轴装制动盘的制作方法

本发明涉及一种轨道交通车辆制动装置，特别是一种制动盘。

背景技术：

随着轨道交通的迅速发展，盘形制动因其相对于踏面制动具有摩擦性能稳定、吸收能量大、散热性能好及对踏面损坏小等优点，越来越多地运用于轨道交通车辆基础制动装置中。

制动盘作为盘形基础制动装置的重要组成部分，在车辆制动过程发挥重要作用。

车辆制动过程，基础制动装置施加作用时，制动夹钳动作并推动制动闸片作用于制动盘，通过制动盘与闸片的摩擦作用，将车辆动能转化为摩擦热能释放，从而实现车辆制动。

制动过程，制动盘承受闸片施加的制动扭矩作用，制动盘连接件承受闸片通过盘面传递而来的制动扭矩，因此，对制动盘连接件的紧固性能及可靠性要求较高。并且，制动盘由于受热负荷作用，盘体发生受热膨胀变形，盘体沿径向发生向外膨胀。制动盘设计中，若考虑了制动扭矩传递，且实现对连接件的保护结构，同时最大限度地释放热变形，降低连接结构的应力水平，则可综合提高制动盘的运用可靠性。

中国专利申请号为200720042504.5、名为《轴装制动盘》的文献公开的制动盘的盘体、隔圈与毂仅通过螺栓连接，一旦螺栓连接失效，则制动扭矩无法传递，螺栓将直接承受剪切力。

中国专利申请号为201020546642.9、名为《尤其用于轨道车辆的制动盘》的文献公开的制动盘通过在连接爪上增设滑动杆，在一定程度上使毂对盘体的径向约束作用得以释放，但其周向制动扭矩的传递仍仅通过螺栓连接实现。

同时，为最大限度地减小热负荷对制动盘的影响，轴装结构的制动盘的两片摩擦环之间一般均布置有用于通风散热用的散热筋。车辆制动过程，随着车辆运动，制动盘与空气发生强烈的对流换热，从而将制动过程产生的热能释放到空气中去，减少热负荷对制动盘的作用。因此，散热筋结构的布置对其通风散热性能具有重要的影响。并且，由于热负荷的作用，制动盘产生热应力，在热应力的作用下，制动盘发生变形。通过计算，制动盘最外圈部位的两片摩擦环的变形量最大，因此最外圈散热筋承受巨大拉应力的作用，并产生拉伸变形。制动盘长期服役过程，外圈散热筋在交变拉应力的作用下，极易发生裂纹及断裂失效问题，影响产品使用及行车安全。

中国专利申请号为201220450881.3、名为《一种新型高速列车用强散热制动盘》的文献公开的一种制动盘在摩擦面的轴向设有数条对称的排粉槽，制动盘反面排列的散热筋上设置有贯穿散热筋及排粉槽的通风槽，其所述设计对机加工要求较高，工艺实现难度较大，且盘面开设排粉槽也增加了盘面应力源。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种连接可靠性高、通风散热性能好的轴装制动盘。

实现本发明目的的技术方案是：一种轴装制动盘，包括盘体、毂、隔圈、滑块、定位键、垫片、螺栓及螺母，所述盘体包括两片摩擦环、连接在两片摩擦环之间的多个散热筋和位于摩擦环内圈且沿圆周方向上布置的若干个连接爪，所述多个散热筋沿摩擦环的径向由内向外呈多圈布置，其中较内圈的散热筋的截面积小于与其相邻的较外圈的散热筋的截面积，较内圈的单个散热筋的截面中心位于与其相邻的较外圈的两个散热筋之间的径向对称线上，内、外圈的散热筋的外壁之间形成多个弧线形的通风散热通道，所述盘体的每个连接爪上均具有径向的盘体滑块槽及盘体螺栓孔，盘体滑块槽的两侧面为盘体滑块传力面，所述毂具有法兰，法兰上布置有与盘体滑块槽相对应的毂上滑块槽，毂上滑块槽中开有毂上螺栓孔，毂上滑块槽的侧面为毂上滑块传力面，毂的外圆面上开有毂上定位键槽，所述滑块具有滑块传力面和滑块孔，所述滑块装在相应的盘体滑块槽和毂上滑块槽中，滑块的滑块传力面与盘体滑块传力面及毂上滑块传力面配合，所述隔圈上具有与盘体螺栓孔及毂上螺栓孔相对应的隔圈螺栓孔，隔圈的内孔侧设有与毂的毂上定位键槽相对应的隔圈定位键槽，隔圈的内孔套置在毂的外圆上，所述定位键插在相应的隔圈定位键槽和毂上定位键槽中，定位键的侧面与隔圈定位键槽的径向侧面及毂上定位键槽的径向侧面配合，所述螺栓松配合地依次穿过相应的毂上螺栓孔、滑块孔、盘体螺栓孔和隔圈螺栓孔并且通过垫片及螺母锁定。

所述散热筋的截面均为圆形。

每圈散热筋均在圆周方向均布。

所述盘体的连接爪沿圆周方向上均布。

最内圈的每个散热筋均位于相应的两个连接爪之间。

除最内圈散热筋和最外圈散热筋之外的各圈散热筋的数量相等，最外圈散热筋的数量少于与其相邻的内圈的散热筋的数量，最内圈散热筋的数量少于与其相邻的外圈的散热筋的数量。

所述滑块与盘体滑块槽及毂上滑块槽小间隙配合，滑块的高度小于与之配合的盘体滑块槽及毂上滑块槽的深度之和。

所述毂的毂上定位键槽及隔圈的隔圈定位键槽均为1个或对称分布的2个。

所述定位键的高度小于与之配合的毂上定位键槽及隔圈定位键槽的深度之和。

所述盘体的盘体螺栓孔的位置圆直径略小于毂的毂上螺栓孔、隔圈的隔圈螺栓孔及滑块组装后滑块孔的位置圆直径。

采用上述结构后，本发明在螺栓连接失效、螺栓连接的拧紧力无法克服制动力时，盘体产生周向转动，从而盘体的盘体滑块槽的侧面与滑块传力面贴合，从而将制动力传递至滑块，带动滑块发生周向滑动，当滑块的滑块传力面与毂的毂上滑块槽的侧面接触时，则进一步将制动力传递至毂上，从而实现螺栓连接失效时制动力的传递。由于螺栓松配合地穿过滑块的滑块孔中，且通过结构设计及尺寸公差保证螺栓连接失效，盘体带动滑块周向滑动，滑块的滑块传力面与毂的毂上滑块槽贴合时，螺栓杆部与盘体、滑块及毂上的螺栓孔不接触，因而，其制动力不传递至螺栓，螺栓的杆部在周向上不会受到剪切力作用。

当盘体受到热负荷作用时，由于盘体的盘体滑块槽、毂的毂上滑块槽均沿径向延伸，且滑块的滑块传力面的方向与盘体滑块槽及毂上滑块槽开槽方向一致，因而盘体受热发生变形时，其形变方向与滑块的滑块传力面及盘体滑块槽、毂上滑块槽的方向一致，即盘体沿着设计的盘体滑块槽及毂上滑块槽方向发生径向滑动，而不会与滑块发生干涉，径向释放变形不受约束，不对螺栓产生额外的应力作用。同时，由于所述盘体的盘体螺栓孔的位置圆直径略小于毂的毂上螺栓孔、隔圈的隔圈螺栓孔及滑块组装后滑块孔的位置圆直径，即盘体螺栓孔的所在中心线位于毂的毂上螺栓孔、隔圈的隔圈螺栓孔及滑块组装后滑块孔所在中心线的更靠近中心一侧，盘体发生径向膨胀变形时，盘体螺栓孔沿径向向外膨胀发生变形，从而其中心与毂的毂上螺栓孔、隔圈的隔圈螺栓孔及滑块的滑块孔的中心更为接近，从而保证螺栓的杆部在周向上不会受到剪切力作用。

由于设计的较内圈的散热筋的截面积小于与其相邻的较外圈的散热筋的截面积，因此靠近盘体外径的最外圈散热筋的截面积最大，其结构强度最高，允许承受的热应力也较大，因而可提高最外圈散热筋的结构强度及抗裂性能。同时，其截面积最大，铸造成型性能更优，铸造过程产生的铸造缺陷更少，铸件的结构应力也更低。由于较内圈的单个散热筋的截面中心位于与其相邻的较外圈的两个散热筋之间的径向对称线上，因此，在径向方向上避开每圈散热筋直径方向最大值，增加散热筋在径向方向上的布置数量及散热筋直径。由于内、外圈的散热筋的外壁之间形成多个弧线形的通风散热通道，在制动过程中，其与空气的强迫对流，可有效提高制动盘的通风散热性能。同时，散热筋的布置保证了制动盘铸造后清砂以及热处理后喷丸处理的通道通畅，便于清砂及喷丸处理作业。定位键可保证隔圈在组装过程与毂的周向定位，同时保证隔圈螺栓孔与毂上螺栓孔的同轴，保证了隔圈及螺栓组装时的定位安装精度，且易于操作安装。

附图说明

以下结合附图给出的实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的轴装制动盘的结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是本发明中的毂、隔圈、滑块及定位键的安装示意图；

图4是本发明中的盘体的截面示意图。

具体实施方式

如图1、2、3、4所示，本发明的轴装制动盘，包括盘体1、毂2、隔圈3、滑块4、定位键5、垫片6、螺栓7及螺母8，所述盘体1包括两片摩擦环1-1、连接在两片摩擦环1-1之间的多个散热筋1-2和位于摩擦环1-1内圈且沿圆周方向上布置的若干个连接爪1-7，所述多个散热筋1-2沿摩擦环1-1的径向由内向外呈多圈布置，其中较内圈的散热筋1-2的截面积小于与其相邻的较外圈的散热筋1-2的截面积，较内圈的单个散热筋1-2的截面中心位于与其相邻的较外圈的两个散热筋1-2之间的径向对称线上，内、外圈的散热筋1-2的外壁之间形成多个弧线形的通风散热通道1-6，所述盘体1的每个连接爪1-7上均具有径向的盘体滑块槽1-8及盘体螺栓孔1-9，盘体滑块槽1-8的两侧面为盘体滑块传力面1-10，所述毂2具有法兰2-5，法兰2-5上布置有与盘体滑块槽1-8相对应的毂上滑块槽2-1，毂上滑块槽2-1中开有毂上螺栓孔2-2，毂上滑块槽2-1的侧面为毂上滑块传力面2-3，毂2的外圆面上开有毂上定位键槽2-4，所述滑块4具有滑块传力面4-1和滑块孔4-2，所述滑块4装在相应的盘体滑块槽1-8和毂上滑块槽2-1中，滑块4的滑块传力面4-1与盘体滑块传力面1-10及毂上滑块传力面2-3配合，所述隔圈3上具有与盘体螺栓孔1-9及毂上螺栓孔2-2相对应的隔圈螺栓孔3-1，隔圈3的内孔侧设有与毂2的毂上定位键槽2-4相对应的隔圈定位键槽3-2，隔圈3的内孔套置在毂2的外圆上，所述定位键5插在相应的隔圈定位键槽3-2和毂上定位键槽2-4中，定位键5的侧面5-1与隔圈定位键槽3-2的径向侧面及毂上定位键槽2-4的径向侧面配合，所述螺栓7松配合地依次穿过相应的毂上螺栓孔2-2、滑块孔4-2、盘体螺栓孔1-9和隔圈螺栓孔3-1并且通过垫片6及螺母8锁定。

如图4所示，所述散热筋1-2的截面均为圆形。

如图4所示，每圈散热筋1-2均在圆周方向均布。

如图4、2所示，所述盘体1的连接爪1-7沿圆周方向上均布。

如图4所示，最内圈的每个散热筋1-2均位于相应的两个连接爪1-7之间。

如图4所示，除最内圈散热筋1-2和最外圈散热筋1-2之外的各圈散热筋1-2的数量相等，由于放置铸造标识的需要，需要中心对称地去除若干根最外圈散热筋1-2，因而最外圈散热筋1-2的数量少于与其相邻的较内圈的散热筋1-2的数量。而最内圈散热筋1-2则由于内圈布置连接爪1-7的原因，其位置被均布的连接爪1-7占据，从而导致最内圈散热筋1-2的数量少于与其相邻的较外圈的散热筋1-2的数量。如图2、3、4所示，所述滑块4与盘体滑块槽1-8及毂上滑块槽2-1小间隙配合，滑块4的高度小于与之配合的盘体滑块槽1-8及毂上滑块槽2-1的深度之和。

如图2所示，所述毂2的毂上定位键槽2-4及隔圈3的隔圈定位键槽3-2均为1个或对称分布的2个。

如图2所示，所述定位键5的高度小于与之配合的毂上定位键槽2-4及隔圈定位键槽3-2的深度之和。

如图2、3、4所示，所述盘体1的盘体螺栓孔1-9的位置圆直径略小于毂2的毂上螺栓孔2-2、隔圈3的隔圈螺栓孔3-1及滑块4组装后滑块孔4-2的位置圆直径。位置圆是指盘体、毂、隔圈及组装后滑块等零件上均布的螺栓孔中心所组成的中心圆。

如图1、2、3、4所示，本发明在使用过程中，当螺栓7连接失效、螺栓连接的拧紧力无法克服制动力时，盘体1产生周向转动，从而盘体1的盘体滑块槽1-8的侧面与滑块传力面4-1贴合，从而将制动力传递至滑块4，带动滑块4发生周向滑动，当滑块4的滑块传力面4-1与毂2的毂上滑块传力面2-3的侧面接触时，则进一步将制动力传递至毂2上，从而实现螺栓7连接失效时制动力的传递。由于螺栓7松配合地穿过滑块4的滑块孔4-1，且通过结构设计及尺寸公差保证在螺栓7连接失效时盘体1带动滑块4周向滑动，滑块4的滑块传力面4-1与毂2的毂上滑块槽2-1贴合时，螺栓7杆部与盘体1、滑块4及毂上螺栓孔2-2不接触，因而，其制动力不传递至螺栓7，螺栓7的杆部在周向上不会受到剪切力作用，从而形成对螺栓连接的有效保护，提高了螺栓连接的可靠性。

盘体1受到热负荷作用时，由于盘体1上的盘体滑块槽1-8、毂2的毂上滑块槽2-1均沿径向延伸，且滑块4的滑块传力面4-1的方向与盘体滑块槽1-8及毂上滑块槽2-1开槽方向一致，因而盘体1受热发生变形时，其形变方向与滑块4上的滑块传力面4-1及盘体滑块槽1-8、毂上滑块槽2-1的方向一致，即盘体1沿着设计的盘体滑块槽1-8及毂上滑块槽2-1发生径向滑动，而不会与滑块4发生干涉，径向释放变形不受约束，不对螺栓7产生额外的应力作用。同时，由于所述盘体1的盘体螺栓孔1-9的位置圆直径略小于毂2的毂上螺栓孔2-2、隔圈3的隔圈螺栓孔3-1及滑块4组装后滑块孔4-2的位置圆直径，即盘体螺栓孔1-9的所在中心线位于毂2的毂上螺栓孔2-2、隔圈3的隔圈螺栓孔3-1及滑块4组装后滑块孔4-2所在中心线的更靠近盘体中心一侧，盘体1发生径向膨胀变形时，盘体螺栓孔1-9沿径向向外膨胀发生变形，从而其中心与毂2的毂上螺栓孔2-2、隔圈3的隔圈螺栓孔3-1及滑块4的滑块孔4-2的中心更为接近，从而保证螺栓7的杆部在周向上不会受到剪切力作用。

定位键5可保证隔圈3在组装过程与毂2的周向定位，同时保证隔圈螺栓孔3-1与毂上螺栓孔2-2的同轴，保证了隔圈3及螺栓7组装时的定位安装精度，且易于操作安装。