CN114776738A - 轮装制动盘 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轮装制动盘,两个盘体对称设置在车轮辐板的两侧,盘体的内盘面上间隔排布有多个第一凸台、多个第一内周边散热筋以及多个第一外周边散热筋,至少一第一内周边散热筋与一第一凸台的外周面连接并沿盘体的径向延伸至靠近盘体的内缘位置处,至少一第一外周边散热筋与一第一凸台的外周面连接并沿盘体的径向延伸至靠近盘体的外缘位置处,第一凸台通过紧固螺栓与车轮辐板相连接并与车轮辐板相贴合,第一内周边散热筋和第一外周边散热筋与车轮辐板之间均存在热补偿空间。本发明通过设置热补偿空间,使得第一凸台的周围能朝靠近车轮辐板的一侧变形,从而避免第一凸台位置处朝远离车轮辐板的一侧变形而拉动紧固螺栓造成紧固螺栓的负载增大。
Description
技术领域
本发明涉及轨道车辆制动技术领域,特别地,涉及一种轮装制动盘。
背景技术
高速动车组轮装制动盘是列车制动系统的关键部件,其可靠性直接影响列车运行安全。高速列车制动过程中,其动能通过制动盘和闸片的摩擦转化为热能,制动盘承受较大的热负荷,制动盘上的螺栓也会随之产生附加的热载荷。
轮装制动盘主要由盘体、定位销、螺栓、螺栓套、螺母、O型圈等部件组成,两个盘体由一定数量的螺栓和螺母紧固在车轮的辐板的两侧,盘体的内盘面上呈放射状均布一定数量的散热筋,散热筋一方面可以增加盘体散热面积,提高盘体的散热能力;另一方面可以将盘体支撑在车轮的辐板上。在盘体的散热筋上设置有一定数量的定位键槽,键槽与定位销在车轮与盘体组装时起定位和对中作用;当摩擦面因温度升高膨胀时,通过键槽与定位销的约束作用,仍能保证盘体与车轮的良好对中。
该结构轮装制动盘的摩擦面,即盘体的外盘面,因摩擦受热,盘体在其厚度方向上形成温度梯度,致使盘体在其厚度方向上热膨胀量存在差异,从而发生热变形。盘体发生热变形的形态为散热筋的两个端点支撑在车轮辐板上,螺栓凸台部位朝远离车轮辐板的一侧拱起,从而拉动螺栓,导致螺栓承受的负载增大,制动过程中盘体频繁的热变形会降低螺栓的疲劳寿命,并且容易造成轮装制动盘上螺栓在使用过程中出现断裂、丢失等问题,影响制动盘的安全运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种轮装制动盘,以解决目前轮装制动盘的热变形导致螺栓凸台部位朝远离车轮辐板的一侧拱起而拉动螺栓,导致螺栓承受的负载增大的技术问题。
本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现:
本发明提供一种轮装制动盘,包括两个盘体,两个所述盘体对称设置在车轮辐板的两侧,所述盘体的内盘面上间隔排布有多个第一凸台、多个第一内周边散热筋以及多个第一外周边散热筋,至少一所述第一内周边散热筋与一所述第一凸台的外周面连接并沿所述盘体的径向延伸至靠近所述盘体的内缘位置处,至少一所述第一外周边散热筋与一所述第一凸台的外周面连接并沿所述盘体的径向延伸至靠近所述盘体的外缘位置处,所述第一凸台通过紧固螺栓与所述车轮辐板相连接并与所述车轮辐板相贴合,所述第一内周边散热筋和所述第一外周边散热筋与所述车轮辐板之间均存在热补偿空间。
本发明的实施方式中,所述热补偿空间在所述盘体制动前的宽度大于所述盘体在制动状态下其厚度方向上能产生的最大热变形量。
本发明的实施方式中,所述盘体的内盘面上间隔排布有多个第二凸台、多个第二内周边散热筋以及多个第二外周边散热筋,至少一所述第二内周边散热筋与一所述第二凸台的外周面连接并沿所述盘体的径向延伸至靠近所述盘体的内缘位置处,至少一所述第二外周边散热筋与一所述第二凸台的外周面连接并沿所述盘体的径向延伸至靠近所述盘体的外缘位置处,所述第二凸台通过定位销与所述车轮辐板连接并与所述车轮辐板相贴合。
本发明的实施方式中,所述第二凸台上沿所述盘体的径向开设有定位槽,所述定位槽用于安装所述定位销,所述第二内周边散热筋的高度低于所述定位槽的槽底面的高度,所述第二外周边散热筋的高度与所述第二凸台的高度相等。
本发明的实施方式中,两个所述第一凸台对称设置在一所述第二凸台的两侧并构成一组安装凸台,所述盘体的内盘面上沿所述盘体的周向均匀排布有多组所述安装凸台。
本发明的实施方式中,相邻的两组所述安装凸台之间沿所述盘体的周向间隔排布有至少一第一中间散热筋,所述第一中间散热筋沿所述盘体的径向从靠近所述盘体的外缘位置处延伸至靠近所述盘体的内缘位置处。
本发明的实施方式中,所述第一内周边散热筋与其一侧的所述第二内周边散热筋之间设有至少一第二中间散热筋,所述第一外周边散热筋与其一侧的所述第二外周边散热筋之间设有至少一第三中间散热筋,所述第二中间散热筋和所述第三中间散热筋之间构成散热空隙,所述第二中间散热筋和所述第三中间散热筋沿所述盘体的同一径向分别延伸至靠近所述盘体的内缘位置处和靠近所述盘体的外缘位置处。
本发明的实施方式中,所述第一中间散热筋、所述第二中间散热筋以及所述第三中间散热筋的高度均与所述第一凸台的高度相等。
本发明的实施方式中,所述第一内周边散热筋具有第一支撑面,所述第一外周边散热筋和所述第二外周边散热筋均具有第二支撑面,所述第一中间散热筋具有第三支撑面,所述第一支撑面、所述第二支撑面以及所述第三支撑面均朝向所述车轮辐板设置,所述第一支撑面、所述第二支撑面以及所述第三支撑面上均设有凹槽,所述凹槽用于在使用状态下形成散热空隙。
本发明的实施方式中,所述第二中间散热筋具有第四支撑面,所述第三中间散热筋具有第五支撑面,所述第四支撑面和所述第五支撑面均朝向所述车轮辐板设置,所述第一支撑面和所述第四支撑面上靠近所述盘体的内缘的一端、所述第二支撑面和所述第五支撑面上靠近所述盘体的外缘的一端、所述第三支撑面的两端均设有倒角斜面。
本发明的实施方式中,所述盘体的外缘通过外圆弧过渡面与所述盘体的内盘面连接。
本发明的特点及优点是:
本发明的轮装制动盘,通过第一凸台安装紧固螺栓并与车轮辐板相贴合,确保盘体安装稳固,通过在第一凸台周围设置至少一第一内周边散热筋和至少一第一外周边散热筋,从而对第一凸台的周围进行散热,减少制动过程中第一凸台位置处发生的热变形,同时通过在第一内周边散热筋和第一外周边散热筋与车轮辐板之间设置热补偿空间,使得第一凸台的周围能朝靠近车轮辐板的一侧变形,从而避免第一凸台位置处朝远离车轮辐板的一侧变形而拉动紧固螺栓造成紧固螺栓的负载增大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的轮装制动盘的安装示意图。
图2为本发明的盘体的结构示意图。
图3为本发明的盘体的局部示意图。
图4为本发明的第一凸台的结构示意图。
图5为本发明的第二凸台的结构示意图。
图中:
1、盘体;101、内盘面;102、外盘面;103、内缘;104、外缘;105、外圆弧过渡面;2、安装凸台;21、第一凸台;22、第二凸台;23、定位槽;3、散热腔;301、第一内周边散热筋;302、第一外周边散热筋;303、第二内周边散热筋;304、第二外周边散热筋;305、第一中间散热筋;306、第二中间散热筋;307、第三中间散热筋;308、散热通道;309、第一支撑面;310、第二支撑面;311、第三支撑面;312、第四支撑面;313、第五支撑面;314、倒角斜面;315、第一散热空隙;316、第二散热空隙;3161、凹槽;317、进风口;318、出风口;4、热补偿空间;5、紧固件;51、紧固螺栓;52、螺栓套;53、螺母;6、定位销;61、密封圈;7、车轮辐板;8、车轮轮毂;9、车轮轮辋。
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。
如图1和图2所示,本发明提供一种轮装制动盘,包括两个盘体1,两个盘体1对称设置在车轮辐板7的两侧,盘体1的内盘面101上间隔排布有多个第一凸台21、多个第一内周边散热筋301以及多个第一外周边散热筋302,至少一第一内周边散热筋301与一第一凸台21的外周面连接并沿盘体1的径向延伸至靠近盘体1的内缘103位置处,至少一第一外周边散热筋302与一第一凸台21的外周面连接并沿盘体1的径向延伸至靠近盘体1的外缘104位置处,第一凸台21通过紧固螺栓51与车轮辐板7相连接并与车轮辐板7相贴合,第一内周边散热筋301和第一外周边散热筋302与车轮辐板7之间均存在热补偿空间4。此外,为便于描述,本发明中所述的高度方向H与盘体1的厚度方向相同,也即盘体1的内盘面101的垂直方向。
本发明的轮装制动盘,通过第一凸台21安装紧固螺栓51并与车轮辐板7相贴合,确保盘体1安装稳固,通过在第一凸台21周围设置至少一第一内周边散热筋301和至少一第一外周边散热筋302,从而对第一凸台21的周围进行散热,减少制动过程中第一凸台21位置处发生的热变形,同时通过在第一内周边散热筋301和第一外周边散热筋302与车轮辐板7之间设置热补偿空间4,使得第一凸台21的周围能朝靠近车轮辐板7的一侧变形,从而避免第一凸台21位置处朝远离车轮辐板7的一侧变形而拉动紧固螺栓51造成紧固螺栓51的负载增大。
如图1和图2所示,两个盘体1通过紧固件5与车轮辐板7相连接,紧固件5包括紧固螺栓51以及安装在紧固螺栓51两端的螺栓套52和螺母53。盘体1的内盘面101与车轮辐板7之间构成散热腔3,多个第一内周边散热筋301之间、多个第一凸台21之间以及多个第一外周边散热筋302之间构成散热通道308,通过将第一内周边散热筋301和第一外周边散热筋302沿盘体1的径向分别延伸至靠近盘体1的内缘103位置处和靠近盘体1的外缘104位置处,有利于引导气流能从盘体1的内缘103流入散热通道308内,再沿盘体1的径向从盘体1的外缘104流出,从而有利于盘体1的散热。
如图2所示,第一凸台21与车轮辐板7之间具有一定的贴合面积,以确保第一凸台21与车轮辐板7之间产生的摩擦力能满足制动过程中制动扭矩的传递需求。本实施例中,第一凸台21的形状为圆形,有利于散热通道308内的气流能顺着第一凸台21的外周面流动。第一凸台21的直径应不大于紧固连接应力锥的最大外径DA,Gr(根据《VDI 2230螺栓连接评估规范》计算获得),从而在保证盘体1与车轮辐板7之间具有良好的紧固贴合效果的前提下,使盘体1的重量减轻。
具体的,第一外周边散热筋302的高度和第一内周边散热筋301的高度均低于第一凸台21的高度,使得盘体1与车轮辐板7组装后,第一外周边散热筋302和第一内周边散热筋301与车轮辐板7之间的间隙构成热补偿空间4。结合图4所示,第一外周边散热筋302和第一内周边散热筋301的数量根据散热腔3内的空间进行设置,由于散热腔3内靠近盘体1的外缘104的空间较大而靠近盘体1的内缘103的空间较小,因此,盘体1的内盘面101上靠近其外缘104的区域能够布设更多的第一外周边散热筋302。本实施例中,每个第一凸台21连接有两个第一外周边散热筋302和一第一内周边散热筋301,从而更有利于对第一凸台21的周围进行散热,减少第一凸台21位置处的热量。
如图1和图2所示,盘体1的外盘面102与闸片相互作用进行制动,因此,盘体1在制动状态下主要是在其厚度方向上产生热变形。本发明的实施方式中,热补偿空间4在盘体1制动前的宽度大于盘体1在制动状态下其厚度方向上能产生的最大热变形量,确保第一内周边散热筋301和第一外周边散热筋302在制动过程中始终不会与车轮辐板7紧贴。优选的,热补偿空间4在盘体1制动前的宽度等于盘体1在制动状态下其厚度方向上能产生的最大热变形量,使第一外周边散热筋302和第一内周边散热筋301具有更大的散热面积的同时在制动过程中最多与车轮辐板7接触而不会贴抵。
如图3和图4所示,本发明的实施方式中,盘体1的内盘面101上间隔排布有多个第二凸台22、多个第二内周边散热筋303以及多个第二外周边散热筋304,至少一第二内周边散热筋303与一第二凸台22的外周面连接并沿盘体1的径向延伸至靠近盘体1的内缘103位置处,至少一第二外周边散热筋304与一第二凸台22的外周面连接并沿盘体1的径向延伸至靠近盘体1的外缘104位置处,第二凸台22通过定位销6与车轮辐板7连接并与车轮辐板7相贴合。通过设置第二凸台22与定位销6相配合,当盘体1受热膨胀时,定位销6与第二凸台22起到径向导向作用,同时还能限制盘体1和车轮辐板7之间在其径向上发生相对偏移以及在其周向上发生相对转动,确保盘体1与车轮辐板7在使用过程中轴对中,此外还增加了盘体1与车轮辐板7之间的连接面积,连接更稳固。
具体的,第二凸台22上沿盘体1的径向开设有定位槽23。定位槽23用于安装定位销6。车轮辐板7上设有装配孔,定位销6穿设于该装配孔中,定位销6的两端则插设在两个盘体1上的第二凸台22的定位槽23内,且定位销6与装配孔的内壁面之间设有密封圈61,以限制定位销6转动。
如图4和图5所示,第二内周边散热筋303的高度低于定位槽23的槽底面的高度,第二外周边散热筋304的高度与第二凸台22的高度相等。定位槽23的一端沿盘体1的径向延伸至第二凸台22与第二内周边散热筋303的连接处,第二内周边散热筋303的高度低于定位槽23的槽底面的高度,使第二内周边散热筋303的上方具有在第二凸台22上加工定位槽23的给刀空间以及用于气流通过进行散热的散热空隙。
如图4所示,本发明的实施方式中,两个第一凸台21对称设置在一第二凸台22的两侧并构成一组安装凸台2,盘体1的内盘面101上沿盘体1的周向均匀排布有多组安装凸台2。具体的,第一凸台21和第二凸台22均为圆形凸台且直径相等,使盘体1在制动过程中的温度分布更均匀并且散热通道308内的气流也能更好地顺着第一凸台21和第二凸台22的外周面流动。盘体1上均匀排布有六组安装凸台2。可选的,第一凸台和第二凸台为其他形状。
如图4所示,相邻的两组安装凸台2之间沿盘体1的周向间隔排布有至少一第一中间散热筋305,第一中间散热筋305沿盘体1的径向从靠近盘体1的外缘104位置处延伸至靠近盘体1的内缘103位置处。通过至少一第一中间散热筋305对相邻两组安装凸台2之间的部位进行散热。具体的,相邻的两组安装凸台2之间设有三个第一中间散热筋305。
如图4所示,第一内周边散热筋301与其一侧的第二内周边散热筋303之间设有至少一第二中间散热筋306,第一外周边散热筋302与其一侧的第二外周边散热筋304之间设有至少一第三中间散热筋307,第二中间散热筋306和第三中间散热筋307之间构成第一散热空隙315,第二中间散热筋306和第三中间散热筋307沿盘体1的同一径向分别延伸至靠近盘体1的内缘103位置处和靠近盘体1的外缘104位置处。通过设置至少一第二中间散热筋306对第一内周边散热筋301与其一侧的第二内周边散热筋303之间的部位进行散热,通过设置至少一第三中间散热筋307对第一外周边散热筋302与其一侧的第二外周边散热筋304之间的部位进行散热,且气流能从第二中间散热筋306和第三中间散热筋307之间的第一散热空隙315通过,从而有利于对第一凸台21和第二凸台22进行散热。并且盘体1上各个位置处散热通道308的通道截面积相近,气流流动更稳定,且盘体1散热更均匀。
如图4和图5所示,本发明的实施方式中,第一中间散热筋305、第二中间散热筋306以及第三中间散热筋307的高度均与第一凸台21的高度相等。第一凸台21、第二凸台22、第二外周边散热筋304、第一中间散热筋305、第二中间散热筋306以及第三中间散热筋307均支撑在车轮辐板7上,从而确保轮装制动盘安装稳定,轮装制动盘与车轮辐板7之间具有足够大的摩擦力,以满足制动扭矩的传递需求。
如图4和图5所示,第一内周边散热筋301具有第一支撑面309,第一外周边散热筋302和第二外周边散热筋304均具有第二支撑面310,第一中间散热筋305具有第三支撑面311,第一支撑面309、第二支撑面310以及第三支撑面311均朝向车轮辐板7设置,第一支撑面309、第二支撑面310以及第三支撑面311上均设有凹槽3161,凹槽3161用于在使用状态下形成第二散热空隙316。在保证轮装制动盘与车轮辐板7之间的接触面积符合要求的同时,通过设置凹槽3161,使气流能够在穿过各个凹槽3161时对第一内周边散热筋301、第一外周边散热筋302、第二外周边散热筋304以及第一中间散热筋305进行散热,从而提高散热效果。
如图5所示,第二中间散热筋306具有第四支撑面312,第三中间散热筋307具有第五支撑面313,第四支撑面312和第五支撑面313均朝向车轮辐板7设置,第一支撑面309和第四支撑面312上靠近盘体1的内缘103的一端、第二支撑面310和第五支撑面313上靠近盘体1的外缘104的一端、第三支撑面311的两端均设有倒角斜面314。由于制动过程中盘体1在其径向上产生的热变形不均匀会造成第一支撑面309和第四支撑面312上靠近盘体1的内缘103的一端、第二支撑面310和第五支撑面313上靠近盘体1的外缘104的一端和/或第三支撑面311的两端与车轮辐板7之间的作用力增大,而产生“杠杆效应”,即盘体1上靠近其外缘104的部位朝远离车轮辐板7的一侧翘起或者盘体1上靠近其内缘103的部位朝远离车轮辐板7的一侧翘起,进而拉动紧固螺栓51而造成紧固螺栓51承受更大的负载,因此,通过设置倒角斜面314能够降低这类变形,从而降低盘体1变形而导致紧固螺栓51承受的负载增大。具体的,倒角斜面314在盘体1的径向上的长度不小于15mm。
如图1和图5所示,盘体1的外缘104通过外圆弧过渡面105与盘体1的内盘面101连接。盘体1的内缘103与车轮轮毂8之间形成用于气流进入散热腔3内的进风口317。盘体1的外缘104与车轮轮辋9之间形成用于散热腔3内气流排出的出风口318。由于盘体1的内缘103与车轮轮毂8之间的空间较大,使进风口317的面积较大,而盘体1的外缘104与车轮轮辋9之间的空间较小,使出风口318的面积较小,通过设置外圆弧过渡面105,有利于散热腔3内的气流顺着该外圆弧过渡面105从出风口318流出,从而提高盘体1的散热能力。具体的,外圆弧过渡面105的半径不低于50mm。
以上所述仅为本发明的几个实施例,本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。
Claims (11)
1.一种轮装制动盘,其特征在于,包括两个盘体,两个所述盘体对称设置在车轮辐板的两侧,所述盘体的内盘面上间隔排布有多个第一凸台、多个第一内周边散热筋以及多个第一外周边散热筋,至少一所述第一内周边散热筋与一所述第一凸台的外周面连接并沿所述盘体的径向延伸至靠近所述盘体的内缘位置处,至少一所述第一外周边散热筋与一所述第一凸台的外周面连接并沿所述盘体的径向延伸至靠近所述盘体的外缘位置处,所述第一凸台通过紧固螺栓与所述车轮辐板相连接并与所述车轮辐板相贴合,所述第一内周边散热筋和所述第一外周边散热筋与所述车轮辐板之间均存在热补偿空间。
2.根据权利要求1所述的轮装制动盘,其特征在于,
所述热补偿空间在所述盘体制动前的宽度大于所述盘体在制动状态下其厚度方向上能产生的最大热变形量。
3.根据权利要求1所述的轮装制动盘,其特征在于,
所述盘体的内盘面上间隔排布有多个第二凸台、多个第二内周边散热筋以及多个第二外周边散热筋,至少一所述第二内周边散热筋与一所述第二凸台的外周面连接并沿所述盘体的径向延伸至靠近所述盘体的内缘位置处,至少一所述第二外周边散热筋与一所述第二凸台的外周面连接并沿所述盘体的径向延伸至靠近所述盘体的外缘位置处,所述第二凸台通过定位销与所述车轮辐板连接并与所述车轮辐板相贴合。
4.根据权利要求3所述的轮装制动盘,其特征在于,
所述第二凸台上沿所述盘体的径向开设有定位槽,所述定位槽用于安装所述定位销,所述第二内周边散热筋的高度低于所述定位槽的槽底面的高度,所述第二外周边散热筋的高度与所述第二凸台的高度相等。
5.根据权利要求3所述的轮装制动盘,其特征在于,
两个所述第一凸台对称设置在一所述第二凸台的两侧并构成一组安装凸台,所述盘体的内盘面上沿所述盘体的周向均匀排布有多组所述安装凸台。
6.根据权利要求5所述的轮装制动盘,其特征在于,
相邻的两组所述安装凸台之间沿所述盘体的周向间隔排布有至少一第一中间散热筋,所述第一中间散热筋沿所述盘体的径向从靠近所述盘体的外缘位置处延伸至靠近所述盘体的内缘位置处。
7.根据权利要求6所述的轮装制动盘,其特征在于,
所述第一内周边散热筋与其一侧的所述第二内周边散热筋之间设有至少一第二中间散热筋,所述第一外周边散热筋与其一侧的所述第二外周边散热筋之间设有至少一第三中间散热筋,所述第二中间散热筋和所述第三中间散热筋之间构成散热空隙,所述第二中间散热筋和所述第三中间散热筋沿所述盘体的同一径向分别延伸至靠近所述盘体的内缘位置处和靠近所述盘体的外缘位置处。
8.根据权利要求7所述的轮装制动盘,其特征在于,
所述第一中间散热筋、所述第二中间散热筋以及所述第三中间散热筋的高度均与所述第一凸台的高度相等。
9.根据权利要求8所述的轮装制动盘,其特征在于,
所述第一内周边散热筋具有第一支撑面,所述第一外周边散热筋和所述第二外周边散热筋均具有第二支撑面,所述第一中间散热筋具有第三支撑面,所述第一支撑面、所述第二支撑面以及所述第三支撑面均朝向所述车轮辐板设置,所述第一支撑面、所述第二支撑面以及所述第三支撑面上均设有凹槽,所述凹槽用于在使用状态下形成散热空隙。
10.根据权利要求9所述的轮装制动盘,其特征在于,
所述第二中间散热筋具有第四支撑面,所述第三中间散热筋具有第五支撑面,所述第四支撑面和所述第五支撑面均朝向所述车轮辐板设置,所述第一支撑面和所述第四支撑面上靠近所述盘体的内缘的一端、所述第二支撑面和所述第五支撑面上靠近所述盘体的外缘的一端、所述第三支撑面的两端均设有倒角斜面。
11.根据权利要求1所述的轮装制动盘,其特征在于,
所述盘体的外缘通过外圆弧过渡面与所述盘体的内盘面连接。
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