CN201554802U - 高速列车轴装式制动盘 - Google Patents

Abstract

一种高速列车轴装式制动盘，其特征是它包括两个半圆环形的制动盘单元，两个制动盘单元连接为一整体的圆环形制动盘，所述制动盘单元一侧设有半圆环型的制动盘面，制动盘单元上位于制动盘面内缘处设有轴装孔凹台，轴装孔凹台背侧设有轴装孔凸台，轴装孔凸台内设有轴装孔；制动盘单元另一侧设有交替排列的第一径向肋片和第二径向肋片，制动盘单元两底端各设有一个径向连接肋片，径向连接肋片上设有连接孔，径向连接肋片底端为连接端面；两个制动盘单元通过各自的两个连接端面连接。本实用新型的高速列车轴装式制动盘与踏面制动方式相比，盘形制动的主要特点是停车制动时动能转移能力大，摩擦性能好，摩擦系数平稳，几乎不随列车速度变化，制动平稳。

Description

高速列车轴装式制动盘

技术领域

本实用新型涉及轨道交通领域，是高速列车的关键零部件，尤其是一种高速列车轴装式制动盘。

背景技术

目前，盘形制动机构简单、安全、可靠。由于高速列车的发展，盘形制动得到了更加广泛的应用和研究。因为制动技术是列车高速运行时所必需的首要技术。高速列车制动功率是速度的三次方，在紧急制动时，每根轴上所负担的最高瞬时制动功高达其牵引功率的数十倍，基础制动装置要承受巨大的能量而进行有效制动，其服役条件极为苛刻，制动摩擦材料的高性能是高速列车安全运行的重要保证。根据高速列车制动***技术条件，300km/h高速列车采用动力、盘形和磁轨复合制动方式，在300km/h初速度下复合制动的紧急制动距离应在3700米以内。在正常情况下应优先并充分发挥动力制动能力，以空气制动(盘形制动)作为补偿，但在失电的情况下以空气制动(盘形制动)为主。由此可见，盘形制动不仅是高速列车常用的制动方式之一，而且是保证列车运行安全的重要制动方式。制动盘是盘形制动装置的关键部件，其材料正确与否，将对盘形制动方式的性能、列车运行安全产生重要影响。

传统的踏面制动方式，即将闸瓦压在车轮踏面上获得制动力的制动方式，已难以满足列车制动性能的要求，而盘形制动方式，即将闸片压靠安装在车轴或车轮上的制动盘而获得制动力的制动方式，由于其特有的性能已经成为主要的摩擦制动方式。

在列车速度不断提高的形势下，为减轻列车自重，出现了锻钢制动盘。该制动盘具有较高的强度和韧性，同时还具有较高的抗热裂性和耐磨性及耐疲劳性，使用寿命长，是较理想的高速列车用制动盘材料，世界发达国家均对锻钢制动盘进行深入的研究。我国也先后在提速列车和车辆上研制了类似的低合金铸铁及锻钢制动盘，但是，由于结构设计及材料设计以及制备技术上的不足，存在制动盘耐温性差易开裂甚至断裂现象的问题，无法应用在高速/重载列车的制动装置上。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高速列车轴装式制动盘，该制动盘针对传统制动盘结构设计以及制备技术上的不足，克服了制动盘耐温性差易开裂甚至断裂的问题，满足高速/重载列车的制动需要。

本实用新型的技术方案是：

一种高速列车轴装式制动盘，它包括两个半圆环形的制动盘单元，两个制动盘单元连接为一整体的圆环形制动盘，所述制动盘单元一侧设有半圆环型的制动盘面，制动盘单元上位于制动盘面内缘处设有轴装孔凹台，轴装孔凹台背侧设有轴装孔凸台，轴装孔凸台内设有轴装孔；制动盘单元另一侧设有交替排列的第一径向肋片和第二径向肋片，制动盘单元两底端各设有一个径向连接肋片，径向连接肋片上设有连接孔，径向连接肋片底端为连接端面；两个制动盘单元通过各自的两个连接端面连接，对应位置的连接孔内设有连接销。

所述第一径向肋片与轴装孔的中心线在同一直线上，第一径向肋片与轴装孔凸台连为一体。

所述第一径向肋片与第二径向肋片之间形成开放的散热通道。

所述第一径向肋片与径向连接肋片之间形成开放的散热通道。

所述制动盘单元上第一径向肋片的数量为6个。

所述制动盘单元上第二径向肋片的数量为5个。本实用新型的制动盘单元为整体结构，由一整块材料经过高精度机械加工获得。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的高速列车轴装式制动盘具有以下优越性：

1、拥有足够的强度，以承受高速旋转时离心力以及制动时闸片的压力；

2、具有高而稳定的摩擦系数，以获得良好的制动效果；

3、具有较高的耐磨性，以减少盘面与闸片间因摩擦而产生的磨损；

4、具有较好的抗热裂性能，使制动盘在激热激冷条件下不产生裂纹；

5、具有足够的高温强度与疲劳强度，拥有良好的抗摩擦热引起的变形性能和高的热导率。

本实用新型的高速列车轴装式制动盘与踏面制动方式相比，盘形制动的主要特点是停车制动时动能转移能力大，摩擦性能好，摩擦系数平稳，几乎不随列车速度变化，制动平稳，没有在车辆踏面制动中产生振动；无踏面磨耗；由于大部分制动功率由盘形制动机构承担，减少了踏面制动的热负荷，增加了轮轨寿命。本实用新型可替代进口，实现该产品的国产化制造，降低成本。

附图说明

图1是本实用新型的制动盘单元的立体结构示意图之一。

图2是本实用新型的制动盘单元的立体结构示意图之二。

图3是本实用新型的制动盘的立体结构示意图。

图4是本实用新型的制动盘的平面结构示意图。

图5是本实用新型的制动盘单元的平面结构示意图。

图6是图5中A-A方向视图。

图7是图5中B-B方向视图。

图8是图5中C-C方向视图。

图9是图5中D-D方向视图。

图10是图5中E-E方向视图。

图中：1为制动盘单元、2为制动盘面、3为第一径向肋片、4为第二径向肋片、5为径向连接肋片、50为连接孔、51为连接端面、6为轴装孔、60为轴装孔凸台、61为轴装孔凹台、7为散热通道。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

一种高速列车轴装式制动盘，它包括两个半圆环形的制动盘单元1，两个制动盘单元1连接为一整体的圆环形制动盘，所述制动盘单元1一侧设有半圆环型的制动盘面2，制动盘单元1上位于制动盘面2内缘处设有轴装孔凹台61，轴装孔凹台61背侧设有轴装孔凸台60，轴装孔凸台60内设有轴装孔6，轴装孔6为通孔；制动盘单元1另一侧设有交替排列的第一径向肋片3和第二径向肋片4，制动盘单元1两底端各设有一个径向连接肋片5，径向连接肋片5上设有两个连接孔50，径向连接肋片5底端为连接端面51；两个制动盘单元1通过各自的两个连接端面51连接，对应位置的连接孔50内设有连接销，使得两副制动盘单元1连接为一整体，并保证足够的连接强度。

所述第一径向肋片3与轴装孔6的中心线在同一直线上，第一径向肋片3与轴装孔凸台60连为一体，以增加制动盘单元1的强度。

第一径向肋片3与第二径向肋片4之间形成开放的散热通道7。

第一径向肋片3与径向连接肋片5之间形成开放的散热通道7。

制动盘单元1上第一径向肋片3的数量为6个。

制动盘单元1上第二径向肋片4的数量为5个。

本实用新型的高速列车轴装式制动盘采用特殊结构和高级材料，能承受较大的热负荷，在600摄氏度至室温下抗冷热疲劳性能较好，不易产生因制动摩擦而形成的热疲劳裂纹。

具有较好的耐磨性，与铜基粉末冶金闸片匹配时摩擦系数满足制动要求，且能保持稳定。

具有良好的综合机械性能，可满足表1所示的制动盘使用条件下的强度要求：

表1.制动盘使用条件下的强度要求表。

屈服强度Kgf/mm2{MPa}	抗拉强度Kgf/mm2{MPa}	延伸率％	硬度HB
				75{735}以上	90{882}以上	15以上	270以上

本实用新型的生产制动盘的工艺流程如下：

1、粗车：将毛坯锻件按工艺卡片粗车至尺寸；

2、粗铣：按图纸粗铣至尺寸；

3、车：按工艺要求精车上下表面；

4、划：划出中心线及4.5精铣的偏心位置线，销孔的位置线；

5、铣：根据划线分开盘体，留精加工余量，每组作标记；

6、装配：用四个连接销联接两个制动盘单元1，将配对两个盘片压紧，两个制动盘单元1连接端面51相互紧密贴合；

7、钻：按图纸钻工艺台阶孔；

8、精车：根据工艺要求精车至尺寸；

9、钻、铣：钻出轴装孔6及圆弧，倒角，并铣槽，翻身装夹铣圆角及倒角；

10、钳：去毛刺，倒角。

本实用新型在设计时充分利用计算机辅助设计工具，建立基于结构与传热耦合理论的数字化分析平台。建立数字化分析平台，对不同结构的制动盘进行各种制动工况下的热量、热变形及不同制动盘结构散热性能进行计算仿真分析，研究制动盘温度变化、温度场分布与制动速度、制动盘结构相互关系，结合实物模拟实验，建立制动盘结构、制动功率与温度变化的数据库，指导制动盘结构优化设计。

本实用新型在摩擦磨损性能研究的基础上，以计算机温度场模拟计算为基本手段，依据实际温度场测量结果作为边界条件确定的验证条件，分析不同速度/压力条件下摩擦表面温度，依据材料温度和组织之间的关系，分析材料摩擦磨损特性的热衰退机理，提出基于改善摩擦磨损特性的摩擦温度场主动控制技术路线；开展微观热应力研究，分析材料发生热疲劳磨损的机理，提出磨损主动控制策略；进行摩擦副宏观热应力场研究，分析摩擦热疲劳裂纹萌生、扩展的基本规律及其与材料组织的关系，提出提高制动盘热疲劳开裂抗力的技术路线和基于安全运行的制动盘裂纹尺寸、形态的控制标准；依据热耗散机制，提出改善制动器热性能的制动器结构设计原则及其改进策略。综合研究材料导热能力、高温弱化特性、摩擦磨损特性及疲劳裂纹的萌生与扩展特性，从配副整体角度提出制动配副材料进一步优化设计方案。

本实用新型的制动盘单元1为整体结构，采用高纯净和微合金化技术开发出耐冷热疲劳制动盘材料，利用计算机模拟、材料试样性能试验、可视化铸造技术，最终实现制动盘材料的高性能化；以计算机模拟仿真技术为手段，实现制动盘结构创新设计；通过制动盘/闸片的材料性能试验、1∶1动力台制动试验和装车试验，最终制备出满足时速200公里以上高速列车制动性能要求的盘形制动摩擦付，实现钢制动盘的规模化生产。

在完成制动盘样件研制的基础上，开展制动盘的批量生产能力研究，通过优化材料工业化生产工艺、制动盘加工工艺，确定适合工业化批量生产的制动盘生产流程，从而形成制动盘的批量生产能力，满足时速200公里以上高速列车对制动盘的需求。

Claims (5)

1.一种高速列车轴装式制动盘，其特征是它包括两个半圆环形的制动盘单元(1)，两个制动盘单元(1)连接为一整体的圆环形制动盘，所述制动盘单元(1)一侧设有半圆环型的制动盘面(2)，制动盘单元(1)上位于制动盘面(2)内缘处设有轴装孔凹台(61)，轴装孔凹台(61)背侧设有轴装孔凸台(60)，轴装孔凸台(60)内设有轴装孔(6)；制动盘单元(1)另一侧设有交替排列的第一径向肋片(3)和第二径向肋片(4)，制动盘单元(1)两底端各设有一个径向连接肋片(5)，径向连接肋片(5)上设有连接孔(50)，径向连接肋片(5)底端为连接端面(51)；两个制动盘单元(1)通过各自的两个连接端面(51)连接。

2.根据权利要求1所述的高速列车轴装式制动盘，其特征是所述第一径向肋片(3)与轴装孔(6)的中心线在同一直线上，第一径向肋片(3)与轴装孔凸台(60)连为一体。

3.根据权利要求1所述的高速列车轴装式制动盘，其特征是所述第一径向肋片(3)与第二径向肋片(4)之间形成开放的散热通道(7)。

4.根据权利要求1所述的高速列车轴装式制动盘，其特征是所述第一径向肋片(3)与径向连接肋片(5)之间形成开放的散热通道(7)。

4. 根据权利要求1所述的高速列车轴装式制动盘，其特征是所述制动盘单元(1)上第一径向肋片(3)的数量为6个。

5.根据权利要求1所述的高速列车轴装式制动盘，其特征是所述制动盘单元(1)上第二径向肋片(4)的数量为5个。

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