专利名称：一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘的制作方法
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。
背景技术：
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， 整体盘的结构不均勻性、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。
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。
具体实施例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。—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
4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0 675mm，摩擦面内径 ①428mm，法兰内径①250mm。十七个柱状散热筋12均布在摩擦盘0 632mm的圆上，每两个之间的中心角为 10°，截面轮廓为。22mm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①550mm的圆上，两者之间的中心角为60°，截 面轮廓为0 22mm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①560mm，①417. 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①504mm，①300mm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①560mm，①443mm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①640mm，①322mm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 —侧以R5圆角过渡连接，另一侧以8°的斜面连 接，三个①25mm的通孔均勻分布于装配法兰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”。
权利要求
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) 3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)。
全文摘要
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。
文档编号F16D65/84GK101865223SQ20101019944
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月7日 优先权日2010年6月7日
发明者李卫京, 李志强, 杨智勇, 王金华, 陈跃, 韩建民 申请人:北京交通大学