CN218780676U - 碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机车车辆技术领域，具体为一种碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，包括圆形的制动盘，所述制动盘的上下表面之间为中空结构，所述中空结构中包含有散热空间，圆形的所述制动盘由两个半圆盘拼成，拼成后的所述制动盘的内圆形成法兰盘，所述半圆盘的两端设有连接件，所述中空结构内周向均布径向横梁支撑，所述法兰盘设有法兰盘嵌槽，达到制动盘抗热裂，提高制动效果；有益于降低车辆转向架簧下自重，从而减少了轮轨间的相互作用力和轮轨间的磨耗；减少和方便了制动盘的维修和更换。

Description

碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构

技术领域

本实用新型属于机车车辆技术领域，具体为碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构。

背景技术

随着高速列车速度的提高，对制动系统的要求也越来越高。列车速度越快，刹车距离越长，一般对于高速列车，如果运行速度在每小时200公里，要求刹车距离不能超过2000米。按照能量守恒原理，列车的动能与速度的平方成正比，高速列车巨大的动能，需要刹车片摩擦制动产生很大的热量来转化和消耗。目前，我国高速客运列车，车轴上安装的盘型制动盘，从一个到多个，才能达到制动距离的要求。而现有技术的制动盘多采用的材质以锻钢或铸钢材料为主，重量很重。作为列车簧下重量的轮轴，本来簧下重量就很重，又要在其上安装多个金属制动盘，就大幅度的增加了列车转向架的簧下重量，加大了轮轨间的作用力,危害高速列车运行的平稳性。

现有技术，在车轴上安装的圆形制动盘，其直径一般相当于车轮直径的70％左右，制动盘安装在盘毂座上，位于两车轮之间。车辆制动时，位于制动盘边缘的制动夹钳，抱紧制动盘，在相互摩擦中产生高温，实现制动目的。因此，现有技术，不但有锈蚀问题，由于制动盘在制动时受到摩擦，产生400到900度的高温，使刹车盘产生热斑、热疲劳裂纹等损伤，甚至出现断裂，危害行车安全。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，具备结构简单、使用方便的优点，解决了上述背景技术中所提到的问题。

本实用新型是碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，包括圆形的制动盘，圆形的所述制动盘的上下表面之间为中空结构，所述中空结构为散热空间，所述制动盘由两个半圆盘拼成，拼成后的所述制动盘的内圆形成法兰盘，所述半圆盘的两端设有连接件，将所述半圆盘拼接成圆形的所述制动盘，所述制动盘的上下表面之间周向均布径向横梁支撑，承受来自表面的垂直制动压力，所述法兰盘设有法兰盘嵌槽，作用于嵌入制动盘盘毂齿状连接座，法兰盘嵌槽与现有技术制动盘盘毂上的制动盘盘毂齿状连接座性相兼容，并以法兰盘嵌槽的侧壁传递周向制动力扭矩。

所述半圆盘为碳纤维复合材料，所述连接件包括半圆盘的周向边缘一端设有嵌入凸出键，另一端设有嵌入键凹座。

所述径向横梁支撑在圆形的所述制动盘的上下表面之间的中空结构中沿周向成放射状分布。

相邻的所述径向横梁支撑之间的空间为所述散热空间，所述嵌入凸出键的形状为，沿周向10度范围扇形凸出，厚度与所述散热空间的间宽相等，径向长度的内径小于所述散热空间的内径。

两个所述半圆盘组装时，所述嵌入凸出键嵌入另一个所述半圆盘的所述嵌入键凹座内，所述嵌入键凹座的尺寸与所述嵌入凸出键相匹配。

安装后，现有技术中的所述制动盘盘毂齿状连接座的侧壁与所述法兰盘嵌槽的侧壁间隙小于0.3mm。

所述圆形制动盘的周向均布6个矩形的所述法兰盘嵌槽，所述法兰盘嵌槽中间设有法兰盘连接螺栓的穿入孔。

所述半圆盘的周向每10度设一个径向横梁支撑，其宽度20mm。

拼成的圆形所述制动盘的内圆尺寸与现有技术制动盘盘毂的外径相同，法兰盘嵌槽内平面需要与所述制动盘平面相平行，法兰盘嵌槽底的厚度不小于40mm。

拼成的圆形的所述制动盘，内部周向均布36个径向横梁支撑。

与现有技术相比，本实用新型具有有益效果：

1)避免现有技术由于是一体圆盘，在安装制动盘时需要在安装车轮之前安装，或者中途更换制动盘时，需要退轮的缺陷。两个完整的半圆盘组装时，以连接件嵌入键拼接形成圆形的制动盘，再共同安装在现有技术的制动盘盘毂上，保证组装后的制动盘整体，在侧平面承受制动力时整体稳固，使车辆刹车过程平稳可靠。

2)径向横梁支撑，承受来自表面的垂直制动压力，同时，中空部分中相邻径向横梁支撑之间的空间为散热空间，有利于在制动盘受热时，可以将热量迅速向外扩散；

3)制动盘，承受的周向制动摩擦力扭矩，是通过法兰盘嵌槽的侧壁传递到现有技术制动盘盘毂齿状连接座上的，避免了现有技术依赖法兰盘连接螺栓传递周向力，造成螺栓弯曲松动的缺陷。同时，法兰盘嵌槽，与现有技术的制动盘盘毂齿状连接座外形相兼容，也保证了本实用新型制动盘的安装与现有技术制动盘的互换性。

4)本实用新型制动盘，采用了碳纤维复合材料制备的独立构件，比现有金属材质制动盘降低重量50％以上，极大地减少了车辆转向架的簧下质量，从而减少了轮轨间的相互作用力和轮轨间的磨耗；减少和方便了制动盘的维修和更换。

5)本实用新型制动盘，采用了碳纤维复合材料的耐高温，耐磨耗等特性，避免了现有技术的金属制动盘经常产生热裂纹热疲劳损坏的等缺陷，提高了制动的可靠性和制动安全。

附图说明

图1为本实用新型碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构的立体结构示意图；

图2为本实用新型碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构A向结构示意图；

图3为本实用新型碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构的一个半圆盘结构示意图；

图4为本实用新型碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构的C剖面图。

图中：1、制动盘；2、半圆盘；3、嵌入凸出键；4、嵌入键凹座；5、散热空间；6、径向横梁支撑；7、法兰盘嵌槽；8、法兰盘嵌槽内平面；9、穿入孔；10、制动盘侧平面。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型涉及一种碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构。该种制动盘结构，主要应用于我国高速轨道列车客运运输的制动系统上。

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提出了一种高强度、高热容量的碳纤维复合材料的轴装新盘型独立构件。

现有技术中制动盘如公开号CN206095149U，专利名称为一种列车轮对尺寸及跳动公差在线检测系统中的附图所示。

具体实施例1：请参阅图1-4，一种碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，包括圆形的制动盘1如图1所示，圆形的所述制动盘1的上下表面之间为中空结构，所述中空结构为散热空间5，所述制动盘1由两个碳纤维复合材料的半圆盘2拼成，拼成后的所述制动盘1的内圆形成法兰盘，所述半圆盘2的两端设有连接件，将所述半圆盘2拼接成圆形的所述制动盘1，所述制动盘1的上下表面之间周向均布径向横梁支撑6，承受来自表面的垂直制动压力，所述法兰盘设有法兰盘嵌槽7，作用于现有技术制动盘盘毂齿状连接座，法兰盘嵌槽7与制动盘盘毂齿状连接座外形兼容，并以法兰盘嵌槽7的侧壁传递周向制动力扭矩，所述法兰盘还包括法连盘嵌槽内平面8，该平面须和制动盘1两表面相平行。安装时，法兰盘嵌槽内平面8为现有技术制动盘盘毂齿状连接座的贴合面。现有技术制动盘盘毂先于制动盘过盈配合安装在车轴上，然后再安装本实用新型制动盘在盘毂齿状连接座上。

所述碳纤维复合材料是一种高强度非金属复合材料，它的力学性能优于现有技术的锻钢或铸钢材质。物理性能在于耐腐蚀，高热容量。

如图2所示，图2是图1的上方A方向看过去，制动盘1的边缘厚度方向的结构，所述连接件包括半圆盘2的周向边缘一端设有嵌入凸出键3，另一端设有嵌入键凹座4。两个所述半圆盘2组装时，所述嵌入凸出键3嵌入另一个所述半圆盘2的所述嵌入键凹座4内，所述嵌入键凹座4的尺寸与所述嵌入凸出键3相匹配。

所述径向横梁支撑6在圆形的所述制动盘1的上下表面之间的中空结构中沿周向成放射状分布。

相邻的所述径向横梁支撑6之间的空间为所述散热空间5，有利于在构件受热时，可以将热量迅速向外扩散，所述嵌入凸出键3的形状为，沿周向10度范围扇形凸出，厚度与所述散热空间5的间宽相等，径向长度的内径小于所述散热空间5的内径。嵌入凸出键3在半圆的基础上向外凸出了10度的长度，完整的半圆盘2实际是180度加凸出键10度，嵌入在另一个半圆盘2下半圆的内10度的嵌入键凹座4。

安装后，现有技术中的所述制动盘盘毂齿状连接座的侧壁与所述法兰盘嵌槽7的侧壁间隙小于0.3mm。

所述圆形的制动盘1的周向均布6个矩形的所述法兰盘嵌槽7，所述法兰盘嵌槽7中间设有法兰盘连接螺栓的穿入孔9。

所述半圆盘2的周向每α＝10度，设一个径向横梁支撑6，径向横梁支撑6宽度20mm。

拼成的圆形所述制动盘1的内圆尺寸与现有技术制动盘盘毂的外径相同，法兰盘嵌槽内平面8需要与所述制动盘1平面相平行，法兰盘嵌槽底的厚度不小于40mm，如果该厚度不够，影响整个盘的安装稳定。

拼成的圆形的所述制动盘1，内部周向均布36个径向横梁支撑6。

两个相同的半圆盘2组成一个完整的制动盘1的方式是：在半圆盘2的周向边缘，周向凸出10度的嵌入凸出键3嵌入另一个半圆盘2的另一端的嵌入键凹座4进行连接。如图2所示的A向图；同时，两个完整的半圆盘2拼接后，内圆形成法兰盘，法连盘上有6个穿入孔(两个半圆盘2组成的圆形所述制动盘上一共12个穿入孔9)，穿入孔9落在法兰盘嵌槽7内，法兰盘嵌入槽底设有穿入孔9。法兰盘嵌入槽7，嵌入现有技术制动盘盘毂齿状连接座，如图3所示。从而，完成整体组装，形成一个制动盘整体。

本申请中的制动盘，承受的周向制动摩擦力扭矩，是通过法兰盘嵌槽侧壁传递到现有技术制动盘盘毂齿状连接座上的，避免了现有技术依赖法兰盘连接螺栓传递周向力，造成螺栓弯曲松动的缺陷。同时，法兰盘嵌槽7，与现有技术制动盘盘毂齿状连接座外形相兼容，也保证了本申请中制动盘1的安装与现有技术制动盘的互换性。

制动盘1，给出的新的形式尺寸以及利用材质的优点，与现有技术相比具有：抗热裂纹、耐摩擦高温、抗氧化、强度高的技术进步，并且，与现有技术相比，减低自重50％以上。

利用高强度碳纤维复合材料的：质轻、强度高、热容量大、耐磨耗、耐腐蚀、耐高温、散热性好等特点，设计的新型轴装盘型制动独立构件，应用于高速列车车辆的轴装盘型制动上，可以带来如下技术进步：

(1)降低车辆转向架簧下自重，从而减少了轮轨间的相互作用力和轮轨间的磨耗。

(2)防止了制动盘热疲劳损坏的发生,提高了列车制动效率以及平稳性、可靠性。

(3)减少和方便了制动盘的维修和更换。

(4)提高了制动盘使用寿命。

具体实施例2：与具体实施例1的区别在于：半圆盘2从圆心到半圆盘2的内圆半径为250mm，半圆盘2从圆心到穿入孔的圆心的尺寸为290mm，即穿入孔9的圆心皆位于距离半圆盘2的圆心290mm的虚拟半圆上。散热空间5靠近半圆盘2圆心的一端为向半圆盘2圆心方向凸出的半圆弧，两个圆心的距离为426mm，半圆盘2的外圆周半径为600mm，半圆盘2的厚度为65mm至80mm，制动盘的法兰盘嵌槽底厚度为40mm，如图4所示，法兰盘嵌槽内平面8所在位置为法兰盘嵌槽的底部，法兰盘嵌槽底的厚度指的是图中法兰盘嵌槽的底部阴影线所描述区域的厚度，穿入孔的直径为28mm。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，包括圆形的制动盘，所述制动盘的上下表面之间为中空结构，所述中空结构中包含有散热空间，其特征在于：圆形的所述制动盘由两个半圆盘拼成，拼成后的所述制动盘的内圆形成法兰盘，所述半圆盘的两端设有连接件，所述制动盘的厚度方向，内部周向均布径向横梁支撑，所述法兰盘设有法兰盘嵌槽。

2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，其特征在于：所述半圆盘为碳纤维复合材料，所述连接件包括半圆盘的周向边缘一端设有嵌入凸出键，另一端设有嵌入键凹座。

3.根据权利要求2所述的碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，其特征在于：所述径向横梁支撑在所述制动盘的上下表面之间的所述中空结构中沿周向成放射状分布。

4.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，其特征在于：相邻的所述径向横梁支撑之间的空间为所述散热空间，所述嵌入凸出键的形状为，沿周向10度范围扇形凸出，厚度与所述散热空间的间宽相等，径向长度的内径小于所述散热空间的内径。

5.根据权利要求4所述的碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，其特征在于：两个所述半圆盘组装时，所述嵌入凸出键嵌入另一个所述半圆盘的所述嵌入键凹座内，所述嵌入键凹座的尺寸与所述嵌入凸出键相匹配。

6.根据权利要求5所述的碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，其特征在于：安装后，所述法兰盘嵌槽的侧壁与所述制动盘盘毂齿状连接座的侧壁间隙小于0.3mm。

7.根据权利要求6所述的碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，其特征在于：所述圆形制动盘的周向均布6个矩形的所述法兰盘嵌槽，所述法兰盘嵌槽中间设有法兰盘连接螺栓的穿入孔。

8.根据权利要求7所述的碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，其特征在于：所述半圆盘的周向每10度设一个所述径向横梁支撑，所述径向横梁支撑的宽度20mm。

9.根据权利要求8所述的碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，其特征在于：拼成的圆形所述制动盘的内圆直径与制动盘盘毂的外径相同，所述制动盘的法兰盘嵌槽内平面与所述制动盘平面相平行，法兰盘嵌槽底的厚度不小于40mm。

10.根据权利要求9所述的碳纤维复合材料的轨道车辆轴装制动盘结构，其特征在于：拼成的圆形的所述制动盘，内部周向均布36个所述径向横梁支撑。

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