高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于列車制動裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤。其包括法蘭轂、兩片鋼質(zhì)骨架、兩片碳陶摩擦環(huán)、滑塊、套筒、緊固件等。本制動盤由碳陶材料的摩擦環(huán)和鑄鋼材質(zhì)的骨架組成，重量約為傳統(tǒng)鋼質(zhì)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(fù)合材料的制動盤可以承受更大的制動能量，適應(yīng)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(huán)結(jié)構(gòu)簡單，適合碳陶復(fù)合材料的制造；摩擦環(huán)通過套筒和滑塊固定在鋼質(zhì)骨架上，鋼質(zhì)骨架通過既有成熟的定位銷和緊固件結(jié)構(gòu)固定在車輪上，解決了碳陶輪盤與車輪固定的難題。

Composite axle mounted brake disc for high speed train

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤
本專利技術(shù)屬于列車制動裝置
，具體涉及一種高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤。
技術(shù)介紹
目前，國內(nèi)高速列車軸裝制動盤主要由盤體、盤轂、壓環(huán)和緊固件構(gòu)成。盤體采用鑄鋼材質(zhì)且一體式鑄造成型；盤轂具有等圓周分布的法蘭齒(中間帶有螺栓孔)，盤轂用于將制動盤固定在車軸上；壓環(huán)是具有一定厚度的整體式圓環(huán)且等圓周分布著多個螺栓孔。組裝制動盤時，將盤體、盤轂和壓環(huán)上的螺栓孔對齊，然后穿入螺栓和螺母固定，最后通過壓裝的方式將制動盤固定在車軸上。既有的鑄鋼盤體生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)成本低，且制動盤結(jié)構(gòu)成熟可靠，該結(jié)構(gòu)的鑄鋼制動盤在高速列車上得到廣泛運用。但是既有的鑄鋼制動盤相當重，制動盤在列車轉(zhuǎn)向架總重量所占的比重相當大，因此制動盤成為了迫切需要進行自身減重的重要部件；另外，在制動過程中盤體和閘片會相互摩擦并產(chǎn)生大量的熱，絕大部分熱量被盤體吸收，導(dǎo)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(jīng)接近于鋼質(zhì)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，既有的鑄鋼制動盤已經(jīng)無法滿足時速超過350公里的高速列車的制動需求。碳陶復(fù)合材料具有低密度、耐高溫、高比強和高耐磨的優(yōu)點，用碳陶復(fù)合材料鑄造成型的盤體可以極大減輕制動盤的重量且還可以承受更大的制動能量，因此碳陶復(fù)合材料的制動盤既可以滿足高速列車對輕量化的要求，也可以滿足高速列車對提速的要求。但是碳陶復(fù)合材料具有韌性差、易脆裂的特點，導(dǎo)致既有結(jié)構(gòu)的盤體無法用碳陶復(fù)合材料鑄造成型，必須根據(jù)碳陶復(fù)合材料的鑄造特性設(shè)計盤體的新結(jié)構(gòu)，而且還需要根據(jù)盤體的新結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計盤體和盤轂的新的連接方式。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤。為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本專利技術(shù)采用以下的技術(shù)方案：高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤，包括法蘭轂、兩片鋼質(zhì)骨架和兩片碳陶摩擦環(huán)；其中：法蘭轂，用于與車軸固定連接，法蘭轂腹板上均勻分布著法蘭轂螺栓孔和定位銷孔；兩片鋼質(zhì)骨架，分別安裝于所述法蘭轂的兩側(cè)，所述鋼質(zhì)骨架為具有散熱筋結(jié)構(gòu)的圓環(huán)，材質(zhì)為鑄鋼或鍛鋼；鋼質(zhì)骨架與法蘭轂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(zhì)骨架與碳陶摩擦環(huán)相接觸的接觸面上均勻分布著滑塊滑槽；所述滑塊滑槽內(nèi)分別安裝有滑塊，所述滑塊中心具有貫穿的通孔；所述鋼質(zhì)骨架上還開設(shè)有與滑塊滑槽位置相對應(yīng)的骨架螺栓孔；兩片碳陶摩擦環(huán)，分別對應(yīng)安裝于兩片鋼質(zhì)骨架上，所述碳陶摩擦環(huán)為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為碳陶復(fù)合材料；在摩擦環(huán)中部分布圓上均勻分布著套筒孔；所述套筒孔內(nèi)分別插設(shè)有套筒，所述套筒的一端穿入滑塊通孔內(nèi)；還包括若干定位銷軸，用于法蘭轂與兩片鋼質(zhì)骨架的預(yù)定位；還包括若干緊固件，用于法蘭轂、兩片鋼質(zhì)骨架和兩片碳陶摩擦環(huán)的緊固連接。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，法蘭轂螺栓孔間隔40°均勻排布；定位銷孔間隔120°均勻排布；相鄰的法蘭轂螺栓孔和定位銷孔間隔20°排布。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，鋼質(zhì)骨架滑塊滑槽間隔40°均勻排布；定位銷滑槽間隔120°均勻排布；骨架螺栓孔間隔40°均勻排布；單個滑塊滑槽的兩個滑槽側(cè)面與對應(yīng)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20°排布；摩擦環(huán)套筒孔間隔40°均勻排布。作為優(yōu)選的技術(shù)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(jié)構(gòu)，套筒中心具有貫穿大端部和小端部的通孔，套筒小端部外徑與摩擦環(huán)套筒孔直徑相等；套筒通孔直徑比鋼質(zhì)骨架螺栓孔直徑大1～2mm；套筒小端部長度小于摩擦環(huán)套筒孔臺階厚度和滑塊厚度之和。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，套筒大端部還具有一定深度的沉孔，沉孔深度是2～5mm，沉孔直徑比螺栓頭最大直徑輪廓大2～5mm。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述滑塊為具有一定厚度的長方體；滑塊寬度與滑塊滑槽寬度相等，滑塊厚度與滑塊滑槽深度相等，滑塊通孔直徑與套筒小端部外徑相等。作為優(yōu)選的技術(shù)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?qū)ΨQ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(shè)有環(huán)形凹槽，所述環(huán)形凹槽里設(shè)有O型圈。作為優(yōu)選的技術(shù)方案，骨架螺栓孔分布圓直徑比摩擦環(huán)中部分布圓直徑大0.5～1.0mm，骨架螺栓孔分布圓直徑與法蘭轂螺栓孔分布圓直徑相等，法蘭轂螺栓孔分布圓直徑與法蘭轂定位銷孔分布圓直徑相等。由于采用上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)具有至少以下有益效果：(1)本專利技術(shù)提供的高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤重量約為既有鋼盤重量的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(fù)合材料的制動盤可以承受更大的制動能量，適應(yīng)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(huán)為簡單的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，適合碳陶復(fù)合材料的鑄造；通過套筒和滑塊，將碳陶摩擦環(huán)固定在鋼質(zhì)骨架上并解決了碳陶摩擦環(huán)和鋼質(zhì)骨架之間傳力的難題；通過定位銷軸，將鋼質(zhì)骨架的摩擦扭矩傳遞到法蘭轂上；(4)制動過程中由于摩擦環(huán)與閘片相互摩擦會產(chǎn)生大量的熱，熱量被摩擦環(huán)吸收后，摩擦環(huán)會產(chǎn)生徑向位移。徑向位移產(chǎn)生后，安裝在摩擦環(huán)套筒孔里的套筒會隨著摩擦環(huán)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鋼質(zhì)骨架的滑塊滑槽里產(chǎn)生徑向位移。整個過程，制動盤內(nèi)部不會由于摩擦環(huán)與鋼質(zhì)骨架之間發(fā)生徑向位移而產(chǎn)生內(nèi)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(shù)做示意性說明和解釋，并不限定本專利技術(shù)的范圍。其中：圖1是本專利技術(shù)實施例的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是碳陶摩擦環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是圖2中A-A向的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是鋼質(zhì)骨架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4中B-B向的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是圖6中C-C向的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖；圖9是圖8中D-D向的結(jié)構(gòu)示意圖；圖10是定位銷軸處的局部結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是法蘭轂的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和實施例，進一步闡述本專利技術(shù)。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(shù)的某些示范性實施例。毋庸置疑，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認識到，在不偏離本專利技術(shù)的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實施例進行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護范圍。實施例參考圖1，高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤，包括法蘭轂9、兩片鋼質(zhì)骨架2和兩片碳陶摩擦環(huán)1；其中：法蘭轂9，用于與車軸(圖中未示出)固定連接，參考圖11，法蘭轂腹板91上均勻分布著9個法蘭轂螺栓孔92和3個定位銷孔94；法蘭轂螺栓孔92間隔40°均勻排布；定位銷孔94間隔120°均勻排布；相鄰的法蘭轂螺栓孔92和定位銷孔94間隔20°排布；兩片鋼質(zhì)骨架2，分別安裝于所述法蘭轂9的兩側(cè)，參考圖4和圖5，所述鋼質(zhì)骨架2為具有散熱筋本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
1.高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤，其特征在于，包括法蘭轂、兩片鋼質(zhì)骨架和兩片碳陶摩擦環(huán)；其中：/n法蘭轂，用于與車軸固定連接，法蘭轂腹板上均勻分布著法蘭轂螺栓孔和定位銷孔；/n兩片鋼質(zhì)骨架，分別安裝于所述法蘭轂的兩側(cè)，所述鋼質(zhì)骨架為具有散熱筋結(jié)構(gòu)的圓環(huán)，材質(zhì)為鑄鋼或鍛鋼；鋼質(zhì)骨架與法蘭轂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(zhì)骨架與碳陶摩擦環(huán)相接觸的接觸面上均勻分布著滑塊滑槽；所述滑塊滑槽內(nèi)分別安裝有滑塊，所述滑塊中心具有貫穿的通孔；所述鋼質(zhì)骨架上還開設(shè)有與滑塊滑槽位置相對應(yīng)的骨架螺栓孔；/n兩片碳陶摩擦環(huán)，分別對應(yīng)安裝于兩片鋼質(zhì)骨架上，所述碳陶摩擦環(huán)為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為碳陶復(fù)合材料；在摩擦環(huán)中部分布圓上均勻分布著套筒孔；所述套筒孔內(nèi)分別插設(shè)有套筒，所述套筒的一端穿入滑塊通孔內(nèi)；/n還包括若干定位銷軸，用于法蘭轂與兩片鋼質(zhì)骨架的預(yù)定位；/n還包括若干緊固件，用于法蘭轂、兩片鋼質(zhì)骨架和兩片碳陶摩擦環(huán)的緊固連接。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤，其特征在于，包括法蘭轂、兩片鋼質(zhì)骨架和兩片碳陶摩擦環(huán)；其中：
法蘭轂，用于與車軸固定連接，法蘭轂腹板上均勻分布著法蘭轂螺栓孔和定位銷孔；
兩片鋼質(zhì)骨架，分別安裝于所述法蘭轂的兩側(cè)，所述鋼質(zhì)骨架為具有散熱筋結(jié)構(gòu)的圓環(huán)，材質(zhì)為鑄鋼或鍛鋼；鋼質(zhì)骨架與法蘭轂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(zhì)骨架與碳陶摩擦環(huán)相接觸的接觸面上均勻分布著滑塊滑槽；所述滑塊滑槽內(nèi)分別安裝有滑塊，所述滑塊中心具有貫穿的通孔；所述鋼質(zhì)骨架上還開設(shè)有與滑塊滑槽位置相對應(yīng)的骨架螺栓孔；
兩片碳陶摩擦環(huán)，分別對應(yīng)安裝于兩片鋼質(zhì)骨架上，所述碳陶摩擦環(huán)為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為碳陶復(fù)合材料；在摩擦環(huán)中部分布圓上均勻分布著套筒孔；所述套筒孔內(nèi)分別插設(shè)有套筒，所述套筒的一端穿入滑塊通孔內(nèi)；
還包括若干定位銷軸，用于法蘭轂與兩片鋼質(zhì)骨架的預(yù)定位；
還包括若干緊固件，用于法蘭轂、兩片鋼質(zhì)骨架和兩片碳陶摩擦環(huán)的緊固連接。


2.如權(quán)利要求1所述的高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤，其特征在于：法蘭轂螺栓孔間隔40°均勻排布；定位銷孔間隔120°均勻排布；相鄰的法蘭轂螺栓孔和定位銷孔間隔20°排布。


3.如權(quán)利要求1所述的高速列車復(fù)合材料軸裝制動盤，其特征在于：鋼質(zhì)骨架滑塊滑槽間隔40°均勻排布；定位銷滑槽間隔120°均勻排布；骨架螺栓孔間隔40°均勻排布；單個滑塊滑槽的兩個滑槽側(cè)面與對應(yīng)的螺栓孔中心線對稱分布；相鄰的滑塊...

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