CN113803392A - 一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘。其中高速列车用制动盘表面加工有若干一定规律排列的微凹槽织构。该种制动盘织构化纹理可以通过微凹槽将部分水流排出，同时可阻碍制动盘表面水膜的形成，提高高速列车雨天运行时的制动性能，保证车辆正常运行；另外还可减少制动过程中磨屑的排放，降低空气中颗粒物的浓度，从而减少对人体健康的危害。本发明的织构化纹理结构简单，加工容易，效果良好。

Description

一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，尤其是一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘。

背景技术

随着我国电气化铁路的高速发展，越来越多的人选择高铁出行，这对高速列车制动系统安全有效制动提出了更高的要求。制动盘作为制动系统的关键部件，起着至关重要的作用。大幅提速要求制动盘增加摩擦，特别是在雨天时，制动盘接触表面在水流作用下易形成水膜，而水膜会起到一定的润滑作用，导致高速列车不能快速有效地制动，易发生安全事故。目前的制动盘在制动过程中颗粒排放较为严重，污染环境的同时影响人体身心健康，不能满足高速列车的制动需求。故而，本发明提供一种提高制动性能和减少磨屑排放的高速列车用的织构化纹理制动盘，利用织构化纹理技术提高高速列车制动性能和减少磨屑的排放，具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘。该种制动盘织构化纹理可以通过微凹槽将部分水流排出，同时可阻碍制动盘表面水膜的形成，提高高速列车雨天运行时的制动性能，保证车辆正常运行；另外还可减少制动过程中磨屑的排放，降低空气中颗粒物的浓度，从而减少对人体健康的危害。且织构化纹理结构简单，加工难度小，易于推广。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘。其中包括：所述的高速列车用织构化纹理制动盘表面加工有若干个具有一定规律排列的微凹槽织构。

进一步地，所述微凹槽织构在制动盘表面的面积之和占所述制动盘表面总面积的1％-10％；所述微凹槽的深度(h)为50-300μm。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述微凹槽织构在制动盘表面的形状可为一个或多个的多边形、多边弧形等封闭图形；所述制动盘周向上相邻两微凹槽的间隔夹角(θ)为15°～120°。

作为本发明技术方案的进一步改进，所述的微凹槽织构可通过激光、电火花、铣削等加工方法制备。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本发明通过织构化纹理改变制动盘摩擦界面形貌的方式来提高制动性能。高速列车在雨天运行时，同光滑表面相比，微凹槽的织构化纹理可以将水流排出去，同时可以间断接触表面水膜的连续性，防止水膜起润滑作用，影响制动效果。试验证明，本发明的制动盘不影响在干态环境下的对摩的摩擦系数，而在加水时对摩的摩擦系数比光滑表面的制动盘会更快回复。

二、本发明通过织构化纹理改变制动盘摩擦界面形貌的方式减少制动过程中的磨屑排放。同光滑表面相比，高速列车制动过程中，微凹槽的织构化纹理可以有效捕获磨屑，降低空气中颗粒物浓度。试验证明，本发明的制动盘在干态环境下排放的颗粒数明显比光滑表面制动盘少。

附图说明

图1a为本发明的制动盘表面示意图。

图1b为图1a的A-A剖视图。

图2是本发明实施例一的结构示意图。

图3是本发明实施例二的结构示意图。

图4是本发明实施例三的结构示意图。

图5是光滑表面的制动盘和本发明中前两个实施例制动盘在干态或加水环境下的

图5a是光滑表面的制动盘和实施例一的制动盘在干态环境下进行摩擦学试验的摩擦系数随循环周次的演变特性曲线图。

图5b是光滑表面的制动盘和实施例二的制动盘在干态环境下进行摩擦学试验的摩擦系数随循环周次的演变特性曲线图。

图5c是光滑表面的制动盘和实施例一的制动盘在加水条件下进行摩擦学试验的摩擦系数随循环周次的演变特性曲线图。

图5d是光滑表面的制动盘和实施例二的制动盘在加水条件下进行摩擦学试验的摩擦系数随循环周次的演变特性曲线图。

图6a是三种不同表面的制动盘(光滑表面的制动盘、实施例一、二的制动盘)在干态环境下进行摩擦学试验过程中1μm粒径的颗粒数采集图。

图6b是三种不同表面的制动盘(光滑表面的制动盘、实施例一、二的制动盘)在干态环境下进行摩擦学试验过程中3μm粒径的颗粒数采集图。

图6c是三种不同表面的制动盘(光滑表面的制动盘、实施例一、二的制动盘)在干态环境下进行摩擦学试验过程中5μm粒径的颗粒数采集图。

图6d是三种不同表面的制动盘(光滑表面的制动盘、实施例一、二的制动盘)在干态环境下进行摩擦学试验过程中10μm粒径的颗粒数采集图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

图2示出，本发明的第一种实施方式是，一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘，所述的高速列车用制动盘表面加工有若干一定规律排列微凹槽织构。

所述微凹槽织构在制动盘表面的面积之和占所述制动盘表面总面积的2-5％；所述微凹槽的深度(h)为50-150μm；所述微凹槽织构在制动盘表面的形状可为一个多边形；所述制动盘周向上相邻两微凹槽的间隔夹角(θ)为30-60°。

实施例二

图3示出，本发明的第二种实施方式是，一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘，所述高速列车用制动盘表面加工有若干一定规律排列微凹槽织构。

所述微凹槽织构在制动盘表面的面积之和占所述制动盘表面总面积的2-5％；所述微凹槽的深度(h)为50-150μm；所述微凹槽织构在制动盘表面的形状可为一个多边形；所述制动盘周向上相邻两微凹槽的间隔夹角(θ)为60-90°。

实施例三

图4示出，本发明第三种实施方式是，一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘，所述高速列车用制动盘表面加工有若干一定规律排列微凹槽织构。

所述微凹槽织构在制动盘表面的面积之和占所述制动盘表面总面积的5-8％；所述微凹槽的深度(h)为150-300μm；所述微凹槽织构在制动盘表面的形状可为多个多边形；所述制动盘周向上相邻两微凹槽的间隔夹角(θ)为60-100°。

本发明的微凹槽织构，可以通过激光、铣削、电火花等加工方法制备。

图5a、图5b是光滑表面的制动盘分别和实施例一的制动盘、实施例二的制动盘在干态环境下进行摩擦学试验的摩擦系数随循环周次的演变特性曲线图。从图5a、图5b中可以看出：干态环境下，表面微凹槽织构纹理(实施例一和实施例二)的制动盘对摩时的摩擦系数与光滑表面无明显差别。

图5c、图5d是光滑表面的制动盘分别和实施例一的制动盘、实施例二的制动盘在加水条件下进行摩擦学试验的摩擦系数随循环周次的演变特性曲线图。从图5c、图5d中加水后，表面微凹槽织构纹理(实施例一和实施例二)的制动盘对摩时的摩擦系数的回复时间分别为t1、t2和t3，可以看出：t1＞t2且t1＞t3，即表面微凹槽织构纹理(实施例一和实施例二)的制动盘对摩时的摩擦系数相比光滑表面更快回复，可以有效提高制动盘的雨天运行时的稳定性。

图6a、图6b、图6c、图6d是光滑表面的制动盘、实施例一、二的制动盘在干态环境下进行摩擦学试验过程中分别产生1μm、3μm、5μm、10μm粒径的颗粒数采集图。从图6a、图6b、图6c、图6d中可以看出：表面微凹槽织构纹理(实施例一和实施例二)的制动盘可以有效捕获磨屑，降低空气中颗粒物浓度。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘，其特征在于：所述的高速列车用织构化纹理制动盘表面加工有若干个具有一定规律排列的微凹槽织构；所述微凹槽织构在制动盘表面的面积之和占所述制动盘表面总面积的1％-10％；所述微凹槽的深度(h)为50-300μm。

2.根据权利要求1所述的一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘，其特征在于：所述微凹槽织构可通过激光、铣削或电火花加工方法制备。

3.根据权利要求1所述的一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘，其特征在于：所述微凹槽织构在制动盘表面的形状可为一个或多个的封闭图形；所述制动盘周向上相邻两微凹槽的间隔夹角(θ)为15°～120°。

4.根据权利要求1所述的一种环保型高制动性能的高速列车用织构化纹理制动盘，其特征在于：所述封闭图形可以是多边形或多边弧形。

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