CN115681375A - 一种动车组用轴装锻钢制动盘 - Google Patents

Abstract

本发明属于制动盘技术领域，具体的讲涉及一种动车组用轴装锻钢制动盘，尤其适用于高速动车制动系统。其包括第一制动盘和第二制动盘以及通过其内径边缘设置的若干个螺纹紧固组件相连接的盘毂，所述第一制动盘与第二制动盘的接触面设置通风散热结构，所述第一制动盘和第二制动盘的外径边缘通过旋转卡合结构固定。该新型锻钢制动盘通过外径的旋转卡合和内径的螺纹紧固组件进行巧妙结合，实现了制动盘连接装配，解决制动盘受热翘曲问题，具有结构强度高、通风散热性能好且连接紧密、安全可靠的特点。

Description

一种动车组用轴装锻钢制动盘

技术领域

本发明属于制动盘技术领域，具体的讲涉及一种动车组用轴装锻钢制动盘，尤其适用于高速动车制动系统。

背景技术

盘型制动装置是广泛应用在高速列车的基础制动单元，是列车制动的核心保障，盘型制动装置按安装方式可分为轮装和轴装两种，按盘体材料可分为铸铁、铸钢、锻钢和复合材料，制动过程中制动系统将车辆的动能转化为盘体材料的热能，然后散发到空气中去，目前动车组除CRH2系列采用锻钢制动盘外，其余均采用铸钢制动盘。

铸钢制动盘由于国内铸造工艺水平有限生产中很容易出现铸造缺陷，导致成品率低。而锻钢制动盘制造工艺稳定，质量更容易控制，材料的常温和高温力学性能、韧性和热疲劳抗力良好，但受制于锻造工艺要求，轴装锻钢制动盘只能设计为分体式结构，这对锻钢材料的性能提出了更高的要求，因而设计一种更为可靠合理的结构是将锻钢制动盘批量应用于高速动车组制动系统的关键。

现有的锻钢制动盘的分体盘体一般通过螺纹紧固组件装配一体，螺纹紧固组件通过制动盘内径连接爪处的螺栓孔将两片制动盘与车轮（或盘毂）连接，由于当盘体摩擦受热温度升高时，盘体边缘存在翘曲失效风险，所以这种制动盘仅适用于中低速动车组。目前为解决高速动车组用锻钢制动盘工作过程中翘曲失效的问题，在盘体摩擦面中心增加设置螺纹紧固组件，但是，该结构制动盘的螺栓组件因为要承受高温抗剪力、抗拉力以及抗疲劳能力，均需要用特殊材质和特殊工艺，因此，制造成本很高，使用经济性不强，另外制动盘摩擦中心设置螺纹紧固组件后，必然要在盘体摩擦中心开很多孔，明显降低了结构强度，进一步提高了对盘体材料的性能要求。

发明内容

本发明的目的就是提供一种连接强度高、通风散热性能好且结构紧密、安全可靠的动车组用锻钢制动盘。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种动车组用轴装锻钢制动盘，其特征在于：包括第一制动盘和第二制动盘以及通过其内径边缘设置的若干个螺纹紧固组件相连接的盘毂，所述第一制动盘与第二制动盘的接触面设置通风散热结构，所述第一制动盘和第二制动盘的外径边缘通过旋转卡合结构固定。

构成上述一种动车组用轴装锻钢制动盘的附加技术特征还包括：

——所述旋转卡合结构包括分别设置在第一制动盘、第二制动盘内侧的定位凸台，所述第一制动盘的定位凸台端面具有弧状凹槽，所述第二制动盘的定位凸台端面设置与所述弧状凹槽旋转卡合连接的弧状凸条；

——所述弧状凹槽、弧状凸条的截面为燕尾型且所述弧状凹槽入口截面大于出口截面，所述弧状凹槽与弧状凸条旋紧接触面为前高后低形式；

——所述螺纹紧固组件包括分别设置在所述第一制动盘与第二制动盘内径边缘的多个安装脚以及设置在所述盘毂外圆周的多个装配脚，所述安装脚和装配脚的端部设置供螺栓贯穿连接的螺孔或通孔；

——所述第一制动盘与盘毂的连接面设置凹凸定位结构，所述凹凸定位结构包括设置在所述第一制动盘的安装脚端面的V型凹陷，以及设置在所述盘毂的装配脚端面的倒V型凸台，所述倒V型凸台与所述V型凹陷配合；

——所述第一制动盘安装脚与第二制动盘安装脚的连接面分别设置了对称分布在所述螺孔两侧的通风槽，所述通风槽与位于所述第一制动盘和第二制动盘之间的通风散热结构连通；

——所述通风散热结构包括分别设置在所述第一制动盘和第二制动盘内侧表面的多个相互对接的散热凸台，所述散热凸台沿正反旋向圆弧曲线分布，所述散热凸台的底部通过散热筋连接，沿正旋向分布的散热凸台和沿反旋向分布的散热凸台形成了正反旋向交叉的散热风道。

本发明所提供的一种动车组用轴装锻钢制动盘同现有技术相比，具有以下优点：其一，由于该新型锻钢制动盘的第一制动盘和第二制动盘的外径边缘通过旋转卡合结构固定，其与盘毂连接的螺纹紧固组件分布于制动盘的内径边缘处，即两个制动盘通过外径边缘旋转卡合后，内径处通过螺纹连接锁定盘毂，通过螺栓的拉应力就将分体结构的制动盘紧密连接，增加了制动盘体的整体装配强度，制动盘边缘通过卡合固定后，在摩擦升温后，防翘曲能力得到明显的提升，同时，旋转卡合具有自定位作用，安装拆卸方便；其二，由于第一制动盘、第二制动盘与盘毂通过若干个螺纹紧固组件相互连接且制动盘的接触面设置通风散热结构，在提高连接结构强度的基础上，又增强了通风散热性能，通过在制动盘表面散热定位立柱的侧面和散热筋做成正反旋向的圆弧曲线，即制动盘内侧表面的多个相互对接的散热凸台，其沿正反旋向圆弧曲线分布，既显著增大了散热面积，又能很好的起到通风导流作用，使冷热空气快速流入制动盘内部进行热量交换，散热效果良好，同时该结构有利于毛坯一次锻造成型，保证锻钢制动器尺寸、外观质量以及内部组织流线一致性，具有运行维修率低，使用寿命长，经济效益突出的优点。

附图说明

图1为本发明一种动车组用轴装锻钢制动盘的装配分解图；

图2为该动车组用锻钢制动盘的第一制动盘内侧结构示意图；

图3为该锻钢制动盘的第一制动盘安装脚结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的一种动车组用轴装锻钢制动盘的结构和工作原理作进一步的详细说明。

参见图1、图2，为本发明所提供的一种动车组用轴装锻钢制动盘的结构示意图。该新型锻钢制动盘包括第一制动盘1和第二制动盘2以及通过其内径边缘设置的若干个螺纹紧固组件相连接的盘毂4，第一制动盘1与第二制动盘2的接触面设置通风散热结构，第一制动盘1和第二制动盘2的外径边缘通过旋转卡合结构固定。

其工作原理为：相互旋转第一制动盘1和第二制动盘2，通过其外径边缘的旋转卡合结构进行二者盘体定位，然后在第一盘体的外侧安装盘毂4，通过制动盘内径边缘的若干个螺纹紧固组件与盘毂4装配一体，即本发明把制动盘外径处的旋转卡合结构和内径处的螺纹连接结构结合在一起，仅仅通过连接螺栓的拉应力就将分体结构的锻钢制动盘紧紧的连接在一起，提高了分体式锻钢制动盘的整体强度，盘体外边缘摩擦升温后的防翘曲能力也得到了很大的提升。

在构成上述锻钢制动盘的结构中，

——一个具体的实施例中，上述旋转卡合结构包括分别设置在第一制动盘1、第二制动盘2内侧的定位凸台51，第一制动盘1的定位凸台51端面具有弧状凹槽52，第二制动盘2的定位凸台51端面设置与弧状凹槽52旋转卡合连接的弧状凸条53，即通过相互旋转两个制动盘，使第二制动盘2的弧状凸条53逐渐插入到第一制动盘1的弧状凹槽52内，由于定位凸台51上弧状凹槽52和弧状凸条53一一对应且沿圆周均布，具有连接紧密的特点，所有弧状凹槽52和弧状凸条53的弧线整体最好呈螺旋线形式，能实现制动盘整体的旋紧定位，安装过程操作简单，旋紧后连接牢靠；

——优选地，上述弧状凹槽52、弧状凸条53的截面为燕尾型，即二者的截面轮廓呈梯形，旋转就位后形成卯榫卡合固定，在轴向的抗拉拔能力更强，有效防止制动盘边缘受热翘曲，从便于安装操作出发，弧状凹槽52入口截面最好大于出口截面，这样弧状凸条53能够顺利旋转进入，快速卡合定位，进一步的，弧状凹槽52与弧状凸条53旋紧接触面为前高后低形式，使螺旋燕尾槽同时还具有自定位的作用，将制动盘体对贴后，弧状凸条53由弧状凹槽52的入口高位稍微旋转就自动滑动到出口低位，由于出口截面变小，完成卡合锁定；

——上述螺纹紧固组件包括分别设置在第一制动盘1与第二制动盘2内径边缘的多个安装脚（11、21）以及设置在盘毂4外圆周的多个装配41，安装脚（11、21）和装配脚41的端部均设置供螺栓贯穿连接的螺孔或通孔3，安装脚（11、21）和装配脚41的布置方位最好与圆盘径向一致，安装脚（11、21）的根部与制动盘一体成型，端部凸出指向圆心，装配脚41的根部与盘毂4一体成型，安装脚（11、21）端部和装配脚41端部重叠，其螺孔或通孔3供螺栓贯穿旋紧，在盘体旋转卡合固定后，将螺栓插入螺孔或通孔3后旋紧,与盘毂4锁定，即螺栓和旋转卡合结构将制动盘分别从轴向、径向以及圆周方向进行多方位的锁定，连接更加牢靠；

——上述第一制动盘1与盘毂4的连接面设置凹凸定位结构，凹凸定位结构包括设置在第一制动盘1的安装脚端面的V型凹陷6，以及设置在盘毂4的装配脚端面的倒V型凸台，倒V型凸台与V型凹陷6配合，即第一制动盘1和第二制动盘2旋转卡合后，第一制动盘1安装脚11端面的V型凹陷6与盘毂4装配脚41端面的倒V型凸台承插配合形成凹凸定位结构，第一制动盘1与盘毂4贴合定位更加严密，在制动过程中凹凸定位结构还可以承受一定的圆周切向力，进一步提高了连接螺栓抗剪断性能；

——如图3所示，在一个实施例中，上述第一制动盘1安装脚11与第二制动盘2安装脚21的连接面分别设置了对称分布在螺孔或通孔3两侧的通风槽31，通风槽31与位于第一制动盘1和第二制动盘2之间的通风散热结构连通，当制动盘处于摩擦过程中产生的热量不会在螺栓处聚集，可以通过通风槽31快速排出，防止螺栓受热降低连接强度，通风槽31位于螺孔或通孔3的两侧，其两端可以汇合成为一体，分别连通制动盘外部和内部的通风散热结构，实现快速通风散热；

——进一步的，上述通风散热结构包括分别设置在第一制动盘1和第二制动盘2内侧表面的多个相互对接的散热凸台71，散热凸台71在第一制动盘1和第二制动盘2旋转卡合贴合后，两个制动盘上的散热凸台71一一对应，其底部具有突出的散热筋连接，这样增大了散热面积，提高了热量流通效率，同时，散热凸台71沿正反旋向圆弧曲线分布，沿正旋向分布的散热凸台和沿反旋向分布的散热凸台形成了正反旋向交叉的散热风道73，散热筋72也为正反旋向的圆弧曲线，散热凸台71侧面为圆弧曲面，散热凸台71的圆弧曲面与散热筋72形成的圆弧曲线一致，在制动过程中不论机车车轮顺时针旋转还是逆时针旋转，都能取得良好的散热通风效果。

Claims (7)

1.一种动车组用轴装锻钢制动盘，其特征在于：包括第一制动盘和第二制动盘以及通过其内径边缘设置的若干个螺纹紧固组件相连接的盘毂，所述第一制动盘与第二制动盘的接触面设置通风散热结构，所述第一制动盘和第二制动盘的外径边缘通过旋转卡合结构固定。

2.根据权利要求1所述的一种动车组用轴装锻钢制动盘，其特征在于：所述旋转卡合结构包括分别设置在第一制动盘、第二制动盘内侧的定位凸台，所述第一制动盘的定位凸台端面具有弧状凹槽，所述第二制动盘的定位凸台端面设置与所述弧状凹槽旋转卡合连接的弧状凸条。

3.根据权利要求2所述的一种动车组用轴装锻钢制动盘，其特征在于：所述弧状凹槽、弧状凸条的截面为燕尾型且所述弧状凹槽入口截面大于出口截面，所述弧状凹槽与弧状凸条旋紧接触面为前高后低形式。

4.根据权利要求1所述的一种动车组用轴装锻钢制动盘，其特征在于：所述螺纹紧固组件包括分别设置在所述第一制动盘与第二制动盘内径边缘的多个安装脚以及设置在所述盘毂外圆周的多个装配脚，所述安装脚和装配脚的端部设置供螺栓贯穿连接的螺孔或通孔。

5.根据权利要求4所述的一种动车组用轴装锻钢制动盘，其特征在于：所述第一制动盘与盘毂的连接面设置凹凸定位结构，所述凹凸定位结构包括设置在所述第一制动盘的安装脚端面的V型凹陷，以及设置在所述盘毂的装配脚端面的倒V型凸台，所述倒V型凸台与所述V型凹陷配合。

6.根据权利要求4所述的一种动车组用轴装锻钢制动盘，其特征在于：所述第一制动盘安装脚与第二制动盘安装脚的连接面分别设置了对称分布在所述螺孔两侧的通风槽，所述通风槽与位于所述第一制动盘和第二制动盘之间的通风散热结构连通。

7.根据权利要求1所述的一种动车组用轴装锻钢制动盘，其特征在于：所述通风散热结构包括分别设置在所述第一制动盘和第二制动盘内侧表面的多个相互对接的散热凸台，所述散热凸台沿正反旋向圆弧曲线分布，所述散热凸台的底部通过散热筋连接，沿正旋向分布的散热凸台和沿反旋向分布的散热凸台形成了正反旋向交叉的散热风道。

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