高速列车全碳陶轴装制动盘组件制造技术

本实用新型专利技术公开了一种高速列车全碳陶轴装制动盘组件，包括盘毂以及套装在盘毂上并同轴叠装的多片制动盘；所述制动盘为碳陶复合材料，制动盘之间以及制动盘和盘毂之间通过连接结构锁合连接成一体；所述制动盘叠合接触的侧面上沿径向设置有凸出的散热加强筋，叠装后的制动盘之间的散热加强筋一一对应接触，在所述散热加强筋的两侧形成径向散热通道，所述散热加强筋上设有连通两侧径向散热通道的连通槽；所述制动盘上沿轴向设置有贯通制动盘两个盘面的轴向散热孔。本实用新型专利技术的轴装制动盘组件结构简单，连接可靠，耐高温，维护方便，制动效果好，重量轻，降低了高速列车运行、制动的能源消耗，大大节约了高速列车公司运营成本。

All-carbon ceramic axle-mounted brake disc assembly for high-speed train

The utility model discloses an all-carbon ceramic axle-mounted brake disc assembly for high-speed train, which comprises a disc hub and a plurality of brake discs mounted on the disc hub and overlapped coaxially; the brake disc is a carbon ceramic composite material, and the brake discs and the disc hub are locked and connected together through a connecting structure; the side of the overlapping contact of the brake disc is provided with a protruding heat dissipation along the radial direction. The reinforcing bars are in one-to-one contact with the heat dissipation reinforcing bars of the overlapped brake discs, and a radial heat dissipation channel is formed on both sides of the reinforcing bars. A connecting groove connecting the radial heat dissipation channels on both sides is arranged on the reinforcing bars, and an axial heat dissipation hole through the two discs of the brake discs is arranged along the axis. The axle brake disc assembly of the utility model has the advantages of simple structure, reliable connection, high temperature resistance, convenient maintenance, good braking effect and light weight, which reduces the energy consumption of high-speed train operation and braking, and greatly saves the operation cost of the high-speed train company.

【技术实现步骤摘要】
高速列车全碳陶轴装制动盘组件
本技术属于高速列车制动技术，具体涉及一种高速列车全碳陶轴装制动盘组件。
技术介绍
制动器是高速列车的关键部件，关系到高速列车运行安全，因其工作环境复杂恶劣，维修更换不便，所以要求制动器产品必须具有制动可靠、维护方便及较长的使用寿命。高速列车制动器，一般包括以下两种：轴装制动器、盘形制动器。其中轴装制动器较为常见，就是通过液压驱动的摩擦片对固定在车轴上的制动盘进行挤压摩擦，进而通过摩擦使车轴制动，目前高速列车使用的轴装制动盘一般采用钢铁材料，虽然其具有技术成熟度高、成本低、适用速度范围广的特点，已在国内外得到了广泛的应用，但在仍存在密度大、制动效率低、整盘维修和更换不便、高速下(速度达到甚至高于350Km/h)易产生摩擦面裂纹、散热性差等问题。针对钢铁材质的制动盘存在密度大、制动效率低、整盘维修和更换不便、高速下易产生摩擦面裂纹的问题，人们提出了用碳陶复合材料部分或整体替代钢盘。基于碳陶复合材料的脆性大，加工性能差等问题，整体采用金属制动盘的现有结构，尤其是轴装制动盘，制动盘内部的散热筋难以成型和加工。目前，大多数碳陶复合材料采用的是多片或整片碳陶摩擦块与钢背冷铆接而成(中国专利CN103511525A一种用于高速列车的碳陶制动闸片及其制备)，由于碳陶与钢合金的热膨胀系数差异性大，导致反复摩擦冷却后，铆接处由于膨胀系数匹配性的差异导致失效，甚至在运行过程中发生松动或者脱落现象，危及到刹车系统的稳定运行。因此，如何设计一款全碳陶结构的制动盘，实现制动盘内部散热筋及制动盘动平衡去重的成型和加工，同时保证制动盘结构强度仍然是一个亟待解决的难题。
技术实现思路
本技术解决的技术问题是：针对碳陶复合材料的材料特性导致其在高速列车制动器上的应用难题，提供一种新型的高速列车全碳陶轴装制动盘组件。本技术采用如下技术方案实现：高速列车全碳陶轴装制动盘组件，包括盘毂2以及套装在盘毂2上并同轴叠装的多片制动盘1；所述制动盘1为碳陶复合材料，制动盘1之间以及制动盘1和盘毂2之间通过连接结构锁合连接成一体；所述制动盘1叠合接触的侧面上沿径向设置有凸出的散热加强筋11，叠装后的制动盘之间的散热加强筋11一一对应接触，在所述散热加强筋11的两侧形成径向散热通道12，所述散热加强筋11上设有连通两侧径向散热通道的连通槽13；所述制动盘1上沿轴向设置有贯通制动盘两个盘面的轴向散热孔15。进一步的，所述散热加强筋11为两部分凸出于制动盘侧面的分体结构，其中靠近中心的一部分沿制动盘的轴孔外圆周分布，另一部分沿制动盘的盘体内圆周分布；两部分散热加强筋11之间一一对应，相邻散热加强筋11之间的凹陷空间形成连通制动盘外部的径向散热通道12，同一散热加强筋11之间的凹陷空间形成连通槽13。进一步的，所述散热加强筋11的两侧面为对称的曲面，所述径向散热通道12形成变径通道。进一步的，所述散热加强筋11的数量为3-60条，并且沿制动盘1的盘面圆心为中心均匀分布。进一步的，所述连通槽13位于同一圆周上，所有连通槽13之间连通形成圆形或多边形的平面散热通道14。进一步的，所述制动盘1上沿圆周方向均匀分布若干动平衡孔16。优选的，所述动平衡孔16为圆形孔或U形孔或腰形孔，在制动盘上布置6-100个。进一步的，所述轴向散热孔15为圆形孔或U形孔或腰形孔，在制动盘上布置6-100个，并且沿盘面圆心为中心对称分布。进一步的，所述连接结构包括用于制动盘1之间叠装周向定位的铆钉7以及用于制动盘1和盘毂2之间锁定的螺栓组件；所述铆钉7同时固定插装在叠装的制动盘之间的铆钉孔17内，所述铆钉7上套装钢套71。所述螺栓组件包括轴向定位垫圈3、传扭销4、螺栓5和螺母6，所述螺栓5插装穿过制动盘1和盘毂2上的螺栓孔，通过螺母6紧固连接，轴向定位垫圈3分别垫设在制动盘和盘毂的外侧与螺母6和螺栓5的螺帽之间；所述传扭销4装配在轴向定位垫圈3和盘毂2之间。在本技术的高速列车全碳陶轴装制动盘组件中，所述制动盘1由沿径向分割的若干分体式制动盘1’拼接而成，叠装的分体式制动盘1’之间以及分体式制动盘1’和盘毂之间均设有独立的连接结构。进一步的，所述制动盘1采用密度为1.8-2.4g/cm3的碳陶复合材料。本技术具有如下有益效果：(1)制动盘整体采用碳陶复合材料加工，重量比传统的金属制动盘减少50％以上，并且更加耐高温，制动效果好。同时，针对碳陶复合材料的加工工艺性，将制动盘设计为分体式结构，由至少两件制动盘叠装组成，对每件制动盘的叠装一侧盘面进行铣削加工，避免了整体加工散热通道、加强筋带来的工艺难点，再通过铆钉等连接方式将制动盘连接成一体，即形成散热筋等结构特征，从而解决碳陶制动盘散热、结构强度等问题。最后将连成一体的制动盘用螺栓等连接方式与盘毂连成一体。还可将单个的制动盘采用分体式制动盘拼接的方式进行拼装，如制动盘其中某个区域出现损坏，可以只对该区域所在的分体式制动盘进行更换维护，进一步提高了制动盘拆装维护的方便性，并且降低了使用成本。(2)散热加强筋的两侧面加工成对称的曲面，这样径向散热通道形成一个变径通道，根据气流在变截面通道内的流速变化，加快了空气流动带走更多热量，提高了散热效率。(3)散热加强筋采用分体断开结构，散热加强筋上形成连通两侧径向散热通道的连通槽，连通槽之间连通形成多边形的平面散热通道，其连通形成的平面散热通道可形成多个多边形的平面散热路线，该平面散热路线将所有的径向散热通道全部连通起来，在制动盘的内部平面内形成一个平面散热通道系统，结合轴向散热孔，形成穿插整个制动盘的立体散热系统。(4)由于碳陶制动盘的密度只有金属制动盘的约1/3且硬度较高，若采用传统的加工去肉的方法去实现动平衡会导致碳陶制动盘去除的体积过多影响结构的完整性，而且会加大加工强度。本技术在制动盘上设计沿圆周方向均匀分布动平衡孔，可以在动平衡孔内嵌装密度较高的金属块，从而巧妙地解决了碳陶制动盘由于不平衡需要后续加工去肉的问题。综上所述，本技术的轴装制动盘组件结构简单，连接可靠，耐高温，维护方便，制动效果好，重量轻，降低了高速列车运行、制动的能源消耗，大大节约了高速列车公司运营成本。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步说明。附图说明图1为实施例中的高速列车全碳陶轴装制动盘组件的装配剖视图。图2为实施例中的高速列车全碳陶轴装制动盘组件的立体示意图。图3为实施例中的制动盘主视图。图4铆钉连接结构局部视图。图5螺栓连接结构剖视图。图6为实施例中的分体式制动盘示意图。图中标号：1-制动盘，1’-分体式制动盘，11-散热加强筋，12-径向散热通道，13-连通槽，14-平面散热通道，15-轴向散热孔，16-动平衡孔，17-铆钉孔，2-盘毂，3-轴向定位垫圈，4-传扭销，5-螺栓，6-螺母，7-铆钉,71-钢套，72-垫圈，8-套圈。具体实施方式实施例参见图1和图2，图示中的高速列车全碳陶轴装制动盘组件为本技术的优选方案，具体包括制动盘1、盘毂2、轴向定位垫圈3、传扭销4、螺栓5、螺母6和铆钉7。其中制动盘1为碳陶复合材料加工成的圆环，两片环形制动盘1同轴叠装并固定套装在盘毂2上，通过盘毂2与车轴固定连接，制动盘1之间通过铆钉7连接在一起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.高速列车全碳陶轴装制动盘组件，其特征在于：包括盘毂(2)以及套装在盘毂(2)上并同轴叠装的多片制动盘(1)；所述制动盘(1)为碳陶复合材料，制动盘(1)之间以及制动盘(1)和盘毂(2)之间通过连接结构锁合连接成一体；所述制动盘(1)叠合接触的侧面上沿径向设置有凸出的散热加强筋(11)，叠装后的制动盘之间的散热加强筋(11)一一对应接触，在所述散热加强筋(11)的两侧形成径向散热通道(12)，所述散热加强筋(11)上设有连通两侧径向散热通道的连通槽(13)；所述制动盘(1)上沿轴向设置有贯通制动盘两个盘面的轴向散热孔(15)。

【技术特征摘要】
1.高速列车全碳陶轴装制动盘组件，其特征在于：包括盘毂(2)以及套装在盘毂(2)上并同轴叠装的多片制动盘(1)；所述制动盘(1)为碳陶复合材料，制动盘(1)之间以及制动盘(1)和盘毂(2)之间通过连接结构锁合连接成一体；所述制动盘(1)叠合接触的侧面上沿径向设置有凸出的散热加强筋(11)，叠装后的制动盘之间的散热加强筋(11)一一对应接触，在所述散热加强筋(11)的两侧形成径向散热通道(12)，所述散热加强筋(11)上设有连通两侧径向散热通道的连通槽(13)；所述制动盘(1)上沿轴向设置有贯通制动盘两个盘面的轴向散热孔(15)。2.根据权利要求1所述的高速列车全碳陶轴装制动盘组件，所述散热加强筋(11)为两部分凸出于制动盘侧面的分体结构，其中靠近中心的一部分沿制动盘的轴孔外圆周分布，另一部分沿制动盘的盘体内圆周分布；两部分散热加强筋(11)之间一一对应，相邻散热加强筋(11)之间的凹陷空间形成连通制动盘外部的径向散热通道(12)，同一散热加强筋(11)之间的凹陷空间形成连通槽(13)。3.根据权利要求2所述的高速列车全碳陶轴装制动盘组件，所述散热加强筋(11)的两侧面为对称的曲面，所述径向散热通道(12)形成变径通道。4.根据权利要求3所述的高速列车全碳陶轴装制动盘组件，所述散热加强筋(11)的数量为3-60条，并且沿制动盘(1)的盘面圆心为中心均匀分布。5.根据权利要求4所述的高速列车全碳陶轴装制动盘组件，所述连通槽(13)位...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖鹏，邹俊伟，
申请(专利权)人：湖南世鑫新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：湖南,43