CN110552981B - 新型轨道车辆轴装制动盘 - Google Patents

Abstract

本发明属于轨道车辆制动装置技术领域，具体涉及一种新型轨道车辆轴装制动盘。其包括盘体、盘毂和压环；所述盘体包括内侧摩擦环、外侧摩擦环、多个散热筋和三组间隔设置的盘体法兰齿组；每组盘体法兰齿组分别设有套筒孔和盘体螺栓孔，所述套筒孔内套装有套筒；所述盘毂具有两组间隔设置的盘毂法兰齿组，分别为盘毂内侧法兰齿组和盘毂外侧法兰齿组；每组盘毂法兰齿组分别设有滑槽和盘毂螺栓孔；所述滑槽内安装有滑块，所述套筒的一端穿入滑块通孔内。本发明通过三组盘体法兰齿组和两组盘毂法兰齿组的配合，完全约束了盘体的横向自由度，极大减小了盘体振动所产生的横向振动幅值，螺栓不会承受弯矩，延长了螺栓的寿命，降低了螺栓断裂的风险。

Description

新型轨道车辆轴装制动盘

技术领域

本发明属于轨道车辆制动装置技术领域，具体涉及一种新型轨道车辆轴装制动盘。

背景技术

目前，轨道车辆轴装制动盘主要是由盘体、盘毂、压环和紧固件构成。盘体由两片摩擦环、多个散热筋和多个等圆周分布的法兰齿组成：摩擦环是具有一定厚度的实体圆环，用于与闸片进行摩擦并吸收摩擦产生的热量；散热筋是近似于圆柱形或椭圆柱形的实体，按照一定的排列规则分布在两个摩擦环之间，用于连接两个摩擦环和对外散热；法兰齿是中间带有螺栓孔的法兰，法兰齿等圆周分布在两个摩擦环之间且分布在同一个平面上，用于连接盘体和盘毂。盘毂具有与盘体法兰齿数量相等的法兰齿，法兰齿也是中间带有螺栓孔且等圆周分布在同一个平面上，盘毂用于将制动盘固定在车轴上。压环是具有一定厚度的整体式圆环且等圆周分布着多个螺栓孔。

组装制动盘时，将盘体、盘毂和压环上的螺栓孔对齐，然后穿入螺栓和螺母固定；制动盘组装完成后，通过压装的方式将制动盘固定在车轴上。列车施加制动后，制动盘盘体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毂传递到车轴上，从而实现列车的制动功能。

在试验验证阶段，通常会对制动盘进行振动冲击试验，用于模拟制动盘的实际运用振动工况。试验结果显示，制动盘在做横向振动试验时，螺栓会在螺栓头位置处断裂；在线路条件比较恶劣的兰新线上，制动盘也多次发生螺栓断裂或者丢失的现象。为了找到螺栓断裂的原因，对在试验过程中和线路上断裂的螺栓进行了理化分析及断口宏观和光学显微镜分析，认为螺栓断裂是因为盘体在横向振动过程中，盘体的横向振动幅值过大，导致螺栓承受弯矩，螺栓发生弯曲疲劳断裂。

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盘体横向振动幅值小且对盘体的横向约束不依赖于紧固件的新型轨道车辆轴装制动盘，该新型制动盘的螺栓不承受弯矩。

为实现上述技术目的，本发明采用以下的技术方案：

新型轨道车辆轴装制动盘，包括盘体、盘毂和压环；其中：

所述盘体包括内侧摩擦环、外侧摩擦环、多个散热筋和三组间隔设置的盘体法兰齿组；内侧摩擦环和外侧摩擦环均为具有一定厚度的实体圆环；散热筋是近似于圆柱形或椭圆柱形的实体；三组盘体法兰齿组分别为盘体内侧法兰齿组、盘体中间法兰齿组和盘体外侧法兰齿组；每组盘体法兰齿组分别设有套筒孔和盘体螺栓孔，所述套筒孔内套装有套筒，套筒中心具有贯穿的通孔；

所述盘毂具有两组间隔设置的盘毂法兰齿组，分别为盘毂内侧法兰齿组和盘毂外侧法兰齿组；每组盘毂法兰齿组分别设有滑槽和盘毂螺栓孔；所述滑槽内安装有滑块，所述滑块中心具有贯穿的通孔，所述套筒的一端穿入滑块通孔内；

所述压环包括内侧压环和外侧压环，内侧压环与盘体内侧法兰齿组接触，外侧压环与盘体外侧法兰齿组接触；内侧压环和外侧压环上分别设有压环螺栓孔；

还包括作为紧固件的螺栓和螺母，螺栓依次穿过压环螺栓孔、套筒通孔、盘毂螺栓孔、盘体螺栓孔后，用螺母将盘体、盘毂和压环固定连接在一起。

作为优选的技术方案，每组盘体法兰齿组均由9个等圆周分布且分布在同一个平面的盘体法兰齿组成；每个盘体法兰齿的厚度相等，三组盘体法兰齿组之间的距离相等；盘体中间法兰齿组的法兰齿位于盘体的中间位置。

作为优选的技术方案，每组盘毂法兰齿组均由9个等圆周分布且分布在同一个平面的盘毂法兰齿组成；每个盘毂法兰齿的厚度相等，厚度优选为15mm～20mm；两组盘毂法兰齿组之间的距离等于盘体中间法兰齿的厚度。

作为优选的技术方案，所述盘体法兰齿的厚度与盘毂法兰齿的厚度相等。

作为优选的技术方案，每组盘体法兰齿有3个套筒孔和6个盘体螺栓孔，套筒孔间隔120°均匀排布，相邻的套筒孔和盘体螺栓孔间隔40°排布；套筒孔分布圆直径与盘体螺栓孔分布圆直径相等且比盘毂螺栓孔分布圆直径小1mm～2mm。

作为优选的技术方案，每个套筒孔直径相等且等于套筒的外径；每个盘体螺栓孔直径相等且等于套筒的内径。

作为优选的技术方案，每组盘毂法兰齿有3个滑槽和9个盘毂螺栓孔；滑槽间隔120°均匀排布，盘毂螺栓孔间隔40°均匀排布，滑槽两个侧面与盘毂螺栓孔的中心线对称分布。

作为优选的技术方案，每个滑槽宽度相等且等于滑块的宽度；每个滑槽深度相等且等于滑块的厚度；滑槽的开槽方向背对盘体中间法兰齿组；滑块通孔直径与套筒外径相等。

作为优选的技术方案，内侧压环和外侧压环上分别分布着9个压环螺栓孔，压环螺栓孔间隔40°均匀排布；压环螺栓孔分布圆直径比盘毂螺栓孔分布圆直径小1mm～2mm；压环螺栓孔直径比盘毂螺栓孔直径大1mm～2mm。

作为优选的技术方案，所述套筒是圆柱轴状结构，套筒外径与盘体套筒孔直径相等，套筒内径与盘体螺栓孔直径相等，套筒长度等于盘体法兰齿厚度和滑块厚度之和。

由于采用上述技术方案，本发明具有至少以下有益效果：

(1)本发明提供的新型轴装制动盘，通过三组盘体法兰齿组和两组盘毂法兰齿组的配合，完全约束了盘体的横向自由度。制动盘经过振动试验测试，试验结果显示：新型制动盘的盘体横向振动幅值大大低于原制动盘的幅值，因此新型制动盘可以极大减小由于盘体在运用过程中的振动所产生的横向振动幅值，螺栓不会承受弯矩，从而延长了螺栓的寿命，降低了螺栓断裂的风险；

(2)通过采用套筒和滑块的安装方式，盘体承受的制动摩擦扭矩可以通过套筒和滑块的作用传递到盘毂上，因此，套筒和滑块可以保证盘体和盘毂不会因为制动摩擦扭矩过大而出现相对转动的问题，制动盘的制动性能安全可靠；即使列车发生紧急制动和停放制动叠加的故障工况，巨大的制动摩擦扭矩也不会导致盘体和盘毂发生相对转动；

(3)制动过程中盘体与闸片摩擦会产生大量的热，热量被盘体吸收后，盘体会产生径向膨胀，此外热量还会以热传导的方式从盘体传递到盘毂上，由于传递的热量有限，盘体与盘毂之间必然存在轻微的径向位移。径向位移产生后，安装在盘体套筒孔里的套筒会随着盘体径向膨胀，由于套筒插入到滑块的通孔里，滑块也会随着套筒在盘毂滑槽里产生径向膨胀，整个过程，制动盘内部不会由于盘体与盘毂之间发生径向位移而产生内部约束力从而提高制动盘的使用寿命；

(4)由于通常情况下压环受热后相对于盘毂会产生1mm～2mm的径向膨胀量，因此本发明中压环螺栓孔分布圆直径比盘毂螺栓孔分布圆直径小1mm～2mm，压环螺栓孔直径比盘毂螺栓孔直径大1mm～2mm，由于压环螺栓孔分布圆直径比盘毂螺栓孔分布圆直径小且压环螺栓孔直径比盘毂螺栓孔直径大，即使压环相对于盘毂产生径向膨胀，螺栓也不会受到弯矩。

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是本发明实施例的侧视结构示意图；

图2是本发明实施例的剖面结构示意图；

图3是盘体的侧视结构示意图；

图4是盘体的剖面结构示意图；

图5是盘毂的侧视结构示意图；

图6是盘毂的剖面结构示意图；

图7是压环的侧视结构示意图；

图8是压环的剖面结构示意图；

图9是滑块的侧视结构示意图；

图10是滑块的剖面结构示意图；

图11是套筒的侧视结构示意图；

图12是套筒的剖面结构示意图。

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

参考图1和图2，新型轨道车辆轴装制动盘，包括盘体1、盘毂2和压环，所述压环包括内侧压环31和外侧压环32；其中：

参考图3和图4，所述盘体1包括内侧摩擦环11、外侧摩擦环12、多个散热筋13和三组间隔设置的盘体法兰齿组；内侧摩擦环11和外侧摩擦环12均为具有一定厚度的实体圆环；散热筋13是近似于圆柱形或椭圆柱形的实体；三组盘体法兰齿组分别为盘体内侧法兰齿组14、盘体中间法兰齿组15和盘体外侧法兰齿组16；每组盘体法兰齿组均由9个等圆周分布且分布在同一个平面的盘体法兰齿17组成；每个盘体法兰齿17的厚度H1相等，H1为15mm～20mm；盘体中间法兰齿组15的法兰齿位于盘体的中间位置，三组盘体法兰齿组之间的距离都是H2；每组盘体法兰齿有3个套筒孔18和6个盘体螺栓孔19，套筒孔18间隔120°均匀排布，相邻的套筒孔18和盘体螺栓孔19间隔40°排布；套筒孔分布圆110直径与盘体螺栓孔分布圆111直径相等且比盘毂螺栓孔24分布圆直径小1mm～2mm，所述套筒孔18内套装有套筒5，参考图11和图12，所述套筒5是圆柱轴状结构，套筒5中心具有贯穿的通孔，即套筒通孔51；每个套筒孔18直径相等且等于套筒5的外径；每个盘体螺栓孔19直径相等且等于套筒5的内径。

参考图5和图6，所述盘毂2具有两组间隔设置的盘毂法兰齿组，分别为盘毂内侧法兰齿组21和盘毂外侧法兰齿组22；每组盘毂法兰齿组均由9个等圆周分布且分布在同一个平面的盘毂法兰齿23组成；每个盘毂法兰齿23的厚度H3相等，且H3＝H2；两组盘毂法兰齿组之间的距离H4，且H4＝H1，优选H1＝H2＝H3＝H4；每组盘毂法兰齿有3个滑槽25和9个盘毂螺栓孔26；滑槽25间隔120°均匀排布，盘毂螺栓孔26间隔40°均匀排布，滑槽两个侧面27与盘毂螺栓孔26的中心线对称分布；滑槽25的宽度都是T1，滑槽25的深度都是T2；滑槽25的开槽方向背对盘体中间法兰齿组15；所述滑槽25内安装有滑块4，参考图9和图10，所述滑块4中心具有贯穿的通孔，即滑块通孔41，所述套筒5的一端穿入滑块通孔41内；滑块4的宽度是T3，且T3＝T1，滑块4的厚度是T4，且T4＝T2，滑块通孔41直径等于套筒5的外径；套筒5的长度是L且等于盘体法兰齿17厚度和滑块4厚度之和，即L＝H1+T4。

参考图7和图8，压环为圆环状，内侧压环31与盘体内侧法兰齿组14接触，外侧压环32与盘体外侧法兰齿组16接触；内侧压环31和外侧压环32上分别设有9个压环螺栓孔33，压环螺栓孔33间隔40°均匀排布；压环螺栓孔分布圆34直径比盘毂螺栓孔分布圆24直径小1mm～2mm；压环螺栓孔33直径比盘毂螺栓孔26直径大1mm～2mm；当压环受热后，即使压环相对于盘毂产生径向膨胀，螺栓也不会受到弯矩。

还包括作为紧固件的螺栓6和螺母7。

参考图1至图12，组装制动盘时，先将滑块4安装在滑槽25里，再将盘毂2安装在盘体1上，初始安装盘毂2时，先将盘毂法兰齿23和盘体法兰齿17错开一定的角度，才能保证盘体中间法兰齿组15可以嵌入到盘毂内侧法兰齿组21和盘毂外侧法兰齿组22中间，然后再将盘毂2旋转一定的角度，保证盘体螺栓孔19和盘毂螺栓孔26对齐，然后将套筒5依次插入到盘体套筒孔18和滑块通孔41里，将内侧压环31和外侧压环32分别从盘毂2的内侧和外侧穿过，并与盘体内侧法兰齿组14和盘体外侧法兰齿组16接触，再将螺栓6依次穿过压环螺栓孔33、套筒通孔51、盘毂螺栓孔26、盘体螺栓孔19，并用螺母7固定即可。

本新型轴装制动盘，通过三组盘体法兰齿组和两组盘毂法兰齿组的配合，完全约束了盘体的横向自由度，可以极大减小由于盘体在运用过程中的振动所产生的横向振动幅值，螺栓不会承受弯矩，从而延长了螺栓的寿命，降低了螺栓断裂的风险；

通过采用套筒5和滑块4的安装方式，盘体承受的制动摩擦扭矩可以通过套筒和滑块的作用传递到盘毂2上，因此，套筒5和滑块4可以保证盘体和盘毂不会因为制动摩擦扭矩过大而出现相对转动的问题，制动盘的制动性能安全可靠；即使列车发生紧急制动和停放制动叠加的故障工况，巨大的制动摩擦扭矩也不会导致盘体和盘毂发生相对转动；

制动过程中盘体与闸片摩擦会产生大量的热，热量被盘体吸收后，盘体会产生径向膨胀，此外热量还会以热传导的方式从盘体传递到盘毂上，由于传递的热量有限，盘体与盘毂之间必然存在轻微的径向位移。径向位移产生后，安装在盘体套筒孔里的套筒5会随着盘体径向膨胀，由于套筒5插入到滑块通孔41里，滑块4也会随着套筒5在盘毂滑槽里产生径向膨胀，整个过程，制动盘内部不会由于盘体1与盘毂2之间发生径向位移而产生内部约束力从而提高制动盘的使用寿命。

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 (10)

1.轨道车辆轴装制动盘，包括盘体、盘毂和压环；所述盘体包括内侧摩擦环、外侧摩擦环、多个散热筋，内侧摩擦环和外侧摩擦环均为具有一定厚度的实体圆环；其特征在于：

还包括三组间隔设置的盘体法兰齿组；三组盘体法兰齿组分别为盘体内侧法兰齿组、盘体中间法兰齿组和盘体外侧法兰齿组；每组盘体法兰齿组分别设有套筒孔和盘体螺栓孔，所述套筒孔内套装有套筒，套筒中心具有贯穿的通孔；

所述盘毂具有两组间隔设置的盘毂法兰齿组，分别为盘毂内侧法兰齿组和盘毂外侧法兰齿组；每组盘毂法兰齿组分别设有滑槽和盘毂螺栓孔；所述滑槽内安装有滑块，所述滑块中心具有贯穿的通孔，所述套筒的一端穿入滑块通孔内；

所述压环包括内侧压环和外侧压环，内侧压环与盘体内侧法兰齿组接触，外侧压环与盘体外侧法兰齿组接触；内侧压环和外侧压环上分别设有压环螺栓孔；

还包括作为紧固件的螺栓和螺母，螺栓依次穿过压环螺栓孔、套筒通孔、盘毂螺栓孔、盘体螺栓孔后，用螺母将盘体、盘毂和压环固定连接在一起。

2.如权利要求1所述的轨道车辆轴装制动盘，其特征在于：每组盘体法兰齿组均由9个等圆周分布且分布在同一个平面的盘体法兰齿组成；每个盘体法兰齿的厚度相等，三组盘体法兰齿组之间的距离相等；盘体中间法兰齿组的法兰齿位于盘体的中间位置。

3.如权利要求2所述的轨道车辆轴装制动盘，其特征在于：每组盘毂法兰齿组均由9个等圆周分布且分布在同一个平面的盘毂法兰齿组成；每个盘毂法兰齿的厚度相等；两组盘毂法兰齿组之间的距离等于盘体中间法兰齿的厚度；。

4.如权利要求3所述的轨道车辆轴装制动盘，其特征在于：所述盘体法兰齿的厚度与盘毂法兰齿的厚度相等。

5.如权利要求4所述的轨道车辆轴装制动盘，其特征在于：每组盘体法兰齿有3个套筒孔和6个盘体螺栓孔，套筒孔间隔120°均匀排布，相邻的套筒孔和盘体螺栓孔间隔40°排布；套筒孔分布圆直径与盘体螺栓孔分布圆直径相等且比盘毂螺栓孔分布圆直径小1mm～2mm。

6.如权利要求4所述的轨道车辆轴装制动盘，其特征在于：每个套筒孔直径相等且等于套筒的外径；每个盘体螺栓孔直径相等且等于套筒的内径。

7.如权利要求4所述的轨道车辆轴装制动盘，其特征在于：每组盘毂法兰齿有3个滑槽和9个盘毂螺栓孔；滑槽间隔120°均匀排布，盘毂螺栓孔间隔40°均匀排布，滑槽两个侧面与盘毂螺栓孔的中心线对称分布。

8.如权利要求4所述的轨道车辆轴装制动盘，其特征在于：每个滑槽宽度相等且等于滑块的宽度；每个滑槽深度相等且等于滑块的厚度；滑槽的开槽方向背对盘体中间法兰齿组；滑块通孔直径与套筒外径相等。

9.如权利要求4所述的轨道车辆轴装制动盘，其特征在于：内侧压环和外侧压环上分别分布着9个压环螺栓孔，压环螺栓孔间隔40°均匀排布；压环螺栓孔分布圆直径比盘毂螺栓孔分布圆直径小1mm～2mm；压环螺栓孔直径比盘毂螺栓孔直径大1mm～2mm。

10.如权利要求4所述的轨道车辆轴装制动盘，其特征在于：所述套筒是圆柱轴状结构，套筒外径与盘体套筒孔直径相等，套筒内径与盘体螺栓孔直径相等，套筒长度等于盘体法兰齿厚度和滑块厚度之和。

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