CN112460170A - 轴装制动盘连接装置以及采用该装置的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种轴装制动盘连接装置，盘体和盘毂上均设有数量相同的等圆周分布的连接部，连接部上均设有安装孔，压板连接部具有与盘体和盘毂连接部上安装孔位置一致的等圆周分布的压板安装孔；盘体和盘毂连接部的安装孔对应重合，空心销连接部插接在安装孔内，压板连接部贴合在连接部盘体外侧，且空心销连接部的压板安装孔套接在空心销连接部的端部柱状结构上，由锁紧螺母连接部将盘体连接部固定在盘毂连接部上。本发明通过增加特殊结构的空心销，保证了制动盘在运用过程中，盘体、压板和盘毂三者之间不会发生周向转动及错位，同时保证了制动盘由于制动时温度的增加或偶然冲击，引起盘体、压板和盘毂径向形变或位移时，降低螺栓断裂引起的行车安全事故的风险。

Description

轴装制动盘连接装置以及采用该装置的车辆

技术领域

本发明涉及一种列车轴装制动盘连接结构，尤其是一种轴装制动盘连接装置以及采用该装置的车辆，属于列车制动装置技术领域。

背景技术

安全和高速是城市轨道交通系统追求的两大目标。轨道交通系统能否安全有效运行，很大程度上，取决于其制动系统的性能。历经数十年的研发、实验及应用表明，盘形基础制动装置摩擦性能稳定、吸收能量大、散热性能好等优点，越来越多地运用于轨道交通车辆基础制动装置中。目前正式运行的时速350公里中国标准动车组，正在研制的时速250公里中国标准动车组及时速160公里动力集中型动车组均采用盘形基础制动装置，其中动车采用轮装基础制动装置，拖车采用轴装基础制动装置，且结构形式基本一致。轴装制动盘通常由制动盘盘体、盘毂、压板以及螺栓紧固件组成，盘体内圈沿径向均布有凸出的连接齿，盘毂外圆周沿径向设有与盘体连接齿对应外凸的连接齿，螺栓依次穿过盘毂连接齿、盘体连接齿、压圈后用螺母紧固。制动过程中，作用于盘体上的制动力矩通过螺栓传递至盘毂上，实现停车制动。

早在2004年由克诺尔-布里姆斯轨道车辆系统有限公司在200480037307.3的专利中公开了尤其用于轨道车辆的制动盘，对制动盘的连接结构中设计了“导销”这一元件来保证制动盘在遭受大的机械和热负荷条件下的可靠性，但并未被国内市场大量采用。随着近几年我国高速动车组的应用，偶有制动盘螺栓发生断裂的案例，随之对制动盘元件连接的研究越来越多。中国专利申请号为201380065893.1的轴装制动盘与连接元件、中国专利申请号为201420492365.6的一种轨道交通用轴装制动盘装置、中国专利申请号为201510432435.8的具有滑块结构的高速列车轴装制动盘以及中国专利申请号为201610763284.9的轴装制动盘中涉及的几种轴装制动盘均是设计类似于由克诺尔-布里姆斯轨道车辆系统有限公司申请的尤其用于轨道车辆的制动盘的发明专利中“导销”的结构对螺栓起到保护作用，减少螺栓断裂风险。但这几种设计中都只对盘毂和盘体接触面可能对螺栓的剪切起到改善作用，并未考虑由于大功率制动或冲击载荷等恶劣工况条件下导致压板与盘体接触面错位对螺栓形成的剪切作用。而且由于盘毂与车轴通过过盈配合装配在一起，而压板与盘毂是间隙配合，仅依靠紧固件与盘体紧固，同样遭受大功率制动或冲击载荷等恶劣工况时，相对于盘毂，压板径向或周向的变形或位移会更大，更容易导致螺栓的失效。另外由于盘毂和压板形变或位移不同，易使螺栓沿轴向倾斜，受到多截面剪切作用导致螺栓失效。螺栓失效案例中同样存在压板端断裂的实例。

在轮装制动盘产品专利中，中国专利申请号为201020546642.9中公开了一种高速列车用轮装制动盘装置，轮装制动盘与车轮之间仅通过螺栓实现定位和连接，制动扭矩也仅通过连接制动盘和车轮的螺栓传递，一旦螺栓连接失效，螺栓将直接承受剪切力，制动极易失效。中国专利申请号为200820124337.3的实用新型专利公开了一种轮装制动盘装置，制动盘与车轮之间的滑动定位销虽然在制动过程中能一定程度上保护螺栓免受周向的剪切力，但不能有效避免制动盘径向方向的剪切力，而且，但随着制动盘磨耗增加，若双侧制动盘出现偏磨、波浪磨耗、翘曲等情况，或者由于夹钳故障导致双侧制动盘受力不均时，车轮两侧的轮装制动盘制动过程中的受力、温升、变形就会出现不一致，易使螺栓沿轴向倾斜，受到多截面剪切作用导致螺栓失效。

此外中国专利申请号201610514981.0轮装式制动盘结构中设计了滑键和传力销来承担由于螺栓副紧固产生的摩擦力不足或失效时通过制动盘克服夹钳产生的制动扭矩，从而保证螺栓连接始终不会直接承受剪切力，提高结构可靠性。该专利较200820124337.3轮装制动盘装置使螺栓能够在免受周向剪切力的同时，一定程度上避免径向的剪切力，但并不能改善双侧制动盘制动过程中的受力、温升、变形不一致条件下造成的螺栓沿轴向倾斜，及避免螺栓因此受到的多截面剪切作用导致失效情况。

发明内容

本发明针对上述提出的技术问题，提出一种轴装制动盘连接装置以及采用该装置的车辆，通过对制动盘结构的改进，将空心销中部和盘体连接齿部设计成腰形结构，平面部分采用过渡配合，保证间隙小于螺栓与螺栓孔的间隙，保证螺栓免受剪切。

本发明解决以上技术问题的技术方案是:提供一种轴装制动盘连接装置，包括盘体、空心销、压板、垫片、锁紧螺母、螺栓和安装在轴上的盘毂，

所述盘体和盘毂上均设有数量相同的等圆周分布的连接部，所述连接部上均设有安装孔，所述压板上具有与所述连接部上安装孔位置一致的等圆周分布的压板安装孔；

所述空心销为两端具有同心阶梯的柱状结构，所述柱状结构的中心具有贯穿通孔，两端部柱状结构外径尺寸小于中部外径尺寸；

所述盘体和盘毂的连接部的安装孔对应重合，所述空心销插接在安装孔内，所述压板贴合在所述盘体外侧，且所述空心销的压板安装孔套接在所述空心销的端部柱状结构上；

所述螺栓由盘毂侧的空心销贯穿通孔穿入，所述螺栓的穿出端上依次设置所述垫片和锁紧螺母，由所述锁紧螺母将所述盘体固定在所述盘毂上。

本发明的进一步限定技术方案，前述的轴装制动盘连接装置，所述盘毂的连接部安装孔和压板上的压板安装孔上设有与所述空心销两端圆柱状结构对应的沉孔槽。

前述的轴装制动盘连接装置，所述盘体和盘毂的连接部的安装孔内间隔设置所述空心销；未设置所述空心销的安装孔内直接通过所述螺栓和锁紧螺母固定相连。

前述的轴装制动盘连接装置，空心销的两端呈圆柱状，所述空心销的中部的两侧面为平面两端为圆弧面的腰形结构。所述空心销中部与所述盘体连接部安装孔的平面接触部分采用过渡配合装配；所述空心销中部与所述盘体连接部安装孔的圆弧部分采用间隙配合装配。

进一步的，前述的轴装制动盘连接装置，所述垫片为蝶形垫片；所述压板与所述盘体和盘毂为同心圆。

一种轴装制动盘连接装置的组装方法，包括如下步骤:

A.将盘体和盘毂连接部的安装孔重叠对位；

B.在盘体的安装孔内间隔插入空心销；

C.在盘毂侧的安装孔内逐个插入螺栓，有空心销的直接插入空心销的通孔内，无空心销的直接插入盘体和盘毂连接部的安装孔内；

D.在螺栓的穿出端上依次安装垫片和锁紧螺母；

E.拧紧锁紧螺母，达到预定扭力完成制动盘的装配。

一种轨道车辆，该轨道车辆中包含有如前述的轴装制动盘连接装置。

本发明有益效果是: 本发明通过增加特殊结构的空心销，保证了制动盘在运用过程中，盘体、压板和盘毂三者之间不会发生周向转动及错位，同时保证了制动盘由于制动时温度的增加或偶然冲击，引起盘体、压板和盘毂径向形变或位移时，元件间产生的剪切力作用于空心销上，使螺栓只受到轴向力的作用，降低螺栓断裂引起的行车安全事故的风险。本发明还改进了原制动盘的结构，将空心销中部和盘体连接齿部设计成腰形结构，腰形结构的平面部分采用过渡配合，保证间隙小于螺栓与螺栓孔的间隙，保证螺栓免受剪切，腰形结构的圆弧部分采用间隙配合，保证间隙大于盘体最大径向形变或位移量，能够保证盘体由于制动时温度引起的膨胀和收缩。

本发明在轮装制动盘中通过增加空心销，保证了制动盘在运用过程中，车轮及双侧轮盘体三者之间不会发生周向转动及错位，同时保证了双侧制动盘在受力、温升、变形不一致条件周向及径向变形趋于一致，元件间产生的剪切力作用于空心销上，保护螺栓轴向保持水平，有效避免因此受到的多截面剪切作用导致螺栓失效情况发生。

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是本发明结构示意图；

图2是本发明结构示意图；

图3是本发明空心销俯视结构示意图；

图4是本发明空心销剖视结构示意图；

图5是本发明盘毂结构示意图；

图6是本发明压板结构示意图；

图7是图5中C-C剖视图；

图8是图6中D-D剖视图。

图中：1. 盘体，2. 空心销，3. 压板，4. 蝶形垫片，5.锁紧螺母，6.螺栓，7. 盘毂，8. 盘体齿上空心销孔，9. 空心销中心孔，10. 空心销上端，11. 空心销下端，12. 盘毂齿上空心销孔，13. 压板上空心销孔。

具体实施方式

本实施例方案提供一种轴装制动盘连接装置，如图1-8所示，包括盘体1、空心销2、压板3、蝶形垫片4、锁紧螺母5、螺栓6和盘毂7。盘体1和盘毂7上各有9个等圆周分布的连接部，每个连接部上都具有安装孔，压板3上同样具有等圆周分布的安装孔。安装孔包括螺栓孔和空心销孔，多个空心销孔与螺栓孔间隔排列。盘体1上的空心销孔8是与盘体连接部上螺栓孔同心的腰形通孔，压板3和盘毂7上的空心销孔是与螺栓孔同心沉孔。空心销2为同心阶梯状结构，中心具有贯穿通孔，两端部为圆柱结构，中部为腰形结构。

本实施例轴装制动盘安装3个空心销2，空心销2为同心阶梯状结构，中心具有贯穿通孔，两端部为圆柱结构，空心销的中部的两侧面为平面两端为圆弧面的腰形结构。盘体1、盘毂7和压板3上的空心销孔间隔120°排布在圆周上。组装时，分别将盘毂7连接部上的空心销孔12与盘体1连接部上的空心销孔8对正，其余螺栓孔对正，将空心销2竖直穿过8，使空心销一端10插入盘毂7连接部上的空心销孔12；依次安装其它两个空心销2。之后将压板上的空心销孔13及螺栓孔与盘体上的空心销孔8及螺栓孔对正，使其中一个空心销的另一端11插入压板上的空心销孔13，其它两个空心销对应插入压板上的另两个空心销孔。然后将螺栓6依次穿过盘毂7上的空心销孔12、空心销中心孔9、压板3空心销孔13，用蝶形垫片4和锁紧螺母5紧固；其它螺栓孔，将螺栓6依次穿过盘毂7、盘体1、压板3上的螺栓孔，用蝶形垫片4和锁紧螺母5紧固。

制动盘正常工作时，螺栓紧固件提供的预紧力保证各元件之间不会发生横向、垂向、轴向移动，制动力由盘体1经紧固件传递至与车轴过盈压装在一起盘毂7，实现车辆制动。当制动盘由于大功率制动或冲击载荷等恶劣工况影响，可能导致盘体1、压板3、盘毂7接触面之间发生错位， 此时，在周向上，空心销2对盘体1、压板3、盘毂7起到定位作用，避免螺栓受到剪切导致失效；在径向上，空心销2保证了制动盘盘体1在制动过程中由于温度变化不可避免的膨胀和收缩，同时对压板3和盘毂7同样起到了定位作用，能够避免压板3和盘毂7由于形变或位移不同使螺栓沿轴向倾斜，及对螺栓的产生的剪切作用。 该实例极大地提高了制动盘使用过程中的可靠性。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.轴装制动盘连接装置，包括盘体（1）、空心销（2）、压板（3）、垫片（4）、锁紧螺母（5）、螺栓（6）和安装在轴上的盘毂（7），其特征在于:

所述盘体（1）和盘毂（7）上均设有数量相同的等圆周分布的连接部，所述连接部上均设有安装孔，所述压板（3）上具有与所述连接部上安装孔位置一致的等圆周分布的压板安装孔；

所述空心销（2）为两端具有同心阶梯的柱状结构，所述柱状结构的中心具有贯穿通孔，两端部柱状结构外径尺寸小于中部外径尺寸；

所述盘体（1）和盘毂（7）的连接部的安装孔对应重合，所述空心销（2）插接在安装孔内，所述压板（3）贴合在所述盘体（1）外侧，且所述空心销的压板安装孔套接在所述空心销（2）的端部柱状结构上；

所述螺栓（6）由盘毂（7）侧的空心销（2）贯穿通孔穿入，所述螺栓（6）的穿出端上依次设置所述垫片和锁紧螺母（5），由所述锁紧螺母（5）将所述盘体固定在所述盘毂（7）上。

2.如权利要求1所述的轴装制动盘连接装置，其特征在于:所述盘毂（7）的连接部安装孔和压板（3）上的压板安装孔上设有与所述空心销两端圆柱状结构对应的沉孔槽。

3.如权利要求2所述的轴装制动盘连接装置，其特征在于:所述盘体（1）和盘毂（7）的连接部的安装孔内间隔设置所述空心销（2）；未设置所述空心销（2）的安装孔内直接通过所述螺栓（6）和锁紧螺母（5）固定相连。

4.如权利要求1所述的轴装制动盘连接装置，其特征在于:所述空心销（2）的两端呈圆柱状，所述空心销（2）的中部的两侧面为平面两端为圆弧面的腰形结构。

5.如权利要求4所述的轴装制动盘连接装置，其特征在于:所述空心销（2）中部与所述盘体（1）连接部安装孔的平面接触部分采用过渡配合装配；所述空心销（2）中部与所述盘体（1）连接部安装孔的圆弧部分采用间隙配合装配。

6.如权利要求1所述的轴装制动盘连接装置，其特征在于:所述垫片为蝶形垫片（4）。

7.如权利要求1所述的轴装制动盘连接装置，其特征在于: 所述压板（3）与所述盘体（1）和盘毂（7）为同心圆。

8.一种如权利要求1所述的轴装制动盘连接装置的组装方法，其特征在于至少包括如下步骤:

将盘体（1）和盘毂（7）连接部的安装孔重叠对位；

在盘体（1）的安装孔内间隔插入空心销（2）；

在盘毂（7）侧的安装孔内逐个插入螺栓（6），有空心销（2）的直接插入空心销的通孔内，无空心销（2）的直接插入盘体（1）和盘毂（7）连接部的安装孔内；

在螺栓的穿出端上依次安装垫片（4）和锁紧螺母（5）；

拧紧锁紧螺母（5），达到预定扭力完成制动盘的装配。

9.一种轨道车辆，其特征在于: 该轨道车辆中包含有如权利要求1至7中任一权利要求所述的轴装制动盘连接装置。

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