高速列車軸裝式制動盤的製作方法

2023-12-10 04:33:51 2

專利名稱：：高速列車軸裝式制動盤的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及軌道交通領域，是高速列車的關鍵零部件，尤其是一種高速列車軸裝式制動盤。
背景技術：
：目前，盤形制動機構簡單、安全、可靠。由於高速列車的發展，盤形制動得到了更加廣泛的應用和研究。因為制動技術是列車高速運行時所必需的首要技術。高速列車制動功率是速度的三次方，在緊急制動時，每根軸上所負擔的最高瞬時制動功高達其牽引功率的數十倍，基礎制動裝置要承受巨大的能量而進行有效制動，其服役條件極為苛刻，制動摩擦材料的高性能是高速列車安全運行的重要保證。根據高速列車制動系統技術條件，300km/h高速列車採用動力、盤形和磁軌複合制動方式，在300km/h初速度下複合制動的緊急制動距離應在3700米以內。在正常情況下應優先並充分發揮動力制動能力，以空氣制動(盤形制動)作為補償，但在失電的情況下以空氣制動(盤形制動)為主。由此可見，盤形制動不僅是高速列車常用的制動方式之一，而且是保證列車運行安全的重要制動方式。制動盤是盤形制動裝置的關鍵部件，其材料正確與否，將對盤形制動方式的性能、列車運行安全產生重要影響。傳統的踏面制動方式，即將閘瓦壓在車輪踏面上獲得制動力的制動方式，已難以滿足列車制動性能的要求，而盤形制動方式，即將間片壓靠安裝在車軸或車輪上的制動盤而獲得制動力的制動方式，由於其特有的性能已經成為主要的摩擦制動方式。在列車速度不斷提高的形勢下，為減輕列車自重，出現了鍛鋼製動盤。該制動盤具有較高的強度和韌性，同時還具有較高的抗熱裂性和耐磨性及耐疲勞性，使用壽命長，是較理想的高速列車用制動盤材料，世界發達國家均對鍛鋼製動盤進行深入的研究。我國也先後在提速列車和車輛上研製了類似的低合金鑄鐵及鍛鋼製動盤，但是，由於結構設計及材料設計以及製備技術上的不足，存在制動盤耐溫性差易開裂甚至斷裂現象的問題，無法應用在高速/重載列車的制動裝置上。
發明內容本實用新型的目的在於提供一種高速列車軸裝式制動盤，該制動盤針對傳統制動盤結構設計以及製備技術上的不足，克服了制動盤耐溫性差易開裂甚至斷裂的問題，滿足高速/重載列車的制動需要。本實用新型的技術方案是—種高速列車軸裝式制動盤，它包括兩個半圓環形的制動盤單元，兩個制動盤單元連接為一整體的圓環形制動盤，所述制動盤單元一側設有半圓環型的制動盤面，制動盤單元上位於制動盤面內緣處設有軸裝孔凹臺，軸裝孔凹臺背側設有軸裝孔凸臺，軸裝孔凸臺內設有軸裝孔；制動盤單元另一側設有交替排列的第一徑向肋片和第二徑向肋片，制動盤單元兩底端各設有一個徑向連接肋片，徑向連接肋片上設有連接孔，徑向連接肋片底端為連接端面；兩個制動盤單元通過各自的兩個連接端面連接，對應位置的連接孔內設有連接銷。所述第一徑向肋片與軸裝孔的中心線在同一直線上，第一徑向肋片與軸裝孔凸臺連為一體。所述第一徑向肋片與第二徑向肋片之間形成開放的散熱通道。所述第一徑向肋片與徑向連接肋片之間形成開放的散熱通道。所述制動盤單元上第一徑向肋片的數量為6個。所述制動盤單元上第二徑向肋片的數量為5個。本實用新型的制動盤單元為整體結構，由一整塊材料經過高精度機械加工獲得。本實用新型的有益效果是本實用新型的高速列車軸裝式制動盤具有以下優越性1、擁有足夠的強度，以承受高速旋轉時離心力以及制動時閘片的壓力；2、具有高而穩定的摩擦係數，以獲得良好的制動效果；3、具有較高的耐磨性，以減少盤面與閘片間因摩擦而產生的磨損；4、具有較好的抗熱裂性能，使制動盤在激熱激冷條件下不產生裂紋；5、具有足夠的高溫強度與疲勞強度，擁有良好的抗摩擦熱引起的變形性能和高的熱導率。本實用新型的高速列車軸裝式制動盤與踏面制動方式相比，盤形制動的主要特點是停車制動時動能轉移能力大，摩擦性能好，摩擦係數平穩，幾乎不隨列車速度變化，制動平穩，沒有在車輛踏面制動中產生振動；無踏面磨耗；由於大部分制動功率由盤形制動機構承擔，減少了踏面制動的熱負荷，增加了輪軌壽命。本實用新型可替代進口，實現該產品的國產化製造，降低成本。圖1是本實用新型的制動盤單元的立體結構示意圖之一。圖2是本實用新型的制動盤單元的立體結構示意圖之二。圖3是本實用新型的制動盤的立體結構示意圖。圖4是本實用新型的制動盤的平面結構示意圖。圖5是本實用新型的制動盤單元的平面結構示意圖。圖6是圖5中A-A方向視圖。圖7是圖5中B-B方向視圖。圖8是圖5中C-C方向視圖。圖9是圖5中D-D方向視圖。圖10是圖5中E-E方向視圖。圖中1為制動盤單元、2為制動盤面、3為第一徑向肋片、4為第二徑向肋片、5為徑向連接肋片、50為連接孔、51為連接端面、6為軸裝孔、60為軸裝孔凸臺、61為軸裝孔凹臺、7為散熱通道。具體實施方式以下結合附圖對本實用新型作進一步描述一種高速列車軸裝式制動盤，它包括兩個半圓環形的制動盤單元1，兩個制動盤單元1連接為一整體的圓環形制動盤，所述制動盤單元1一側設有半圓環型的制動盤面2，制動盤單元1上位於制動盤面2內緣處設有軸裝孔凹臺61，軸裝孔凹臺61背側設有軸裝孔凸臺60，軸裝孔凸臺60內設有軸裝孔6，軸裝孔6為通孔；制動盤單元1另一側設有交替排列的第一徑向肋片3和第二徑向肋片4，制動盤單元1兩底端各設有一個徑向連接肋片5，徑向連接肋片5上設有兩個連接孔50，徑向連接肋片5底端為連接端面51；兩個制動盤單元1通過各自的兩個連接端面51連接，對應位置的連接孔50內設有連接銷，使得兩副制動盤單元1連接為一整體，並保證足夠的連接強度。所述第一徑向肋片3與軸裝孔6的中心線在同一直線上，第一徑向肋片3與軸裝孔凸臺60連為一體，以增加制動盤單元1的強度。第一徑向肋片3與第二徑向肋片4之間形成開放的散熱通道7。第一徑向肋片3與徑向連接肋片5之間形成開放的散熱通道7。制動盤單元1上第一徑向肋片3的數量為6個。制動盤單元1上第二徑向肋片4的數量為5個。本實用新型的高速列車軸裝式制動盤採用特殊結構和高級材料，能承受較大的熱負荷，在600攝氏度至室溫下抗冷熱疲勞性能較好，不易產生因制動摩擦而形成的熱疲勞裂紋。具有較好的耐磨性，與銅基粉末冶金閘片匹配時摩擦係數滿足制動要求，且能保持穩定。具有良好的綜合機械性能，可滿足表1所示的制動盤使用條件下的強度要求表1.制動盤使用條件下的強度要求表。tableseeoriginaldocumentpage5[0044]本實用新型的生產制動盤的工藝流程如下1、粗車將毛坯鍛件按工藝卡片粗車至尺寸；2、粗銑按圖紙粗銑至尺寸；3、車按工藝要求精車上下表面；4、劃劃出中心線及4.5精銑的偏心位置線，銷孔的位置線；5、銑根據劃線分開盤體，留精加工餘量，每組作標記；6、裝配用四個連接銷聯接兩個制動盤單元1，將配對兩個碟片壓緊，兩個制動盤單元1連接端面51相互緊密貼合；7、鑽按圖紙鑽工藝臺階孔；8、精車根據工藝要求精車至尺寸；[0053]9、鑽、銑鑽出軸裝孔6及圓弧，倒角，並銑槽，翻身裝夾銑圓角及倒角；10、鉗去毛朿Ij，倒角。本實用新型在設計時充分利用計算機輔助設計工具，建立基於結構與傳熱耦合理論的數位化分析平臺。建立數位化分析平臺，對不同結構的制動盤進行各種制動工況下的熱量、熱變形及不同制動盤結構散熱性能進行計算仿真分析，研究制動盤溫度變化、溫度場分布與制動速度、制動盤結構相互關係，結合實物模擬實驗，建立制動盤結構、制動功率與溫度變化的資料庫，指導制動盤結構優化設計。本實用新型在摩擦磨損性能研究的基礎上，以計算機溫度場模擬計算為基本手段，依據實際溫度場測量結果作為邊界條件確定的驗證條件，分析不同速度/壓力條件下摩擦表面溫度，依據材料溫度和組織之間的關係，分析材料摩擦磨損特性的熱衰退機理，提出基於改善摩擦磨損特性的摩擦溫度場主動控制技術路線；開展微觀熱應力研究，分析材料發生熱疲勞磨損的機理，提出磨損主動控制策略；進行摩擦副宏觀熱應力場研究，分析摩擦熱疲勞裂紋萌生、擴展的基本規律及其與材料組織的關係，提出提高制動盤熱疲勞開裂抗力的技術路線和基於安全運行的制動盤裂紋尺寸、形態的控制標準；依據熱耗散機制，提出改善制動器熱性能的制動器結構設計原則及其改進策略。綜合研究材料導熱能力、高溫弱化特性、摩擦磨損特性及疲勞裂紋的萌生與擴展特性，從配副整體角度提出制動配副材料進一步優化設計方案。本實用新型的制動盤單元1為整體結構，採用高純淨和微合金化技術開發出耐冷熱疲勞制動盤材料，利用計算機模擬、材料試樣性能試驗、可視化鑄造技術，最終實現制動盤材料的高性能化；以計算機模擬仿真技術為手段，實現制動盤結構創新設計；通過制動盤/閘片的材料性能試驗、11動力臺制動試驗和裝車試驗，最終製備出滿足時速200公裡以上高速列車制動性能要求的盤形制動摩擦付，實現鋼製動盤的規模化生產。在完成制動盤樣件研製的基礎上，開展制動盤的批量生產能力研究，通過優化材料工業化生產工藝、制動盤加工工藝，確定適合工業化批量生產的制動盤生產流程，從而形成制動盤的批量生產能力，滿足時速200公裡以上高速列車對制動盤的需求。權利要求一種高速列車軸裝式制動盤，其特徵是它包括兩個半圓環形的制動盤單元(1)，兩個制動盤單元(1)連接為一整體的圓環形制動盤，所述制動盤單元(1)一側設有半圓環型的制動盤面(2)，制動盤單元(1)上位於制動盤面(2)內緣處設有軸裝孔凹臺(61)，軸裝孔凹臺(61)背側設有軸裝孔凸臺(60)，軸裝孔凸臺(60)內設有軸裝孔(6)；制動盤單元(1)另一側設有交替排列的第一徑向肋片(3)和第二徑向肋片(4)，制動盤單元(1)兩底端各設有一個徑向連接肋片(5)，徑向連接肋片(5)上設有連接孔(50)，徑向連接肋片(5)底端為連接端面(51)；兩個制動盤單元(1)通過各自的兩個連接端面(51)連接。2.根據權利要求1所述的高速列車軸裝式制動盤，其特徵是所述第一徑向肋片(3)與軸裝孔(6)的中心線在同一直線上，第一徑向肋片(3)與軸裝孔凸臺(60)連為一體。3.根據權利要求1所述的高速列車軸裝式制動盤，其特徵是所述第一徑向肋片(3)與第二徑向肋片(4)之間形成開放的散熱通道(7)。4.根據權利要求1所述的高速列車軸裝式制動盤，其特徵是所述第一徑向肋片(3)與徑向連接肋片(5)之間形成開放的散熱通道(7)。4.根據權利要求1所述的高速列車軸裝式制動盤，其特徵是所述制動盤單元(1)上第一徑向肋片(3)的數量為6個。5.根據權利要求1所述的高速列車軸裝式制動盤，其特徵是所述制動盤單元(1)上第二徑向肋片(4)的數量為5個。專利摘要一種高速列車軸裝式制動盤，其特徵是它包括兩個半圓環形的制動盤單元，兩個制動盤單元連接為一整體的圓環形制動盤，所述制動盤單元一側設有半圓環型的制動盤面，制動盤單元上位於制動盤面內緣處設有軸裝孔凹臺，軸裝孔凹臺背側設有軸裝孔凸臺，軸裝孔凸臺內設有軸裝孔；制動盤單元另一側設有交替排列的第一徑向肋片和第二徑向肋片，制動盤單元兩底端各設有一個徑向連接肋片，徑向連接肋片上設有連接孔，徑向連接肋片底端為連接端面；兩個制動盤單元通過各自的兩個連接端面連接。本實用新型的高速列車軸裝式制動盤與踏面制動方式相比，盤形制動的主要特點是停車制動時動能轉移能力大，摩擦性能好，摩擦係數平穩，幾乎不隨列車速度變化，制動平穩。文檔編號F16D65/84GK201554802SQ20092025558公開日2010年8月18日申請日期2009年11月23日優先權日2009年11月23日發明者蘇新吉申請人:常州中鐵科技有限公司