高速列車復合材料輪裝制動盤制造技術

本發明專利技術屬于列車制動裝置技術領域，具體涉及一種高速列車復合材料輪裝制動盤。其包括內側鋼質骨架、外側鋼質骨架、內側碳陶摩擦環、外側碳陶摩擦環、滑塊、套筒等。本制動盤由碳陶材料的摩擦環和鑄鋼材質的骨架組成，重量約為傳統鋼質材料制動盤的1/3，可以大大減輕高速列車的簧下重量，滿足高速列車對輕量化的要求；碳陶復合材料的制動盤可以承受更大的制動能量，適應于時速超過350公里的高速列車，滿足高速列車對提速的要求；摩擦環結構簡單，適合碳陶復合材料的制造；摩擦環通過套筒和滑塊固定在鋼質骨架上，鋼質骨架通過既有成熟的定位銷和緊固件結構固定在車輪上，解決了碳陶輪盤與車輪固定的難題。

【技術實現步驟摘要】
高速列車復合材料輪裝制動盤
本專利技術屬于列車制動裝置
，具體涉及一種高速列車復合材料輪裝制動盤。
技術介紹
目前，國內高速列車復合材料輪裝制動盤盤體全部采用鍛鋼或者鑄鋼材質，傳統的鑄鋼或鍛鋼盤體生產效率高、生產成本低，在高速列車上得到廣泛運用。但是鋼盤重量不輕，不利于減輕高速列車的簧下重量，因此鋼盤難以滿足高速列車對輕量化的要求；另外，在制動過程中盤體和閘片會相互摩擦并產生大量的熱，絕大部分熱量會被盤體吸收，導致盤體溫度很高，目前時速350公里的高速列車制動過程中盤體的最高溫度已經接近于鋼質材料的極限溫度，列車若進一步提速，制動能量就會更大，盤體溫度就更高，傳統鋼質材料的盤體已經無法滿足時速超過350公里的高速列車的制動需求。碳陶復合材料具有低密度、耐高溫、高比強和高耐磨的優點，低密度可以大幅度減輕制動盤的重量，有利于減輕高速列車的簧下重量；耐高溫、高比強和高耐磨可以承受更大的制動能量，大幅度提高制動盤的使用極限溫度；因此碳陶復合材料已成為新一代制動摩擦材料的一個主要研究方向。但是碳陶復合材料韌性差、易脆裂，不適合制造結構復雜的部件，而制動盤結構相當復雜且具有板條狀散熱筋結構用于散熱；而且碳陶復合材料的強度比鋼質材料低很多，不適合傳統鋼質輪盤與車輪的固定方式。因此，適合碳陶復合材料的輪盤結構形式以及輪盤與車輪的固定方式是目前亟待解決的難題。
技術實現思路
為了解決輪盤與車輪如何固定的技術難題，本專利技術的目的在于提供一種高速列車復合材料輪裝制動盤。為實現上述技術目的，本專利技術采用以下的技術方案：高速列車復合材料輪裝制動盤，包括安裝于車輪內側的內側鋼質骨架、安裝于車輪外側的外側鋼質骨架、安裝于所述內側鋼質骨架的內側的內側碳陶摩擦環、安裝于所述外側鋼質骨架的外側的外側碳陶摩擦環，所述內側碳陶摩擦環與內側鋼質骨架接觸，所述外側碳陶摩擦環與外側鋼質骨架接觸；所述內側鋼質骨架、外側鋼質骨架材質為鑄鋼材料，所述內側碳陶摩擦環、外側碳陶摩擦環材質為碳陶復合材料；鋼質骨架與碳陶摩擦環相接觸的接觸面上均勻分布著內周滑塊滑槽和外周滑塊滑槽，所述內周滑塊滑槽和外周滑塊滑槽內分別安裝有滑塊，所述滑塊中心具有貫穿的通孔；鋼質骨架與車輪腹板相接觸的接觸面上均勻分布著散熱筋和定位銷滑槽，鋼質骨架上對應內周滑塊滑槽和外周滑塊滑槽的位置分別加工有骨架內周螺栓孔和骨架外周螺栓孔；車輪腹板上對應骨架內周螺栓孔、骨架外周螺栓孔和定位銷滑槽的位置分別加工有車輪內周螺栓孔、車輪外周螺栓孔和定位銷孔；所述內側鋼質骨架、車輪腹板與外側鋼質骨架之間設置有與定位銷孔對應的定位銷軸，所述定位銷軸穿過所述定位銷孔并插入所述定位銷滑槽內，所述內側鋼質骨架、外側鋼質骨架通過定位銷軸與車輪腹板實現初定位；碳陶摩擦環與鋼質骨架相接觸的接觸面上加工有內周套筒孔和外周套筒孔，所述內周套筒孔和外周套筒孔內分別插設有套筒，所述套筒的一端穿入滑塊通孔內，所述套筒內穿設螺栓，所述螺栓穿過套筒通孔、骨架螺栓孔、車輪螺栓孔后，將內側碳陶摩擦環、內側鋼質骨架、車輪腹板、外側鋼質骨架和外側碳陶摩擦環緊固連接。作為優選的技術方案，鋼質骨架的內周滑塊滑槽間隔60°均勻排布，鋼質骨架的外周滑塊滑槽亦間隔60°均勻排布，且相鄰的內周滑塊滑槽和外周滑塊滑槽間隔30°排布。作為優選的技術方案，鋼質骨架的定位銷滑槽間隔60°均勻排布；單個滑塊滑槽的兩個滑槽側面與對應的螺栓孔中心線對稱分布；相鄰的滑塊滑槽和定位銷滑槽間隔15°排布。作為優選的技術方案，碳陶摩擦環的內周套筒孔間隔60°均勻排布，碳陶摩擦環的外周套筒孔亦間隔60°均勻排布，且相鄰的內周套筒孔和外周套筒孔間隔30°排布。作為優選的技術方案，設碳陶摩擦環的內周套筒孔分布圓直徑與碳陶摩擦環的中部圓直徑差值為a，碳陶摩擦環的外周套筒孔分布圓直徑與碳陶摩擦環的中部圓直徑差值為b，則a＝b。a或b的值優選為20mm～40mm。作為優選的技術方案，所述套筒包括大端部和小端部，大端部和小端部為同心階梯圓柱軸狀結構，套筒中心具有貫穿大端部和小端部的通孔，套筒小端部外徑與碳陶摩擦環的套筒孔直徑相等，套筒通孔直徑比鋼質骨架的螺栓孔直徑大1～2mm；套筒小端部的長度小于碳陶摩擦環的套筒孔臺階厚度和滑塊厚度之和。作為優選的技術方案，套筒大端部還具有一定深度的沉孔，沉孔深度優選為2～5mm，沉孔直徑比螺栓頭最大直徑輪廓大2～5mm。作為優選的技術方案，所述定位銷軸為實心圓柱軸，并在軸兩端的圓柱面沿軸向方向對稱銑削一定深度，銑削完后的兩個平面與圓柱中心線對稱分布；所述定位銷軸的中部設有環形凹槽，所述環形凹槽里設有O型圈。作為優選的技術方案，摩擦環內周套筒孔分布圓直徑比骨架內周螺栓孔分布圓直徑小0.5～1.5mm，摩擦環外周套筒孔分布圓直徑比骨架外周螺栓孔分布圓直徑小0.5～1.5mm，骨架內周螺栓孔分布圓直徑與車輪內周螺栓孔分布圓直徑相等，骨架外周螺栓孔分布圓直徑與車輪外周螺栓孔分布圓直徑相等，骨架中部圓直徑與車輪定位銷孔分布圓直徑相等。由于采用上述技術方案，本專利技術具有至少以下有益效果：(1)本專利技術提供的高速列車復合材料輪裝制動盤由碳陶材料的摩擦環和鑄鋼材質的骨架組成，重量約為傳統鋼質材料制動盤的1/3，可以大大減輕高速列車的簧下重量，滿足高速列車對輕量化的要求；(2)碳陶復合材料的制動盤可以承受更大的制動能量，適應于時速超過350公里的高速列車，滿足高速列車對提速的要求；(3)摩擦環結構簡單，適合碳陶復合材料的制造；摩擦環通過套筒和滑塊固定在鋼質骨架上，鋼質骨架通過既有成熟的定位銷和緊固件結構固定在車輪上，解決了碳陶輪盤與車輪固定的難題；(4)制動過程中摩擦環與閘片摩擦會產生大量的熱，熱量被摩擦環吸收后，摩擦環會產生徑向膨脹，摩擦環與骨架之間必然存在輕微的徑向位移。徑向位移產生后，安裝在摩擦環套筒孔里的套筒會隨著摩擦環徑向膨脹，由于套筒插入到滑塊的通孔里，滑塊也會隨著套筒在骨架的滑塊滑槽里產生徑向位移，整個過程，制動盤內部不會由于摩擦環與骨架之間發生徑向位移而產生內部約束力從而提高制動盤的使用壽命。附圖說明以下附圖僅旨在于對本專利技術做示意性說明和解釋，并不限定本專利技術的范圍。其中：圖1是本專利技術實施例的裝配結構示意圖；圖2是碳陶摩擦環的結構示意圖；圖3是圖2中A-A向的結構示意圖；圖4是鋼質骨架的結構示意圖；圖5是圖4中B-B向的結構示意圖；圖6是套筒的結構示意圖；圖7是圖6中C-C向的結構示意圖；圖8是滑塊的結構示意圖；圖9是圖8中D-D向的結構示意圖；圖10是定位銷軸處的局部結構示意圖；圖11是車輪的結構示意圖。具體實施方式下面結合附圖和實施例，進一步闡述本專利技術。在下面的詳細描述中，只通過說明的方式描述了本專利技術的某些示范性實施例。毋庸置疑，本領域的普通技術人員可以認識到，在不偏離本專利技術的精神和范圍本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.高速列車復合材料輪裝制動盤，其特征在于：包括安裝于車輪內側的內側鋼質骨架、安裝于車輪外側的外側鋼質骨架、安裝于所述內側鋼質骨架的內側的內側碳陶摩擦環、安裝于所述外側鋼質骨架的外側的外側碳陶摩擦環，所述內側碳陶摩擦環與內側鋼質骨架接觸，所述外側碳陶摩擦環與外側鋼質骨架接觸；所述內側鋼質骨架、外側鋼質骨架材質為鑄鋼材料，所述內側碳陶摩擦環、外側碳陶摩擦環材質為碳陶復合材料；/n鋼質骨架與碳陶摩擦環相接觸的接觸面上均勻分布著內周滑塊滑槽和外周滑塊滑槽，所述內周滑塊滑槽和外周滑塊滑槽內分別安裝有滑塊，所述滑塊中心具有貫穿的通孔；鋼質骨架與車輪腹板相接觸的接觸面上均勻分布著散熱筋和定位銷滑槽，鋼質骨架上對應內周滑塊滑槽和外周滑塊滑槽的位置分別加工有骨架內周螺栓孔和骨架外周螺栓孔；/n車輪腹板上對應骨架內周螺栓孔、骨架外周螺栓孔和定位銷滑槽的位置分別加工有車輪內周螺栓孔、車輪外周螺栓孔和定位銷孔；/n所述內側鋼質骨架、車輪腹板與外側鋼質骨架之間設置有與定位銷孔對應的定位銷軸，所述定位銷軸穿過所述定位銷孔并插入所述定位銷滑槽內，所述內側鋼質骨架、外側鋼質骨架通過定位銷軸與車輪腹板實現初定位；/n碳陶摩擦環與鋼質骨架相接觸的接觸面上加工有內周套筒孔和外周套筒孔，所述內周套筒孔和外周套筒孔內分別插設有套筒，所述套筒的一端穿入滑塊通孔內，所述套筒內穿設螺栓，所述螺栓穿過套筒通孔、骨架螺栓孔、車輪螺栓孔后，將內側碳陶摩擦環、內側鋼質骨架、車輪腹板、外側鋼質骨架和外側碳陶摩擦環緊固連接。/n...

【技術特征摘要】
1.高速列車復合材料輪裝制動盤，其特征在于：包括安裝于車輪內側的內側鋼質骨架、安裝于車輪外側的外側鋼質骨架、安裝于所述內側鋼質骨架的內側的內側碳陶摩擦環、安裝于所述外側鋼質骨架的外側的外側碳陶摩擦環，所述內側碳陶摩擦環與內側鋼質骨架接觸，所述外側碳陶摩擦環與外側鋼質骨架接觸；所述內側鋼質骨架、外側鋼質骨架材質為鑄鋼材料，所述內側碳陶摩擦環、外側碳陶摩擦環材質為碳陶復合材料；
鋼質骨架與碳陶摩擦環相接觸的接觸面上均勻分布著內周滑塊滑槽和外周滑塊滑槽，所述內周滑塊滑槽和外周滑塊滑槽內分別安裝有滑塊，所述滑塊中心具有貫穿的通孔；鋼質骨架與車輪腹板相接觸的接觸面上均勻分布著散熱筋和定位銷滑槽，鋼質骨架上對應內周滑塊滑槽和外周滑塊滑槽的位置分別加工有骨架內周螺栓孔和骨架外周螺栓孔；
車輪腹板上對應骨架內周螺栓孔、骨架外周螺栓孔和定位銷滑槽的位置分別加工有車輪內周螺栓孔、車輪外周螺栓孔和定位銷孔；
所述內側鋼質骨架、車輪腹板與外側鋼質骨架之間設置有與定位銷孔對應的定位銷軸，所述定位銷軸穿過所述定位銷孔并插入所述定位銷滑槽內，所述內側鋼質骨架、外側鋼質骨架通過定位銷軸與車輪腹板實現初定位；
碳陶摩擦環與鋼質骨架相接觸的接觸面上加工有內周套筒孔和外周套筒孔，所述內周套筒孔和外周套筒孔內分別插設有套筒，所述套筒的一端穿入滑塊通孔內，所述套筒內穿設螺栓，所述螺栓穿過套筒通孔、骨架螺栓孔、車輪螺栓孔后，將內側碳陶摩擦環、內側鋼質骨架、車輪腹板、外側鋼質骨架和外側碳陶摩擦環緊固連接。


2.如權利要求1所述的高速列車復合材料輪裝制動盤，其特征在于：鋼質骨架的內周滑塊滑槽間隔60°均勻排布，鋼質骨架的外周滑塊滑槽亦間隔60°均勻排布，且相鄰的內周滑塊滑槽和外周滑塊滑槽間隔30°排布。


3.如權利要求2所述的高速列車復合材料輪裝制動盤，其特征在于：鋼質骨架的定位銷滑槽間隔60°均勻排布；單個滑塊滑槽的兩個滑槽側面與對應的螺栓孔中心線對稱分布；相鄰的滑塊滑槽和定位銷滑槽間隔15°排布。

...

【專利技術屬性】
技術研發人員：胡謙，
申請(專利權)人：南京中盛鐵路車輛配件有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32