低于最低设定值时，控制轮缘润滑执行单元不喷射润滑脂，实现按需按量自助喷脂润滑轮缘。

弹簧刚度的设定是保障机车通过曲线路段时排气开关打开的关键，根据曲线半径大小和转向架2回转角度确定转向架2与车体1的相对移动距离L和体积变化量△V，计算输出气压P，进而设定弹簧刚度K。

止挡7间的距离为H，转向架2与车体1的相对移动距离为L时，止挡7内腔体积变为

根据压强与体积的关系：PV＝nRT，压缩L后的压强变为P₂，

设弹簧刚度为k，排气开关打开时弹簧压缩量(活塞10的移动距离)为d，活塞10的面积为s，由胡克定律：

因此设定的弹簧刚度

综上，排气阈值即弹簧刚度k可根据转向架2与车体1的相对移动距离L设定。

机车通过的轨道曲线半径较小，相对转动量大，轮轨摩擦剧烈喷脂量大，止挡7压缩量大，喷脂量大；机车通过的轨道曲线半径较大，相对转动量小，止挡7压缩量小，喷脂量少。因此喷脂量与曲线半径成负相关，该装置可根据曲线半径实现喷脂量的自动控制。

根据车体1与转向架2相对回转的大小判断轮对与钢轨接触的轮位(内轨或是外轨)。车体1与转向架2相对转动时，转向架2两侧的多功能摇头止挡7会出现拉伸和压缩，拉伸侧车轮贴靠钢轨，根据该特点轮缘润滑执行单元的喷脂喷头需设置在转向架2的另一侧，即能量传输单元与喷头设置在转向架2的不同侧。

本发明作为一种机车轮缘自助润滑方法及装置，通过收集车体1相对于转向架2转动时产生的压缩能量存储在能量传输单元，根据相对运动趋势自动判断曲线方向和轮缘磨损位置，实现机车轮缘的自助润滑作用。能量传输单元的结构可实现小回转时储存能量，大回转时释放能量，实现机车轮缘的自助润滑作用。本发明可自动判断曲线方向和曲线半径大小，实现喷脂轮位的独立动作和喷脂量的变化，节约润滑油脂。本装置结构简单，生产成本低。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机车轮缘自助润滑方法，其特征在于，包括：

S1、获取机车运动趋势和车体相对于转向架的转动量；

S2、调整弹簧刚度，预设不同所述转动量对应的喷脂量；

S3、判断所述转动量是否小于预设值，若是，则执行步骤S4，否则，执行步骤S5；

S4、收集车体产生的压缩能量并存储；

S5、释放车体存储的压缩能量，控制轮缘润滑执行单元向轮缘处喷射润滑脂。

2.根据权利要求1所述的机车轮缘自助润滑方法，其特征在于，喷脂量与轨道回转半径负相关。

3.根据权利要求1所述的机车轮缘自助润滑方法，其特征在于，步骤S4中，所述压缩能量来自转向架和车体之间的相对运动，以压缩空气的形式储存。

4.根据权利要求1所述的机车轮缘自助润滑方法，其特征在于，进一步包括：预设车体相对于转向架的转动量的最低设定值，当转动量低于最低设定值时，控制不喷射润滑脂。

5.一种机车轮缘自助润滑装置，其特征在于，包括：

机车车体；

转向架，所述转向架位于车体内部，用于车体回转；

能量传输单元，设置于转向架和车体之间，配置为存储和释放车体产生的压缩能量；

轮缘润滑执行单元，所述轮缘润滑执行单元设置于车体底部；

控制单元，与所述能量传输单元通信连接，配置为：当所述车体相对于转向架的转动量大于预设值，控制所述能量传输单元释放车体存储的压缩能量，并且控制所述轮缘润滑执行单元向轮缘处喷射润滑脂。

6.根据权利要求5所述的机车轮缘自助润滑装置，其特征在于，所述能量传输单元与轮缘润滑执行单元设置在转向架的不同侧。

7.根据权利要求5所述的机车轮缘自助润滑装置，其特征在于，所述能量传输单元包括具有单向阀的储能罐、限位部和空气管路，所述空气管路连接储能罐和限位部。

8.根据权利要求7所述的机车轮缘自助润滑装置，其特征在于，所述储能罐外周设置有排风开关、进风口和出风口，内部设置有活塞和弹性元件。

9.根据权利要求8所述的机车轮缘自助润滑装置，其特征在于，所述限位部包括：橡胶气囊和至少一个止挡，二者固定连接。

10.根据权利要求8所述的机车轮缘自助润滑装置，其特征在于，所述弹

性元件包括弹簧，所述弹簧的弹簧刚度为：

其中K为弹簧刚度，H为限位部间的距离，L为转向架与车体的相对移动距离，P为压强，d为弹性部件压缩量，s为活塞面积。

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