CN109236901B - 高速列车轮装制动盘 - Google Patents

Abstract

本发明属于列车制动装置技术领域，具体涉及一种高速列车轮装制动盘。其包括内侧盘体、外侧盘体，内侧盘体、外侧盘体通过定位销轴与车轮腹板实现初定位；内侧盘体的套筒孔内插设有内侧拼接式套筒，外侧盘体的套筒孔内插设有外侧拼接式套筒，内侧拼接式套筒与外侧拼接式套筒之间设置有预锁紧机构，内侧盘体、外侧盘体通过预锁紧机构与车轮腹板实现预锁紧；内侧拼接式套筒、外侧拼接式套筒上对应设置有螺栓安装孔，内侧盘体、外侧盘体通过螺栓与车轮腹板实现终锁紧。相比传统制动盘，本发明大大降低了螺栓断裂的风险，且即使螺栓断裂，拼接式套筒仍然可以将内侧盘体和外侧盘体压在车轮的腹板上，可靠性更高。

Description

高速列车轮装制动盘

技术领域

本发明属于列车制动装置技术领域，具体涉及一种高速列车轮装制动盘。

背景技术

目前，国内CRH系列动车组以及“复兴号”动车组全部采用盘型制动方式，其中动力车全部安装轮装制动盘。既有的动车组轮装制动盘主要是由内侧盘体、外侧盘体、定位销和紧固件构成；盘体为具有散热筋结构的圆环并在散热筋侧圆环靠近中部有6个等圆周分布的滑槽，靠近中部还有12个等圆周分布的螺栓孔；定位销为实心轴，并在圆柱轴两端的圆柱面沿轴向方向对称铣削一定深度，铣削完后的两个平面与圆柱中心线对称分布；在与制动盘接触的车轮腹板上，对应盘体螺栓孔和滑槽的位置加工出12个等圆周分布的螺栓孔和6个等圆周分布的定位销孔；组装制动盘时，先将6个定位销依次插入到车轮定位销孔中，然后将盘体螺栓孔和车轮螺栓孔对齐后，将盘体安装在车轮上，同时保证定位销两端铣削平面插入到盘体滑槽里，最后将螺栓依次穿入盘体螺栓孔和车轮螺栓孔并固定。

列车施加制动时，盘体摩擦面和闸片之间相互摩擦并产生制动摩擦扭矩，制动摩擦扭矩通过盘体和定位销传递到车轮上，从而实现列车的制动功能。

在制动过程中，摩擦产生的热能主要聚集在盘体摩擦面中部，并传递到盘体内部及内外侧，盘体受热后会沿着摩擦面的法向方向膨胀，由于盘体摩擦面中部温度高于内外侧温度，导致盘体中部热膨胀量大于内外侧的热膨胀量，盘体会产生中部鼓起的翘曲变形。盘体发生翘曲变形的过程中，内外侧的散热筋会向中部弯曲，就会划伤与散热筋接触的车轮腹板。制动盘经多年运用后，拆解检查发现，与盘体内外侧散热筋接触的车轮腹部有明显的沟槽，对应的盘体内外侧散热筋也有明显的划痕。沟槽深度达到一定程度后，车轮和制动盘就会被强制报废，大大增加了动车组的运用维护成本。此外，盘体发生翘曲变形会拉伸螺栓，螺栓受到很大的拉伸应力，螺栓容易断裂，螺栓一旦断裂，盘体就会和车轮腹板脱离，有可能造成很严重的安全事故。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种安全系数高、结构稳定的高速列车轮装制动盘。

为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：高速列车轮装制动盘，包括安装于车轮内外两侧的内侧盘体、外侧盘体，所述内侧盘体、外侧盘体均为具有散热筋结构的圆环；

在盘体中部圆上位于散热筋侧等圆周分布有滑槽，在小于盘体中部圆的分布圆上均匀分布有盘体内周套筒孔，在大于盘体中部圆的分布圆上均匀分布有盘体外周套筒孔；在与盘体接触的车轮腹板上，对应盘体内周套筒孔、盘体外周套筒孔和滑槽的位置分别加工有车轮内周套筒孔、车轮外周套筒孔和定位销孔；

所述内侧盘体、车轮腹板与外侧盘体之间设置有与定位销孔对应的定位销轴，所述定位销轴穿过所述定位销孔并插入所述滑槽内，所述内侧盘体、外侧盘体通过定位销轴与车轮腹板实现初定位；

所述内侧盘体的盘体内周套筒孔和盘体外周套筒孔内分别插设有内侧拼接式套筒，所述外侧盘体的盘体内周套筒孔和盘体外周套筒孔内分别插设有外侧拼接式套筒，所述内侧拼接式套筒与对应的外侧拼接式套筒之间设置有预锁紧机构，所述内侧盘体、外侧盘体通过预锁紧机构与车轮腹板实现预锁紧；

所述内侧拼接式套筒、外侧拼接式套筒上对应设置有螺栓安装孔，所述螺栓安装孔内穿设螺栓，所述内侧盘体、外侧盘体通过螺栓与车轮腹板实现终锁紧。

作为优选的技术方案，所述预锁紧机构包括设置于内侧拼接式套筒端部的间隔均匀排布的内侧拼接齿；所述外侧拼接式套筒相邻于内侧拼接式套筒的端部设置有能够与所述内侧拼接齿相对应咬合的外侧拼接齿；所述内侧拼接式套筒和外侧拼接式套筒上还分别沿轴向设置有间隔均匀排布的通槽；所述内侧拼接齿和外侧拼接齿拼接咬合后，所述内侧拼接式套筒和外侧拼接式套筒上的通槽相对齐；

还包括插入对齐的通槽内以防止所述内侧拼接式套筒和外侧拼接式套筒相对错动的插条。

作为优选的技术方案，所述盘体内周套筒孔间隔60°均匀排布，所述盘体外周套筒孔亦间隔60°均匀排布，且相邻的盘体内周套筒孔和盘体外周套筒孔间隔30°排布；所述滑槽间隔60°均匀排布。

作为优选的技术方案，车轮内周套筒孔分布圆直径比盘体内周套筒孔分布圆直径大1～2mm，车轮外周套筒孔分布圆直径比盘体外周套筒孔分布圆直径大1～2mm，车轮定位销孔分布圆直径与盘体中部圆直径相等。

作为优选的技术方案，所述内侧拼接齿或外侧拼接齿截面形状为扇形，且间隔120°均匀排布；所述内侧拼接齿或外侧拼接齿扇形截面的两个侧面的夹角为60°。

作为优选的技术方案，所述通槽的截面形状为扇形，通槽扇形截面的两个侧面夹角为30°，拼接齿和通槽间隔排布且相邻的拼接齿和通槽之间的夹角为60°

作为优选的技术方案，盘体内周套筒孔分布圆直径与盘体中部圆直径的差值为a，盘体外周套筒孔分布圆直径与盘体中部圆直径的差值为b，且a＝b。

作为优选的技术方案，a或b的值为20mm～40mm。

作为优选的技术方案，所述定位销轴为实心圆柱轴，并在轴两端的圆柱面沿轴向方向对称铣削一定深度，铣削完后的两个平面与圆柱中心线对称分布；所述定位销轴的中部设有环形凹槽，所述环形凹槽里设有O型圈。

由于采用上述技术方案，本发明具有至少以下有益效果：

(1)本发明通过内侧拼接式套筒和外侧拼接式套筒，将内侧盘体和外侧盘体压在车轮的腹板上，克服了传统制动盘必须通过较大的螺栓初始预紧力将盘体压在车轮腹板的弱点，相比传统制动盘的螺栓初始预紧力，新型制动盘所需要的螺栓初始预紧力很小。另外，制动盘在制动过程中会产生巨大的摩擦热量，盘体受热后会沿着摩擦面法向方向向外膨胀，传统制动盘的螺栓会被大大拉伸，产生很大的拉伸应力；而新型制动盘的拼接式套筒可以克服大部分盘体法向热膨胀量，螺栓拉伸量要小很多。因此，相比传统制动盘，新型制动盘螺栓拉伸应力幅值以及初始应力值要小很多，从而延长了螺栓的寿命，降低了螺栓断裂的风险；

(2)本发明通过内侧拼接式套筒和外侧拼接式套筒，即使螺栓断裂，拼接式套筒仍然可以将内侧盘体和外侧盘体压在车轮的腹板上，盘体也不会像传统制动盘那样脱离车轮造成严重的安全事故，因此新型轮装制动盘的可靠性更高；

(3)本发明通过改进螺栓的分布形式，制动过程中，盘体内侧的散热筋在内侧螺栓的压力作用下可以减小向中部弯曲的变形量；盘体外侧的散热筋在外侧螺栓的压力作用下可以减小向中部弯曲的变形量，最终将降低盘体产生的中部鼓起的翘曲变形。盘体翘曲变形减小后，盘体受到的结构应力和螺栓受到的拉应力将随之减小，从而提高了制动盘的使用寿命，尤其是螺栓的使用寿命；

(4)本发明可以减小盘体内外侧散热筋的变形量，改善制动盘与车轮腹部的接触状态，避免由于盘体内外侧散热筋向中部弯曲变形量太大导致划伤车轮腹板进而使车轮被强制报废的问题，车轮的使用寿命也将提高，大大降低了动车组的运用维护成本。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例的局部装配结构示意图；

图2是本发明实施例中盘体的结构示意图；

图3是本发明实施例中车轮的结构示意图；

图4是本发明实施例中内侧拼接式套筒的结构示意图；

图5是图4中A-A的剖面示意图；

图6是本发明实施例中外侧拼接式套筒的结构示意图；

图7是图6中B-B的剖面示意图

图8是本发明实施例中插条的主视示意图；

图9是插条的侧视示意图；

图10是本发明实施例中定位销轴的装配示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

实施例

如图1至图10所示，高速列车轮装制动盘，包括内侧盘体11、外侧盘体12，所述内侧盘体11、外侧盘体12均为具有散热筋结构的圆环；内侧盘体11和外侧盘体12分别位于车轮腹板81的内侧和外侧，且两侧平面分别是摩擦面13和散热筋面14；参考图2和图10，在盘体中部圆19上位于散热筋侧等圆周分布有6个滑槽15，在小于盘体中部圆的分布圆上均匀分布6个盘体内周套筒孔16，在大于盘体中部圆的分布圆上均匀分布有6个盘体外周套筒孔17；参考图3，在与盘体接触的车轮腹板81上，对应盘体内周套筒孔、盘体外周套筒孔和滑槽的位置分别加工有车轮内周套筒孔82、车轮外周套筒孔83和定位销孔86；

盘体内周套筒孔分布圆18直径与盘体中部圆19直径差值和盘体外周套筒孔分布圆110直径与盘体中部圆19直径差值相等，且差值为20mm～40mm；盘体内周套筒孔16和盘体外周套筒孔17全部间隔60°均匀排布，且相邻的盘体内周套筒孔16和盘体外周套筒孔17间隔30°排布；盘体套筒孔台阶111的厚度是t。

所述内侧盘体11、车轮腹板81与外侧盘体12之间设置有与定位销孔对应的定位销轴4，所述定位销轴4穿过所述定位销孔并插入所述滑槽15内(参考图10)，所述内侧盘体11、外侧盘体12通过定位销轴4与车轮腹板81实现初定位；

参考图1，所述内侧盘体11的盘体内周套筒孔16和盘体外周套筒孔17内分别插设有内侧拼接式套筒21，所述外侧盘体12的盘体内周套筒孔和盘体外周套筒孔内分别插设有外侧拼接式套筒22，所述内侧拼接式套筒21与对应的外侧拼接式套筒22之间设置有预锁紧机构，所述内侧盘体11、外侧盘体12通过预锁紧机构与车轮腹板81实现预锁紧；所述内侧拼接式套筒21、外侧拼接式套筒22上对应设置有螺栓安装孔，所述螺栓安装孔内穿设螺栓6，所述内侧盘体11、外侧盘体12通过螺栓6、螺母7与车轮腹板81实现终锁紧。

参考图4至图7，所述预锁紧机构包括设置于内侧拼接式套筒21端部的间隔均匀排布的内侧拼接齿28；所述外侧拼接式套筒22相邻于内侧拼接式套筒的端部设置有能够与所述内侧拼接齿28相对应咬合的外侧拼接齿29；所述内侧拼接式套筒21和外侧拼接式套筒22上还分别沿轴向设置有间隔均匀排布的通槽27；所述内侧拼接齿28和外侧拼接齿29拼接咬合后，所述内侧拼接式套筒和外侧拼接式套筒上的通槽27相对齐；参考图8和图9，还包括插入对齐的通槽27内以防止所述内侧拼接式套筒21和外侧拼接式套筒22相对错动的插条3。

再参考图4至图7，内侧拼接式套筒21、外侧拼接式套筒22均呈T型，包括大端部23、小端部24、通孔25、拼接齿(内侧拼接齿28、外侧拼接齿29)和通槽27，其中，内侧拼接齿28(锐角通槽210开口朝向套筒外径方向)，外侧拼接齿29(锐角通槽210开口朝向套筒内径方向)，其他形状、尺寸相同。

拼接齿在小端部24上间隔120°均匀排布，截面形状为扇形，拼接齿扇形截面两个侧面211的夹角相等且为60°，内侧拼接齿28和外侧拼接齿29的锐角通槽210开口角度相同，内侧拼接齿扇形截面内径213与通孔25直径相同，外侧拼接齿扇形截面外径214与小端部截面圆212直径相同。

通槽27贯穿大端部23和小端部24，间隔120°均匀排布，通槽27截面形状为扇形，通槽扇形截面两个侧面215夹角为30°，拼接齿和通槽27间隔排布且相邻的拼接齿和通槽27之间的夹角为60°。

内侧拼接式套筒21、外侧拼接式套筒22的总长度相同且为L1,拼接齿的长度为L2，小端部24长度为H，内侧拼接式套筒21、外侧拼接式套筒22拼合完成后，套管之间的夹紧长度为2H+L2。

参考图8和图9，插条3横截面为扇形，插条扇形截面两个侧面31夹角为30°，插条两侧平面31与套筒通槽两侧平面215间隙配合；插条扇形截面两个圆弧半径差(d1-d2)小于拼接式套筒通槽扇形截面两个圆弧半径差(D1-D2)，插条扇形截面最小圆弧半径d2大于拼接式套筒通槽扇形截面最小圆弧半径D2，插条长度L3且<(2L1-L2)。

参考图10，定位销轴4为实心圆柱轴，并在轴两端的圆柱面沿轴向方向对称铣削一定深度，铣削完后的两个平面41与圆柱中心线对称分布。定位销轴的中部设有环形凹槽42，凹槽里有O型圈5。

上述轮状制动盘中，车轮内周套筒孔分布圆84直径比盘体内周套筒孔分布圆18直径大1～2mm，车轮外周套筒孔分布圆85直径比盘体外周套筒孔分布圆110直径大1～2mm，车轮定位销孔分布圆87直径与盘体中部圆19直径相等。车轮腹板81的厚度是f，为了保证组装后内侧盘体11、外侧盘体11-2和车轮腹板81紧密贴合，需要保证套管之间的夹紧长度(2H+L2)不大于盘体套筒孔台阶之间的距离(f+2t)。

组装制动盘时，先将O形圈5安装在定位销轴的环形凹槽42里，再将组装好的定位销轴依次插入到车轮定位销孔86里，定位销圆柱面43与车轮定位销孔86属于间隙配合；将盘体内周套筒孔16和车轮内周套筒孔82对齐后，将内侧盘体11和外侧盘体12分别安装在车轮腹板81的内侧和外侧，同时保证定位销两端铣削平面41插入到盘体滑槽15里；将内侧拼接式套筒21、外侧拼接式套筒22分别插入到内侧盘体的套筒孔里和外侧盘体的套筒孔里，初始安装套筒时，内侧拼接齿28和外侧拼接齿29错开60°安装，此时内侧拼接齿28和外侧拼接齿29相互嵌合，然后固定内侧拼接式套筒21，将外侧拼接式套筒22旋转60°，保证内侧拼接齿28和外侧拼接齿29完全拼合在一起，内侧拼接齿28和外侧拼接齿29拼合完成后，内侧拼接式套筒21、外侧拼接式套筒22的通槽27将会完全对齐，将插条3插入到通槽27里，插入插条3后，内侧拼接式套筒21、外侧拼接式套筒22不会发生相对错动。内侧拼接式套筒21、外侧拼接式套筒22和插条3安装完成后，再将螺栓6穿过拼接套筒通孔25并用螺母7固定。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域内的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.高速列车轮装制动盘，包括安装于车轮内外两侧的内侧盘体、外侧盘体，所述内侧盘体、外侧盘体均为具有散热筋结构的圆环；其特征在于：

在盘体中部圆上位于散热筋侧等圆周分布有滑槽，在小于盘体中部圆的分布圆上均匀分布有盘体内周套筒孔，在大于盘体中部圆的分布圆上均匀分布有盘体外周套筒孔；在与盘体接触的车轮腹板上，对应盘体内周套筒孔、盘体外周套筒孔和滑槽的位置分别加工有车轮内周套筒孔、车轮外周套筒孔和定位销孔；

所述内侧盘体、车轮腹板与外侧盘体之间设置有与定位销孔对应的定位销轴，所述定位销轴穿过所述定位销孔并插入所述滑槽内，所述内侧盘体、外侧盘体通过定位销轴与车轮腹板实现初定位；

所述内侧盘体的盘体内周套筒孔和盘体外周套筒孔内分别插设有内侧拼接式套筒，所述外侧盘体的盘体内周套筒孔和盘体外周套筒孔内分别插设有外侧拼接式套筒，所述内侧拼接式套筒与对应的外侧拼接式套筒之间设置有预锁紧机构，所述内侧盘体、外侧盘体通过预锁紧机构与车轮腹板实现预锁紧；

所述内侧拼接式套筒、外侧拼接式套筒上对应设置有螺栓安装孔，所述螺栓安装孔内穿设螺栓，所述内侧盘体、外侧盘体通过螺栓与车轮腹板实现终锁紧；

所述预锁紧机构包括设置于内侧拼接式套筒端部的间隔均匀排布的内侧拼接齿；所述外侧拼接式套筒相邻于内侧拼接式套筒的端部设置有能够与所述内侧拼接齿相对应咬合的外侧拼接齿；所述内侧拼接式套筒和外侧拼接式套筒上还分别沿轴向设置有间隔均匀排布的通槽；所述内侧拼接齿和外侧拼接齿拼接咬合后，所述内侧拼接式套筒和外侧拼接式套筒上的通槽相对齐；

还包括插入对齐的通槽内以防止所述内侧拼接式套筒和外侧拼接式套筒相对错动的插条。

2.如权利要求1所述的高速列车轮装制动盘，其特征在于:所述盘体内周套筒孔间隔

60°均匀排布，所述盘体外周套筒孔亦间隔60°均匀排布，且相邻的盘体内周套筒孔和盘体外周套筒孔间隔30°排布；所述滑槽间隔60°均匀排布。

3.如权利要求2所述的高速列车轮装制动盘，其特征在于:车轮内周套筒孔分布圆直径比盘体内周套筒孔分布圆直径大1～2mm，车轮外周套筒孔分布圆直径比盘体外周套筒孔分布圆直径大1～2mm，车轮定位销孔分布圆直径与盘体中部圆直径相等。

4.如权利要求1所述的高速列车轮装制动盘，其特征在于：所述内侧拼接齿或外侧拼接齿截面形状为扇形，且间隔120°均匀排布；所述内侧拼接齿或外侧拼接齿扇形截面的两个侧面的夹角为60°。

5.如权利要求4所述的高速列车轮装制动盘，其特征在于：所述通槽的截面形状为扇形，通槽扇形截面的两个侧面夹角为30°，拼接齿和通槽间隔排布且相邻的拼接齿和通槽之间的夹角为60°。

6.如权利要求1所述的高速列车轮装制动盘，其特征在于：盘体内周套筒孔分布圆直径与盘体中部圆直径的差值为a，盘体外周套筒孔分布圆直径与盘体中部圆直径的差值为b，且a＝b。

7.如权利要求6所述的高速列车轮装制动盘，其特征在于:a或b的值为20mm～40mm。

8.如权利要求1所述的高速列车轮装制动盘，其特征在于：所述定位销轴为实心圆柱轴，并在轴两端的圆柱面沿轴向方向对称铣削一定深度，铣削完后的两个平面与圆柱中心线对称分布；所述定位销轴的中部设有环形凹槽，所述环形凹槽里设有O型圈。