具有强制散热筋的高速列车制动盘的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有强制散热筋的高速列车制动盘，包括具有盘体摩擦面和盘体背面的盘体，在盘体上设置有盘体中孔和散热筋，所述散热筋为圆弧条状结构，该散热筋的圆弧半径R与盘体外径D之比R/D=0.4～0.6；散热筋的入流角β1=0～15°，散热筋的排流角β2=25～35°；相邻两散热筋之间形成通风槽，在该通风槽的底部设有通至盘体摩擦面的散热孔；所述散热筋的高度B2与盘体的厚度B1之比B2/B1=1.0～1.2。本实用新型的制动盘能实现散热空气场的强制引导，散热速度快，整体强度高，广泛适用于各类高速列车的制动系统中。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及高速列车制动装置，尤其涉及高速列车制动装置中的制动盘。 具有强制散热筋的高速列车制动盘
【背景技术】
[0002] 随着列车运行速度的提高，列车的制动功率和制动温升也越来越高。由于盘式制 动在制动功率、减少车轮踏面热损害等方面较其它摩擦制动形式具有显著的优势而得到广 泛的应用，盘式制动已成为高速列车最终实现停车所必不可少的基本制动方式。
[0003] 盘式制动是借助制动盘与闸片之间的摩擦获得制动力，一旦产生摩擦，制动盘和 闸片间接触摩擦部位的温度就上升，并且车辆速度越快温升就越高。制动盘受摩擦发热后， 温度升高不仅会造成接触摩擦表面的烧蚀，而且摩擦副相互作用产生的热应力还会造成制 动盘的热蠕变和热疲劳损坏。
[0004] 实用新型专利申请（申请号201110244664. 9)公开了一种高速列车制动盘结构，该 高速列车制动盘包括盘体，以及位于盘体上的摩擦面和内侧面。出于成型工艺和盘体强度 的考虑，该实用新型专利申请在盘体内侧面上还设有第一径向板状散热筋和第二径向板状 散热筋，其散热性能则主要通过材料组份和径向板状散热筋来实现。虽然该结构的散热盘 能够通过径向散热盘取得一定的散热效果，但其径向板状散热筋对制动盘周围空气的搅动 散热，更多的是依赖围绕制动装置周围的空气涡流，涡漩流动的热空气扩散范围和扩散速 度都十分有限，尤其是当高速列车运行速度在300km/h上时，这种制动盘的散热速度总是 小于摩擦温升，使高速列车的制动装置总是处于热负荷较大的恶劣工况中，容易导致高速 列车制动装置的加快失效或提前失效。鉴于此如何使制动盘能够高效散热，以提高制动盘 使用寿命是当前需要解决的技术问题。 实用新型内容
[0005] 针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具 有强制散热筋的高速列车制动盘，它能通过对制动盘周围空气强制引导，加快摩擦热的快 速扩散，避免摩擦盘温升过高。
[0006] 为了解决上述技术问题，本实用新型的具有强制散热筋的高速列车制动盘，包括 具有盘体摩擦面和盘体背面的盘体，在盘体上设置有盘体中孔和散热筋，所述散热筋为圆 弧条状结构，该散热筋的圆弧半径R与盘体外径D之比R/D=0. 4?0. 6 ;散热筋的入流角 0?15°，散热筋的排流角02=25?35° ;相邻两散热筋之间形成通风槽，在该通风 槽的底部设有通至盘体摩擦面的散热孔；所述散热筋的高度Β2与盘体的厚度Β1之比Β2/ Β1=1· 0 ?1. 2。
[0007] 在上述结构中，由于散热筋呈圆弧条状结构，相邻散热筋之间形成了同样呈圆弧 槽形结构的通风槽，这种圆弧凸筋结构的散热筋和弧形结构的通风槽，在制动时兼具径向 和切向等多方向的气流强制导向功能，引导制动盘体侧面空气沿径向、切向甚至轴向向盘 体外快速扩散流动，形成能高速流经散热筋侧面和通风槽槽底的空气流场，实现了对制动 盘进行强制持续的通风散热，加快摩擦制动热量的扩散。又由于在本实用新型中散热筋圆 弧半径与盘体外径之比R/D选择在0. 4?0. 6之间，以及散热盘入流角β 1=0?15°，排流 角β 2=25?35°，大量试验证明这些参数的选择，对高速列车行驶速度在200?400km/h 时散热筋所形成泵风通风效率最高，空气更换流动最快，流经通风槽的气体流动更加顺畅， 盘外冷空气能高效地从通风槽口进入到槽内，并带着大量摩擦热由槽外端而流出，使大部 位摩擦热以热对流方式传递到周围空间，形成合理的空气流动场和高效的散热效果。还由 于本实用新型优选了散热筋高度和盘体厚度比例，有利于摩擦热的快速扩散，实现了制动 盘导风效率和制作安装工艺综合效果；过低的散热筋高度不能达到有效的泵风通风效果， 形成不成合理的空气扩散场，而过高的散热筋又明显影响通风槽槽底表面的空气流速，且 增加了散热筋的成型工艺难度，加大了制动盘的安装空间。本实用新型中还在通风槽槽底 设置有通至盘体摩擦面的散热孔，该散热孔不仅能直接将摩擦面产生的热量带至通风槽而 随空气流动散发，而且能起到较好的排粉效果，从而具有高而稳定的摩擦系数；反复的试验 证明，本实用新型对高速列车能有针对性地强化盘体表面空气的导向和流动，比现有制动 盘散热面积增加30%左右，制动功率提高12%左右，且本实用新型制作工艺合理，安装维修 方便，结构强度高，使用寿命长。
[0008] 本实用新型的优选实施方式，所述散热筋圆弧半径R与盘体外径D之比R/D=0. 5 ; 散热筋入流角=10°，散热筋的排流角β2=30°，散热筋的高度B2与盘体厚度B1之比 Β2/ Bl=l.l。该结构的制动盘各参数更加协调合理，对于高速列车制动散热效果更理想。
[0009] 在所述盘体背面上设有安装孔凸台，在安装孔凸台上设有安装孔。
[0010] 所述通风槽的槽口宽度为40mm?50mm。
[0011] 所述散热筋的截面形状为矩形或梯形。
[0012] 所述盘体采用整体结构或分体结构。
【专利附图】
【附图说明】
[0013] 下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型具有强制散热筋的高速列车制动盘 作进一步详细说明。
[0014] 图1是本实用新型具有强制散热筋的高速列车制动盘的主视结构示意图；
[0015] 图2是图1所示制动盘的左视结构示意图。
[0016] 图中，1 一盘体、2-散热筋、3-安装孔凸台、4一盘体中孔、5-通风槽、6-安装孔、 7-散热孔、8-盘体摩擦面、9 一盘体背面。
【具体实施方式】
[0017] 如图1、图2所示的具有强制散热筋的高速列车制动盘，该高速列车制动盘包括呈 圆盘状的盘体1，盘体1具有盘体摩擦面8以及位于盘体摩擦8相对一侧的盘体背面9,在 盘体背面9上均匀地分布有8个安装孔凸台3,在安装孔凸台3上设置有安装孔6,在盘体 1的中心位置还设有盘体中心孔4,盘体1的外径D=695mm，盘体中心孔4的内径为378mm， 安装孔6的直径为15mm。
[0018] 在盘体背面9上均匀分布有48根散热筋2,相邻两根散热筋2沿盘体圆周方向间 隔7. 5°，散热筋2为凸出盘体背面9的呈圆弧条状结构，其截面形状为矩形；其矩形散热 筋2的筋顶宽为20mm，高度为25mm。散热筋2所在圆的圆弧半径R=293mm，该圆弧半径R与 盘体外径D之比R/D=293/695=0. 42,该结构尺寸综合考虑了盘体大小、高速列车运行速度 和散热效率。位于散热筋2外端的排流角β2 =30°，散热筋2内端的入流角βι =10°，排 流角β2为散热筋圆弧面外端点的切线与该端点所在盘体半径间的夹角，入流角为散热 筋2圆弧面内端点的切线与该端点所在盘体半径间的夹角。两根相邻散热筋2之间形成通 风槽5,试验证明通风槽5的槽口宽度选择在4(T50mm之间其有较好的通风流速和散热速 度，在每一通风槽5的底部均设有3个通至盘体摩擦面8的散热孔7,散热孔7内径为15_。
[0019] 盘体厚度Bl=24mm，散热筋2的高度B2=25mm，盘体1及其上的散热筋由整体铸造 而成，散热筋高度B2与盘体厚度B1之比为B2/ Bl=l. 04。
[0020] 本实用新型 申请人:通过1 :1制动动力试验台对制动盘进行大量实际试验和空气 流场的分析证明，制动盘的散热效果与列车行驶速度和制动盘结构直接关联，目前 申请人: 尚未发现业界有相关的研究和报送。经使用和研究分析显示，当列车行驶速度在200km/ h?400km/h时，盘体1上的散热筋圆弧半径R与盘体1外径D之比应优先选择在R/D=0. 4? 0. 6之间，散热筋入流角β 1=0?15°，散热筋排流角β 2=25?35° ;散热筋高度B2与盘 体厚度Β1之比优先选择在Β2/ Bl=l. 0?1. 2。
[0021] 除此之外，本实用新型的制动盘体不限于由整体铸造而成的整体结构，还可以是 分体组装的分体结构，如制动盘由二块盘块或四块盘块拼装组合而成。通风槽5槽底的散 热孔7也不限于在槽底均布，应根据盘体摩擦热场不等距地分布，同一通风槽5中的散热孔 7也不限于3个，而应根据实际使用和结构情况确定，安装孔凸台3既有增强安装孔周边强 度的作用，也有盘体安装定位的功能，因此既可在每一安装孔凸台3上设有安装孔6,也可 有选择地在安装凸台3上设置安装孔6。
【权利要求】
1. 一种具有强制散热筋的高速列车制动盘，包括具有盘体摩擦面（8)和盘体背面（9) 的盘体（1)，在盘体（1)上设置有盘体中孔（4)和散热筋（2)，其特征在于：所述散热筋（2) 为圆弧条状结构，该散热筋（2)的圆弧半径R与盘体（1)外径D之比R/D=0. 4?0. 6 ;散热 筋（2)的入流角0?15°，散热筋（2)的排流角β2=25?35° ;相邻两散热筋（2)之 间形成通风槽（5 )，在该通风槽（5 )的底部设有通至盘体摩擦面（8 )的散热孔（7 );所述散热 筋（2)的高度Β2与盘体（1)的厚度Β1之比Β2/Β1=1· 0?1. 2。
2. 根据权利要求1所述的具有强制散热筋的高速列车制动盘，其特征在于：所述散热 筋（2)圆弧半径R与盘体（1)外径D之比R/D=0.5;散热筋（2)入流角βι =10°，散热筋 (2)的排流角β2=30°，散热筋（2)的高度Β2与盘体（1)厚度Β1之比Β2/ Β1=1· 1。
3. 根据权利要求1所述的具有强制散热筋的高速列车制动盘，其特征在于：在所述盘 体背面（9)上设有安装孔凸台（3)，在安装孔凸台（3)上设有安装孔（6)。
4. 根据权利要求1所述的具有强制散热筋的高速列车制动盘，其特征在于：所述通风 槽（5)的槽口宽度为40mm?50_。
5. 根据权利要求1所述的具有强制散热筋的高速列车制动盘，其特征在于：所述散热 筋（2)的截面形状为矩形或梯形。
6. 根据权利要求1所述的具有强制散热筋的高速列车制动盘，其特征在于：所述盘体 (1)采用整体结构或分体结构。
【文档编号】F16D65/847GK203868196SQ201420188334
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】周晚林, 胡谦, 韦红余, 马玉龙, 刘银纬, 高大可 申请人:南京中盛铁路车辆配件有限公司, 南京航空航天大学