中低速磁浮车辆制动夹钳单元,设计研究

材料、摩擦副匹配、F轨制动面状态和闸片摩擦体体积等。

2.3.1 闸片摩擦体材料

闸片摩擦体的材料及配方会直接影响闸片的使用寿命，根据城市轨道交通车辆的运用经验可知，在使用工况相同的前提下，建议选用铜基粉末冶金材料，因其具有良好的导热性、耐蚀性、耐磨性和高温力学性能。具体配方需根据实验室验证，因闸片与F轨的热负荷小，从经济角度考虑，无须选择成本较高的碳陶等材料的闸片。

2.3.2 摩擦副匹配

中低速磁浮车辆的F轨采用Q235冷轧成型，相对车轮踏面及制动盘，Q235材料的硬度较低，且在盘形制动中无应用经验。建议通过模拟1 ： 1台架试验充分研究Q235材质与闸片匹配的摩擦磨损性能，既需保证稳定的摩擦系数，又需具有良好的耐磨性，使摩擦副表面状态光滑平整。

2.3.3 F 轨制动面状态

F轨制动面为非机加工面，表面粗糙，平面度相对较差，轨排之间设有不同型号的伸缩接头，不同型号接头的间距也不同，最大者为20～40 mm。中低速磁浮车辆F轨的标准轨距为1 860 mm，由于宽度较宽，现场安装后相邻两轨排的制动面存在错位差，轨排制动面的不良状态以及接缝处的结构，会对高速通过轨排及接缝的闸片造成异常磨损和异常冲击。因此，在轨排设计时，需提高制动面的表面质量，建议按制动盘表面的设计标准执行，同时提高轨排安装精度，减小相邻轨排缝隙和制动面错位高度，高度差不超过0.3 mm。

2.3.4 闸片摩擦体体积

车辆日常维护时，一般通过检查摩擦体的残余厚度来判定闸片是否使用到限，闸片使用寿命与摩擦体允许磨耗的体积成正比。在相同运用工况及制动压力下，闸片摩擦面的面积越大，允许磨耗的厚度越大，其使用寿命则越长。建议车辆转向架结构设计时，充分考虑制动夹钳单元的安装空间及闸片更换的操作空间，尽可能增大闸片的摩擦面积和允许的磨耗厚度，以提高使用寿命。

2.4 其他建議

中低速磁浮车辆的牵引、制动等关键系统与其他城市轨道交通车辆有较大差异，其制动夹钳单元设计时还需考虑在特殊运用工况中可能受到的影响。

2.4.1 降低磁场力的影响

中低速磁浮车辆依靠电磁力实现车辆悬浮承载、驱动前移及导向，制动夹钳单元安装在直线电机附近，周围环境中存在一定的电磁场力，因此，制动夹钳单元零部件设计选材时，建议选用不锈钢、铝合金等不易被电磁场磁化的材料。

2.4.2 轻量化设计

（1）制动夹钳单元设计时，需尽可能降低零部件的质量。这既可降低产品质量对整车悬浮控制精度的影响，又符合城市轨道交通车辆轻量化设计的要求。

（2）传力杆结构设计时，在保证强度的前提下设计为空心结构，尽可能降低其自身质量，减小自身重力对闸片的影响，避免造成闸片受压下沉及异常磨耗。

（3）制动杠杆设计时，尽可能缩小两侧杠杆的质量差，避免制动夹钳单元偏重造成闸片偏磨。

2.4.3 防腐蚀设计

部分零部件在无法避免使用可导磁材料时，需根据零部件的使用工况选择合适的防腐处理，降低电磁场对零部件防腐层的影响。

中低速磁浮车辆与负极轨之间需设置可靠的接地装置，避免电流流经制动夹钳单元，防止电流对金属零部件和闸片的腐蚀损坏。

2.4.4 模块化设计

为提高产品的可维护性，降低维护成本，提高维护效率，建议制动夹钳单元进行模块化设计，具体如下。

（1）部件之间采用销轴结构连接，便于拆装操作。

（2）零部件防脱结构尽量少采用螺纹连接，便于拆装操作。

（3）制动油缸端增加用于检测或实时监测油压的接口，便于故障检测。

3 结语

本文介绍了2种中低速磁浮车辆用制动夹钳单元的基本结构和工作原理，结合车辆的运用工况和特点，提出了制动夹钳单元在运用过程中可能出现的制动油缸渗漏、闸片偏磨、闸片磨损快等问题，分析了它们出现的原因并针对性地提出设计建议;同时考虑到中低速磁浮车辆的特殊运用工况，针对制动夹钳单元在降低磁场力影响、轻量化、防腐蚀、模块化等方面提出了设计建议，为制动夹钳单元运用问题的解决、产品优化以及新产品设计提供参考。

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收稿日期 2019-10-28

责任编辑 党选丽

Research on design of brake clamp unit of medium and low speed maglev vehicle

Xu Shaoting， Kong Depeng， Wang Zhen， et al.

Abstract： Due to suspension characteristics of medium and low speed maglev， its mechanical braking mode is different from that of general urban rail transit vehicles. This paper introduces the structure and working principle of the two different brake clamp units for medium and low speed maglev vehicles in China. With the characteristics and working conditions of the medium and low speed maglev vehicles， it analyzes the potential risks and causes in the use of the brake clamp units， and puts forward the design suggestions， providing a reference for the design and manufacture of the brake clamp unit.

Keywords： urban rail transit， medium and low speed maglev vehicle， brake clamp unit， design research

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