[发明专利]一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘

说明书

技术领域

本发明涉及一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘，该制动盘采用铸造成型，适用于快速重载货车和高速动车组列车。

技术背景

国际铁路联盟UIC对21t轴重的货车采用双侧铸铁闸瓦踏面制动的模式进行过试验，结果表明，当速度高于130km/h时，原有的踏面制动将不能满足货车安全制动的要求，对于速度160km/h以上的提速和高速客车，中国国内外基本上也都采用盘形制动，盘形制动已经成为快速货车和高速动车组的主要制动方式。

中国正在大规模快速建设高速铁路，根据中国国家规划，至2020年中国将建设高速铁路1.8万公里。目前，京津高速客运列车的运营时速已经超过300km/h；时速160km/h以上的重载货运列车也在积极的研发过程中。

有文献表明，当列车速度低于160km/h时散热筋多采用板状结构，以加强通风散热效果，但这种结构具有泵风功率大的缺点；当列车速度高于200km/h时散热筋多采用柱状结构，以降低泵风造成的功率损失，但这种结构容易使两摩擦面间的气流出现紊流，降低通风散热性。

国内外已研发出的制动盘包括：铸铁制动盘、锻铸钢制动盘、铝基复合材料制动盘、C/C复合材料制动盘。铸铁制动盘由于其材料自身性能的局限，难以用于快速货车和高速动车组列车。C/C复合材料由于其成本过高、摩擦系数随环境变化而产生较大波动，目前在国内外尚未见到用于轨道车辆的任何报道。钢质制动盘具有技术成熟度高、成本低、适用速度范围广的特点，在发达国家的快速和高速动车组列车已得到广泛的应用。铝基复合材料制动盘具有重量轻、耐磨性好的特点，目前少数国家和地区已经应用于城市轨道车辆，时速达到160km/h。

制动盘服役工况复杂，承受多种力场的耦合作用。在制动过程中列车的动能通过制动盘与闸片的摩擦转变成热能，绝大部分的热能输入到制动盘内部使其温度升高，目前，整体盘的结构不均匀性、自身的结构变形约束和连接部件的径向变形约束等，导致整体制动盘内部存在较大的内应力，严重影响制动盘的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：现有的制动盘通风散热性能差，盘体与盘毂之间采用压紧装配极大限制了盘体的径向变形，采用单一的摩擦扭矩制动。

本发明的技术方案：

一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘，采用分体式结构，一套完整的制动盘包括完全相同的第一分体盘、第二分体盘、第三分体盘、第四分体盘四片分体盘。

第一至第四分体盘之间通过八个定位销定位；六个螺栓依次穿过第二压圈、第三、第四分体盘、盘毂、第二分体盘、第一分体盘、第一压圈、三个防松垫片上的通孔，通过六个螺母与六个螺栓连接，实现第一至第四分体盘和盘毂的轴向固定。

在第一至第四分体盘的不同半径上周向均布十七个第一柱状散热筋、二个第二柱状散热筋、三个Y形散热筋、六个第一板状散热筋、两个第二板状散热筋、六个第三板状散热筋、两个第四板状散热筋；Y形散热筋中部开设凹槽，与盘毂的凸台配合连接；装配法兰与摩擦面过渡相连。

本发明的有益效果：

分体盘的散热筋分为三种，柱状散热筋、板状散热筋和“Y”型散热筋，在不同的半径上周向均布，有效的改善了制动盘通风散热性能；分体盘和盘毂采用插入和压紧混合装配，大幅减少紧固力矩，有效释放盘体的径向变形，同时，由单一的摩擦扭矩制动变为机械扭矩和摩擦扭矩联合制动。制动服役寿命和安全性得到提高，社会和经济效益明显。

附图说明

图1为制动盘装配的零部件爆炸图；

图2为分体盘结构示意图(正面)；

图3为分体盘结构示意图(背面)；

图4为分体盘散热筋分布图；

图5为“Y”型散热筋结构图；

图6为制动盘装配示意图；

图7为图6中A-A剖面图；

图8为盘毂结构图；

图9为防松垫片示意图；

图10为压圈结构图；

图中，第一分体盘1，第二压圈2，螺母3，防松垫片4，定位销5，第二分体盘6，第三分体盘7，盘毂8，螺栓9，第一压圈10，第四分体盘11，柱状散热筋12，柱状散热筋13，“Y”型散热筋14，第一板状散热筋15，第二板状散热筋16，第三板状散热筋17，第四板状散热筋18，凸台19，凸缘20，装配法兰21，摩擦面22，盘毂凸台23。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明：

一种轴装式结构约束释放型铁道车辆制动盘见图1、图6。