CN101865223A - 一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘 - Google Patents

Abstract

一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘，该制动盘的第一至第四分体盘(1，6，7，11)之间通过定位销(5)定位；六个螺栓(9)依次穿过第二压圈(10)、第三、四分体盘(7、11)、盘毂(8)、第二、一分体盘(6、1)、第一压圈(2)、三个防松垫片(4)上的通孔，通过螺母(3)与螺栓(9)连接实现第一至第四分体盘和盘毂的轴向固定。在第一至第四分体盘的不同半径上周向均布第一、二柱状散热筋(12、13)、Y形散热筋(14)、第一、二、三、四板状散热筋(15、16、17、18)；Y形散热筋(14)中部开设凹槽，与盘毂(8)的凸台(23)配合连接。改善了制动盘径向变形受限和单一摩擦扭矩制动的缺点。

Description

一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘

技术领域

本发明涉及一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘，该制动盘采用铸造成型，适用于快速重载货车和高速动车组列车。

技术背景

国际铁路联盟UIC对21t轴重的货车采用双侧铸铁闸瓦踏面制动的模式进行过试验，结果表明，当速度高于130km/h时，原有的踏面制动将不能满足货车安全制动的要求，对于速度160km/h以上的提速和高速客车，中国国内外基本上也都采用盘形制动，盘形制动已经成为快速货车和高速动车组的主要制动方式。

中国正在大规模快速建设高速铁路，根据中国国家规划，至2020年中国将建设高速铁路1.8万公里。目前，京津高速客运列车的运营时速已经超过300km/h；时速160km/h以上的重载货运列车也在积极的研发过程中。

有文献表明，当列车速度低于160km/h时散热筋多采用板状结构，以加强通风散热效果，但这种结构具有泵风功率大的缺点；当列车速度高于200km/h时散热筋多采用柱状结构，以降低泵风造成的功率损失，但这种结构容易使两摩擦面间的气流出现紊流，降低通风散热性。

国内外已研发出的制动盘包括：铸铁制动盘、锻铸钢制动盘、铝基复合材料制动盘、C/C复合材料制动盘。铸铁制动盘由于其材料自身性能的局限，难以用于快速货车和高速动车组列车。C/C复合材料由于其成本过高、摩擦系数随环境变化而产生较大波动，目前在国内外尚未见到用于轨道车辆的任何报道。钢质制动盘具有技术成熟度高、成本低、适用速度范围广的特点，在发达国家的快速和高速动车组列车已得到广泛的应用。铝基复合材料制动盘具有重量轻、耐磨性好的特点，目前少数国家和地区已经应用于城市轨道车辆，时速达到160km/h。

制动盘服役工况复杂，承受多种力场的耦合作用。在制动过程中列车的动能通过制动盘与闸片的摩擦转变成热能，绝大部分的热能输入到制动盘内部使其温度升高，目前，整体盘的结构不均匀性、自身的结构变形约束和连接部件的径向变形约束等，导致整体制动盘内部存在较大的内应力，严重影响制动盘的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：现有的制动盘通风散热性能差，盘体与盘毂之间采用压紧装配极大限制了盘体的径向变形，采用单一的摩擦扭矩制动。

本发明的技术方案：

一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘，采用分体式结构，一套完整的制动盘包括完全相同的第一分体盘、第二分体盘、第三分体盘、第四分体盘四片分体盘。

第一至第四分体盘之间通过八个定位销定位；六个螺栓依次穿过第二压圈、第三、第四分体盘、盘毂、第二分体盘、第一分体盘、第一压圈、三个防松垫片上的通孔，通过六个螺母与六个螺栓连接，实现第一至第四分体盘和盘毂的轴向固定。

在第一至第四分体盘的不同半径上周向均布十七个第一柱状散热筋、二个第二柱状散热筋、三个Y形散热筋、六个第一板状散热筋、两个第二板状散热筋、六个第三板状散热筋、两个第四板状散热筋；Y形散热筋中部开设凹槽，与盘毂的凸台配合连接；装配法兰与摩擦面过渡相连。

本发明的有益效果：

分体盘的散热筋分为三种，柱状散热筋、板状散热筋和“Y”型散热筋，在不同的半径上周向均布，有效的改善了制动盘通风散热性能；分体盘和盘毂采用插入和压紧混合装配，大幅减少紧固力矩，有效释放盘体的径向变形，同时，由单一的摩擦扭矩制动变为机械扭矩和摩擦扭矩联合制动。制动服役寿命和安全性得到提高，社会和经济效益明显。

附图说明

图1为制动盘装配的零部件爆炸图；

图2为分体盘结构示意图(正面)；

图3为分体盘结构示意图(背面)；

图4为分体盘散热筋分布图；

图5为“Y”型散热筋结构图；

图6为制动盘装配示意图；

图7为图6中A-A剖面图；

图8为盘毂结构图；

图9为防松垫片示意图；

图10为压圈结构图；

图中，第一分体盘1，第二压圈2，螺母3，防松垫片4，定位销5，第二分体盘6，第三分体盘7，盘毂8，螺栓9，第一压圈10，第四分体盘11，柱状散热筋12，柱状散热筋13，“Y”型散热筋14，第一板状散热筋15，第二板状散热筋16，第三板状散热筋17，第四板状散热筋18，凸台19，凸缘20，装配法兰21，摩擦面22，盘毂凸台23。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明：

一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘见图1、图6。

一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘，采用分体式结构，一套完整的制动盘包括完全相同的第一分体盘1、第二分体盘6、第三分体盘7、第四分体盘11四片分体盘。均由铝基复合材料制成。

第一至第四分体盘1，6，7，11之间通过八个定位销5定位；六个螺栓9依次穿过第二压圈10、第三分体盘7、第四分体盘11、盘毂8、第二分体盘6、第一分体盘1、第一压圈2、三个防松垫片4上的通孔，通过六个螺母3与六个螺栓9连接实现第一至第四分体盘1，6，7，11和盘毂8的轴向固定，见图1。

在第一至第四分体盘1，6，7，11的不同半径上周向均布十七个第一柱状散热筋12、二个第二柱状散热筋13、三个Y形散热筋14、六个第一板状散热筋15、两个第二板状散热筋16、六个第三板状散热筋17、两个第四板状散热筋18；Y形散热筋14中部开设凹槽，与盘毂8的凸台23配合连接；装配法兰21与摩擦面22过渡相连，见图2、3、4。第三板状散热筋17和第四板状散热筋18，高度均为26mm。

所述的第一柱状散热筋12、第二柱状散热筋13、Y形散热筋14，第一至第四板状散热筋(15，16，17，18)根部以圆角过渡连接。

所述的装配法兰21轴向设有定位凸缘20，径向设有定位凸台19；

所述的第一至第四分体盘1，6，7，11采用铸造成型。

所述的盘毂8采用辐板结构，辐板两侧各均布六个凸台23。

三个Y形散热筋14周向均布，Y形散热筋的截面轮廓由R131-R161-R41-R64-L43.5-L12-L435-R64-R41-R161-R131-L51-R15-L51的圆弧和直线封闭连接而成，侧面的斜度分别为15°和8.5°，Y形散热筋14根部采用R15圆角过渡连接，Y形散热筋14中部开设宽为30mm的槽，与盘毂装配连接，如图5所示。

摩擦盘面的厚度30mm，散热筋的高度为26mm，摩擦面外径Φ675mm，摩擦面内径Φ428mm，法兰内径Φ250mm。

十七个柱状散热筋12均布在摩擦盘Φ632mm的圆上，每两个之间的中心角为10°，截面轮廓为Φ22mm的圆，侧面的斜度分别为3°，柱状散热筋12根部采用R5圆角过渡连接，如图2、4所示

两个柱状散热筋13均布在摩擦盘Φ550mm的圆上，两者之间的中心角为60°，截面轮廓为Φ22mm的圆，侧面的斜度分别为3°，柱状散热筋13根部采用R5圆角过渡连接，如图4所示

板状散热筋15截面轮廓由Φ560mm，Φ417.5mm和中心夹角为4.5°的两条径向直线围成。四个侧面的斜度分别为15°，8°，35°，8°，板状散热筋15根部采用R10圆角过渡连接，如图4所示。

板状散热筋16截面轮廓由Φ504mm，Φ300mm和中心夹角为5.2°的两条径向直线围成。四个侧面的斜度分别为15°，8°，50°，8°，板状散热筋16根部采用R10圆角过渡连接，如图2、4所示。

板状散热筋17截面轮廓由Φ560mm，Φ443mm和中心夹角为5.2°的两条径向直线围成。四个侧面的斜度分别为15°，8°，50°，8°，板状散热筋17根部采用R10圆角过渡连接，如图2、4所示

板状散热筋18截面轮廓由Φ640mm，Φ322mm和间距为21mm的两条平行直线围成。侧面的斜度分别为3°，5°，60°，板状散热筋17根部采用R10圆角过渡连接，如图2、4所示

制动盘装配法兰21与摩擦面22一侧以R5圆角过渡连接，另一侧以8°的斜面连接，三个Φ25mm的通孔均匀分布于装配法兰21，如图3所示。

制动盘法兰轴向设有10mm宽的定位凸缘，径向设有六个定位凸台，如图2所示。

装配盘毂8如图8所示，防松垫片4如图9所示。

第一压圈10和第二压圈2为一圆环状，其环面上均布六个通孔，见图10。

制动盘采用的材料为申请号200510011526.0，发明名称：“一种制备颗粒增强铝基复合材料的真空机械双搅拌铸造法”制备的SiC颗粒增强铝基复合材料；制动盘成型方法和设备为申请号200410009617.6，发明名称：“一种调压铸造方法及调压用坩埚”。

注：文件中所有长度单位均为“mm”。

Claims (5)

1.一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘，采用分体式结构，一套完整的制动盘包括完全相同的第一分体盘(1)、第二分体盘(6)、第三分体盘(7)、第四分体盘(11)四片分体盘；其特征在于：

第一至第四分体盘(1，6，7，11)之间通过八个定位销(5)定位；六个螺栓(9)依次穿过第二压圈(10)、第三分体盘(7)、第四分体盘(11)、盘毂(8)、第二分体盘(6)、第一分体盘(1)、第一压圈(2)、三个防松垫片(4)上的通孔，通过六个螺母(3)与六个螺栓(9)连接实现第一至第四分体盘(1，6，7，11)和盘毂(8)的轴向固定；

在第一至第四分体盘(1，6，7，11)的不同半径上周向均布十七个第一柱状散热筋(12)、二个第二柱状散热筋(13)、三个Y形散热筋(14)、六个第一板状散热筋(15)、两个第二板状散热筋(16)、六个第三板状散热筋(17)、两个第四板状散热筋(18)；Y形散热筋(14)中部开设凹槽，与盘毂(8)的凸台(23)配合连接；装配法兰(21)与摩擦面(22)过渡相连。

2.根据权利要求1所述的一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘，其特征在于，第一柱状散热筋(12)、第二柱状散热筋(13)、Y形散热筋(14)，第一至第四板状散热筋(15，16，17，18)根部以圆角过渡连接。

3.根据权利要求1所述的一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘，其特征在于，装配法兰(21)轴向设有定位凸缘(20)，径向设有定位凸台(19)；

4.根据权利要求1所述的一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘，其特征在于，第一至第四分体盘(1，6，7，11)采用铸造成型。

5.根据权利要求1所述的一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘，其特征在于，盘毂(8)采用辐板结构，辐板两侧各均布六个凸台(23)。

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