[实用新型]一种新型高速列车用强散热制动盘

说明书

技术领域

本实用新型属于高速列车制动装置领域，尤其于一种新型高速列车强散热制动盘有关?

背景技术

制动盘是涉及列车安全的关键部件之一?以前采用的铁基存在两大问题：1、簧下重量大，影响机车车辆的动力学性能；2、使用时，其表面温度较高，影响制动盘的机械性能，随着交通运输向高速安全发展，制动盘服役于高速、高温、高制动压力等特殊工况中，传统铸铁盘或铸钢盘等铁基制动盘已无法满足现今铁路运输高速重载的需要。研制能够满足高速列车要求的轻质制动盘是实现铁道车辆高速轻量化发展的重要技术难题?

由于铝基复合材料具有密度低?强度和模量高?耐磨损?膨胀系数低?导热系数高以及散热速度快等一系列优点，故采用铝基复合材料制动盘可以大大减轻机车车辆的簧下重量，改善列车的动力学性能，并显著降低制动盘的表面温度，提高机车车辆运行的安全性?铝基制动盘在服役过程中受到闸片的强烈摩擦作用，不仅会发生摩擦磨损，还会将列车的运行动能转化成热能?由制动能量转换产生的热量可以分为五部分:第一部分热量散失到空气中，第二部分热量向散热筋传导，第三部分热量向轮毂传导，第四部分热量向闸片传导，第五部分热量造成摩擦面升温?制动盘和闸片的结构和材料应该能够尽量增大第一到第四部分的热量份额，而适当减少第五部分热量?近年来，一些发达国家都在不断改进制动盘的结构和材料，力求改善制动盘的散热?通风效果和提高制动盘抵抗热损伤的能力?根据材料、加工工艺和应用工况的不同，制动盘的结构存在较大的差别，这主要体现在分体盘和整体盘，圆柱筋和片状筋，螺栓孔，散热孔的数量不等，由于具体的应用工况不同，同一类制动盘的尺寸也存在明显差异?

制动盘摩擦面的温升速率高于制动盘散热筋的温升速率，散热能力低于散热筋的能力，这使得二者的温升远不能达到同步的效果，并最终导致摩擦面的热膨胀受到散热筋的严重约束?同时，制动盘爪的数量增加能够改善制动盘内侧的温度均匀性，从而使制动盘的制动热应力有所降低，制动盘爪的数量越多，热应力降低的越明显；制动盘爪之间连接筋的存在对制动热应力也具有一定的积极影响；摩擦面厚度的增加增大了制动盘的热容量，尤其是摩擦面的热容量，所以制动盘的制动热应力和摩擦面的温度都明显降低，但随着摩擦面厚度的增加制动盘的重量明显增加；摩擦面的复合结构能够显著降低制动盘的制动热应力，对摩擦面的最大温升影响较小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种散热性好，抗热疲劳，抗龟裂，抗变形能力强的适用于时速380 km/h的高速列车紧急制动工况的具有通透性的通风槽结构的高效高寿命三维网络碳化硅增强铝合金复合材料制成的制动盘。

为此，本实用新型提供以下技术方案：本实用新型包括制动盘，该制动盘正面设置有摩擦片作为摩擦面，反面设置有散热筋，制动盘中间设置有沿经向均匀设置的轴装孔，其特征是：所述的摩擦面轴向设有数条对称的排粉槽，制动盘反面设有交替排列的第一径向散热筋和第二径向散热筋，在第一径向散热筋和第二径向散热筋上设置有贯穿径向散热筋和排粉槽的通透性通风槽，所述的径向散热筋两端端面上设有弧形凹槽形成的集风口，该集风口与所述的通风槽连接，所述的制动盘的摩擦面还可以设置一个或多个散热孔，位置在摩擦面的中央，按照温度梯度分布或均匀排列。

作为对上述方案的进一步完善和补充，本实用新型还包括以下技术方案：

所述的散热孔贯穿制动盘，也可以是不贯穿制动盘。

所述的第一径向散热筋和第二径向散热筋上的通风槽与轴装孔的中心线在同一直线上，通风槽以制动盘的旋转轴为旋转对称中心，从制动盘的外圆周向内圆周延伸，从摩擦面贯穿至散热筋，第一径向散热筋与轴装孔凸台连为一体。

所述制动盘上第一径向散热筋的数量共12个，每一个散热筋设有一个贯穿盘体的通透性通风槽，所述制动盘上第二径向散热筋的数量为12个，其中包括连接端面的2个散热筋，每一个散热筋设有一个贯穿盘体的通透性通风槽，所述的通风槽截面可为梯形、矩形或其他几何形，摩擦面上通风槽宽为7~20mm，散热筋端面通风槽宽为2~7 mm。

所述制动盘上的通风槽在第一径向散热筋和第二径向散热筋两端端面的集风口的半径为3~10mm的圆弧曲线。

所述的制动盘切割成两片到六片对称的制动盘单元，通过各自的两个连接端面上的定位孔安装连接为一整体的圆环形制动盘，方便于轴装盘的安装需要；同时，制动盘通过采用两片到六片对称的制动盘单元结构，其制动热应力能够得到大幅度的下降，原因是制动盘散热筋的断开，使得制动盘自身的结构约束得到了充分的释放?