CN111577798A - 一种制动盘及轨道车辆的车轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制动盘，其包括安装面、摩擦面以及贯穿所述安装面和摩擦面的若干安装通孔，所述若干安装通孔间隔分布在一个分布圆的圆周上；其特征在于，所述制动盘还包括有位于所述摩擦面上的两道环形凹槽，两道所述环形凹槽与所述分布圆的圆心相同，且其中一道所述环形凹槽的直径大于所述分布圆的直径，另一道所述环形凹槽的直径小于所述分布圆的直径。本发明还公开了一种轨道车辆的车轮。本发明通过在制动盘的摩擦面上设置环形凹槽，可有效降低制动过程中制动盘摩擦生热引起的制动盘的热应力形变，从而降低螺栓载荷，在降低螺栓载荷的情况下，使得用来固定制动盘的紧固螺栓的数量得以减少，制动盘的安装稳定性也更为可靠。

Description

一种制动盘及轨道车辆的车轮
技术领域
本发明属于轨道车辆制动系统基础制动技术领域，具体为一种制动盘及轨道车辆的车轮。
背景技术
制动盘作为地铁车辆基础制动的重要组成部分，制动盘依靠螺栓紧固安装在车辆转向架车轮上，其不仅受振动、制动扭矩、离心力等载荷影响，还受制动热载荷（热应力）的影响，为保证安装紧固的可靠性，一方面采用了特殊处理的紧固螺栓，一方面安装足够数量的紧固螺栓（对于地铁车辆车轮直径一般为840mm，制动盘组装采用12套螺栓紧固安装以及6个定位销定位功能结构，对于机车车辆车轮直径一般为1250mm，制动盘组装采用18套螺栓紧固安装以及6个定位销定位功能结构，且螺栓安装孔独立于定位销安装孔）。同时，由于这种特种螺栓不仅价格高昂，而且一旦制动盘进行了再拆装均会导致紧固螺栓的报废，因此，需要提供一种较少螺栓安装数量的制动盘，不仅能够使用较少的螺栓安装数量，降低生产成本，也能提高生产效率。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种制动盘，采用该制动盘，可以消减制动盘上的热应力，能有效减少制动盘紧固件安装的数量，降低生产成本，提升生产效率。具体技术方案如下。
一种制动盘，其包括安装面、摩擦面以及贯穿所述安装面和摩擦面的若干安装通孔，所述若干安装通孔间隔分布在一个分布圆的圆周上；其特征在于，所述制动盘还包括有位于所述摩擦面上的两道环形凹槽，两道所述环形凹槽与所述分布圆的圆心相同，且其中一道所述环形凹槽的直径大于所述分布圆的直径，另一道所述环形凹槽的直径小于所述分布圆的直径。
进一步地，所述安装通孔的数量为6，相互之间间隔60°圆心角。
进一步地，所述环形凹槽与所述安装通孔在所述制动盘径向上的间距为S，其中：10mm≤S≤15mm。
进一步地，所述环形凹槽的深度为D，其中D≥d+5，d为所述制动盘的可用磨耗厚度。
另外，本发明还涉及一种轨道车辆的车轮，所述车轮包括车轮本体和安装于所述车轮本体两侧面的两个上述的制动盘，所述车轮本体开设有若干个贯穿两侧面的车轮通孔，所述车轮通孔中设置有定位套筒，所述定位套筒的两个端部分别凸出于所述车轮本体的两侧面，所述定位套筒的端部与所述制动盘的安装通孔相配合实现所述制动盘在所述车轮本体侧面上的定位；两个所述制动盘通过螺栓夹紧安装于所述车轮本体的两侧面，所述螺栓贯穿所述定位套筒，其中所述螺栓的螺栓头位于其中一个所述制动盘的安装通孔中，所述螺栓的螺母位于另一个所述制动盘的安装通孔中。
进一步地，所述定位套筒与所述车轮通孔过盈配合。
进一步地，所述定位套筒的两个端部的外径小于所述定位套筒中部的外径。
进一步地，所述螺栓上还套接有安装套筒，所述安装套筒的一端抵接于所述其中一个制动盘的安装通孔，另一端抵接于所述螺栓头。安装套筒的设置有利于调整螺栓头的位置。
本发明通过在制动盘的摩擦面上设置环形凹槽，可有效降低制动过程中制动盘摩擦生热引起的制动盘的热应力形变，从而降低螺栓载荷，在降低螺栓载荷的情况下，使得用来固定制动盘的紧固螺栓的数量得以减少，制动盘的安装稳定性也更为可靠；取消了现有技术中单独设置的定位销，利用定位套筒实现螺栓联接结构与定位销两个功能的合并，定位套筒一个功能是定位导向作用，定位套筒与车轮本体过盈配合安装，便于制动盘与车轮本体正确导向安装；另一个功能为螺栓联接，定位套筒的空心通孔便于螺栓的贯通紧固。采用本发明的轨道车辆的车轮，能够减少制动盘安装用的螺栓数量，减少车轮本体的开孔数量，有利于提高车轮的生产效率。
附图说明
图1为本发明的制动盘的示意图；
图2为车轮本体的示意图；
图3为车轮正面示意图；
图4是车轮截面示意图；
图5是没有环形凹槽的制动盘有限元分析示意图；
图6是具有环形凹槽的制动盘有限元分析示意图。
图中：1-车轮本体、2-制动盘、2.1-摩擦面、2.2-安装面、3-螺栓、4-螺母、5-定位套筒、6-安装套筒、7-环形凹槽、8-安装通孔、9-车轮通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
参见图1，制动盘2包括安装面2.2、摩擦面2.1以及贯穿安装面2.2和摩擦面2.1的6个安装通孔8，6个安装通孔8间隔分布在一个分布圆的圆周上；制动盘2还包括有位于摩擦面2.1上的两道环形凹槽7，两道环形凹槽7与分布圆的圆心相同，且其中一道环形凹槽7的直径大于分布圆的直径，另一道环形凹槽7的直径小于分布圆的直径。
优选地，环形凹槽7与安装通孔8在制动盘径向上的间距为S，其中： 10mm≤S≤15mm。
优选地，环形凹槽7的深度为D，其中D≥d+5，d为制动盘的可用磨耗厚度。环形凹槽7的截面形状呈U型，环形凹槽7的宽度为5mm。
参见图1-4，本发明还涉及一种轨道车辆的车轮，车轮包括车轮本体1和安装于车轮本体1两侧面的两个上述的制动盘1。
车轮本体1的轮辋和轮毂之间采用直辐板连接，直辐板上开设有有6个贯穿两侧面的车轮通孔9，车轮通孔9中设置有定位套筒5，定位套筒5与车轮通孔9过盈配合，定位套筒5的两个端部分别凸出于车轮本体1的两侧面，定位套筒5的端部与制动盘1的安装通孔8相配合实现制动盘2在车轮本体1侧面上的定位，定位套筒5的端部的外径等于或小于安装通孔8与之配合部分的内径；两个制动盘2通过螺栓3夹紧安装于车轮本体1的两侧面，螺栓3贯穿定位套筒5，其中螺栓3的螺栓头位于其中一个制动盘2的安装通孔8中，螺栓的螺母4位于另一个制动盘2的安装通孔8中。
优选地，定位套筒5的两个端部的外径小于定位套筒中部的外径。这样便于定位套筒5与车轮通孔9过盈配合安装。
优选地，螺栓3上还套接有安装套筒6，安装套筒6的一端抵接于其中一个制动盘的安装通孔8，另一端抵接于螺栓头。安装通孔8的内径是变化，靠近摩擦面的一端具有较大的内径，便于螺栓头或螺母的放入，靠近安装面的一端具有与定位套筒5端部外径相配合的内径，靠近安装面的一端往摩擦面的方向的部分具有最小的内径，该最小内径的部分用来抵接安装套筒6（螺栓头）或者螺母4。
图5、图6为通过有限元分析模拟制动盘的热变形量的示意图，图5为没有环形凹槽的制动盘，图6为具有环形凹槽的制动盘。制动盘在制动过程中，由于制动盘和闸片的相互摩擦，将列车动能转化为摩擦热能。随着摩擦副持续摩擦，热量（温度）的在制动盘体上进行累积与传递，在制动盘不同区域温度不断的提高。图5-6中示意了制动盘在制动过程中热量累积后的热应力振幅，图6中右上角数字代表的是受热应力产生的形变量，越靠近制动盘中心热变形量越大。从上图5和图6的对比可以看出，对于制动盘，增加环形凹槽有利于降低制动盘的热变形，从而降低了螺栓载荷。
需要说明的是，虽然实施例中以6个车轮通孔9和6个安装通孔8为例，但是本发明的方案并不限于6个安装通孔，本领域技术人员可以根据具体的情况来增加或减少其数量。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种制动盘，其包括安装面（2.2）、摩擦面（2.1）以及贯穿所述安装面（2.2）和摩擦面（2.1）的若干安装通孔（8），所述若干安装通孔（8）间隔分布在一个分布圆的圆周上；其特征在于，所述制动盘（2）还包括有位于所述摩擦面（2.1）上的两道环形凹槽（7），两道所述环形凹槽（7）与所述分布圆的圆心相同，且其中一道所述环形凹槽（7）的直径大于所述分布圆的直径，另一道所述环形凹槽（7）的直径小于所述分布圆的直径。
2.根据权利要求1所述的一种制动盘，其特征在于，所述安装通孔（8）的数量为6，相互之间间隔60°圆心角。
3.根据权利要求1所述的一种制动盘，其特征在于，所述环形凹槽（7）与所述安装通孔（8）在所述制动盘径向上的间距为S，其中： 10mm≤S≤15mm。
4.根据权利要求1所述的一种制动盘，其特征在于，所述环形凹槽（7）的深度为D，其中D≥d+5，d为所述制动盘的可用磨耗厚度。
5.一种轨道车辆的车轮，所述车轮包括车轮本体（1）和安装于所述车轮本体（1）两侧面的两个如权利要求1-4任意一项所述的制动盘（2），所述车轮本体（1）开设有若干个贯穿两侧面的车轮通孔（9），所述车轮通孔（9）中设置有定位套筒（5），所述定位套筒（5）的两个端部分别凸出于所述车轮本体（1）的两侧面，所述定位套筒（5）的端部与所述制动盘（2）的安装通孔（8）相配合实现所述制动盘（2）在所述车轮本体（1）侧面上的定位；两个所述制动盘（2）通过螺栓（3）夹紧安装于所述车轮本体（1）的两侧面，所述螺栓（3）贯穿所述定位套筒（5），其中所述螺栓（3）的螺栓头位于其中一个所述制动盘（2）的安装通孔（8）中，所述螺栓（3）的螺母（4）位于另一个所述制动盘（2）的安装通孔（8）中。
6.根据权利要求5所述的一种轨道车辆的车轮，其特征在于，所述定位套筒（5）与所述车轮通孔（9）过盈配合。
7.根据权利要求5所述的一种轨道车辆的车轮，其特征在于，所述定位套筒（5）的两个端部的外径小于所述定位套筒（5）中部的外径。
8.根据权利要求5所述的一种轨道车辆的车轮，其特征在于，所述螺栓（3）上还套接有安装套筒（6），所述安装套筒（6）的一端抵接于所述其中一个制动盘（2）的安装通孔（8），另一端抵接于所述螺栓头。
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