專利名稱：：高速列車軸裝式制動盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型涉及軌道交通領(lǐng)域，是高速列車的關(guān)鍵零部件，尤其是一種高速列車軸裝式制動盤。
背景技術(shù)：
：目前，盤形制動機(jī)構(gòu)簡單、安全、可靠。由于高速列車的發(fā)展，盤形制動得到了更加廣泛的應(yīng)用和研究。因?yàn)橹苿蛹夹g(shù)是列車高速運(yùn)行時(shí)所必需的首要技術(shù)。高速列車制動功率是速度的三次方，在緊急制動時(shí)，每根軸上所負(fù)擔(dān)的最高瞬時(shí)制動功高達(dá)其牽引功率的數(shù)十倍，基礎(chǔ)制動裝置要承受巨大的能量而進(jìn)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(yùn)行的重要保證。根據(jù)高速列車制動系統(tǒng)技術(shù)條件，300km/h高速列車采用動力、盤形和磁軌復(fù)合制動方式，在300km/h初速度下復(fù)合制動的緊急制動距離應(yīng)在3700米以內(nèi)。在正常情況下應(yīng)優(yōu)先并充分發(fā)揮動力制動能力，以空氣制動(盤形制動)作為補(bǔ)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(yùn)行安全的重要制動方式。制動盤是盤形制動裝置的關(guān)鍵部件，其材料正確與否，將對盤形制動方式的性能、列車運(yùn)行安全產(chǎn)生重要影響。傳統(tǒng)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，由于其特有的性能已經(jīng)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(xiàn)了鍛鋼制動盤。該制動盤具有較高的強(qiáng)度和韌性，同時(shí)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(fā)達(dá)國家均對鍛鋼制動盤進(jìn)行深入的研究。我國也先后在提速列車和車輛上研制了類似的低合金鑄鐵及鍛鋼制動盤，但是，由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及材料設(shè)計(jì)以及制備技術(shù)上的不足，存在制動盤耐溫性差易開裂甚至斷裂現(xiàn)象的問題，無法應(yīng)用在高速/重載列車的制動裝置上。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種高速列車軸裝式制動盤，該制動盤針對傳統(tǒng)制動盤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及制備技術(shù)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(shí)用新型的技術(shù)方案是—種高速列車軸裝式制動盤，它包括兩個半圓環(huán)形的制動盤單元，兩個制動盤單元連接為一整體的圓環(huán)形制動盤，所述制動盤單元一側(cè)設(shè)有半圓環(huán)型的制動盤面，制動盤單元上位于制動盤面內(nèi)緣處設(shè)有軸裝孔凹臺，軸裝孔凹臺背側(cè)設(shè)有軸裝孔凸臺，軸裝孔凸臺內(nèi)設(shè)有軸裝孔；制動盤單元另一側(cè)設(shè)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(shè)有一個徑向連接肋片，徑向連接肋片上設(shè)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(yīng)位置的連接孔內(nèi)設(shè)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(shù)量為6個。所述制動盤單元上第二徑向肋片的數(shù)量為5個。本實(shí)用新型的制動盤單元為整體結(jié)構(gòu)，由一整塊材料經(jīng)過高精度機(jī)械加工獲得。本實(shí)用新型的有益效果是本實(shí)用新型的高速列車軸裝式制動盤具有以下優(yōu)越性1、擁有足夠的強(qiáng)度，以承受高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離心力以及制動時(shí)閘片的壓力；2、具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，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(chǎn)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(chǎn)生裂紋；5、具有足夠的高溫強(qiáng)度與疲勞強(qiáng)度，擁有良好的抗摩擦熱引起的變形性能和高的熱導(dǎo)率。本實(shí)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(diǎn)是停車制動時(shí)動能轉(zhuǎn)移能力大，摩擦性能好，摩擦系數(shù)平穩(wěn)，幾乎不隨列車速度變化，制動平穩(wěn)，沒有在車輛踏面制動中產(chǎn)生振動；無踏面磨耗；由于大部分制動功率由盤形制動機(jī)構(gòu)承擔(dān)，減少了踏面制動的熱負(fù)荷，增加了輪軌壽命。本實(shí)用新型可替代進(jìn)口，實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的國產(chǎn)化制造，降低成本。圖1是本實(shí)用新型的制動盤單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖2是本實(shí)用新型的制動盤單元的立體結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖3是本實(shí)用新型的制動盤的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型的制動盤的平面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型的制動盤單元的平面結(jié)構(gòu)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(shí)施方式以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述一種高速列車軸裝式制動盤，它包括兩個半圓環(huán)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(huán)形制動盤，所述制動盤單元1一側(cè)設(shè)有半圓環(huán)型的制動盤面2，制動盤單元1上位于制動盤面2內(nèi)緣處設(shè)有軸裝孔凹臺61，軸裝孔凹臺61背側(cè)設(shè)有軸裝孔凸臺60，軸裝孔凸臺60內(nèi)設(shè)有軸裝孔6，軸裝孔6為通孔；制動盤單元1另一側(cè)設(shè)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(shè)有一個徑向連接肋片5，徑向連接肋片5上設(shè)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(yīng)位置的連接孔50內(nèi)設(shè)有連接銷，使得兩副制動盤單元1連接為一整體，并保證足夠的連接強(qiáng)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(qiáng)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(shù)量為6個。制動盤單元1上第二徑向肋片4的數(shù)量為5個。本實(shí)用新型的高速列車軸裝式制動盤采用特殊結(jié)構(gòu)和高級材料，能承受較大的熱負(fù)荷，在600攝氏度至室溫下抗冷熱疲勞性能較好，不易產(chǎn)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(shí)摩擦系數(shù)滿足制動要求，且能保持穩(wěn)定。具有良好的綜合機(jī)械性能，可滿足表1所示的制動盤使用條件下的強(qiáng)度要求表1.制動盤使用條件下的強(qiáng)度要求表。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>[0044]本實(shí)用新型的生產(chǎn)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(jù)劃線分開盤體，留精加工余量，每組作標(biāo)記；6、裝配用四個連接銷聯(lián)接兩個制動盤單元1，將配對兩個盤片壓緊，兩個制動盤單元1連接端面51相互緊密貼合；7、鉆按圖紙鉆工藝臺階孔；8、精車根據(jù)工藝要求精車至尺寸；[0053]9、鉆、銑鉆出軸裝孔6及圓弧，倒角，并銑槽，翻身裝夾銑圓角及倒角；10、鉗去毛朿Ij，倒角。本實(shí)用新型在設(shè)計(jì)時(shí)充分利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具，建立基于結(jié)構(gòu)與傳熱耦合理論的數(shù)字化分析平臺。建立數(shù)字化分析平臺，對不同結(jié)構(gòu)的制動盤進(jìn)行各種制動工況下的熱量、熱變形及不同制動盤結(jié)構(gòu)散熱性能進(jìn)行計(jì)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(jié)構(gòu)相互關(guān)系，結(jié)合實(shí)物模擬實(shí)驗(yàn)，建立制動盤結(jié)構(gòu)、制動功率與溫度變化的數(shù)據(jù)庫，指導(dǎo)制動盤結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型在摩擦磨損性能研究的基礎(chǔ)上，以計(jì)算機(jī)溫度場模擬計(jì)算為基本手段，依據(jù)實(shí)際溫度場測量結(jié)果作為邊界條件確定的驗(yàn)證條件，分析不同速度/壓力條件下摩擦表面溫度，依據(jù)材料溫度和組織之間的關(guān)系，分析材料摩擦磨損特性的熱衰退機(jī)理，提出基于改善摩擦磨損特性的摩擦溫度場主動控制技術(shù)路線；開展微觀熱應(yīng)力研究，分析材料發(fā)生熱疲勞磨損的機(jī)理，提出磨損主動控制策略；進(jìn)行摩擦副宏觀熱應(yīng)力場研究，分析摩擦熱疲勞裂紋萌生、擴(kuò)展的基本規(guī)律及其與材料組織的關(guān)系，提出提高制動盤熱疲勞開裂抗力的技術(shù)路線和基于安全運(yùn)行的制動盤裂紋尺寸、形態(tài)的控制標(biāo)準(zhǔn)；依據(jù)熱耗散機(jī)制，提出改善制動器熱性能的制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則及其改進(jìn)策略。綜合研究材料導(dǎo)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(kuò)展特性，從配副整體角度提出制動配副材料進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。本實(shí)用新型的制動盤單元1為整體結(jié)構(gòu)，采用高純凈和微合金化技術(shù)開發(fā)出耐冷熱疲勞制動盤材料，利用計(jì)算機(jī)模擬、材料試樣性能試驗(yàn)、可視化鑄造技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)制動盤材料的高性能化；以計(jì)算機(jī)模擬仿真技術(shù)為手段，實(shí)現(xiàn)制動盤結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)；通過制動盤/閘片的材料性能試驗(yàn)、11動力臺制動試驗(yàn)和裝車試驗(yàn)，最終制備出滿足時(shí)速200公里以上高速列車制動性能要求的盤形制動摩擦付，實(shí)現(xiàn)鋼制動盤的規(guī)?；a(chǎn)。在完成制動盤樣件研制的基礎(chǔ)上，開展制動盤的批量生產(chǎn)能力研究，通過優(yōu)化材料工業(yè)化生產(chǎn)工藝、制動盤加工工藝，確定適合工業(yè)化批量生產(chǎn)的制動盤生產(chǎn)流程，從而形成制動盤的批量生產(chǎn)能力，滿足時(shí)速200公里以上高速列車對制動盤的需求。權(quán)利要求一種高速列車軸裝式制動盤，其特征是它包括兩個半圓環(huán)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(huán)形制動盤，所述制動盤單元(1)一側(cè)設(shè)有半圓環(huán)型的制動盤面(2)，制動盤單元(1)上位于制動盤面(2)內(nèi)緣處設(shè)有軸裝孔凹臺(61)，軸裝孔凹臺(61)背側(cè)設(shè)有軸裝孔凸臺(60)，軸裝孔凸臺(60)內(nèi)設(shè)有軸裝孔(6)；制動盤單元(1)另一側(cè)設(shè)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(shè)有一個徑向連接肋片(5)，徑向連接肋片(5)上設(shè)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(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車軸裝式制動盤，其特征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(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車軸裝式制動盤，其特征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(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車軸裝式制動盤，其特征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(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車軸裝式制動盤，其特征是所述制動盤單元(1)上第一徑向肋片(3)的數(shù)量為6個。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速列車軸裝式制動盤，其特征是所述制動盤單元(1)上第二徑向肋片(4)的數(shù)量為5個。專利摘要一種高速列車軸裝式制動盤，其特征是它包括兩個半圓環(huán)形的制動盤單元，兩個制動盤單元連接為一整體的圓環(huán)形制動盤，所述制動盤單元一側(cè)設(shè)有半圓環(huán)型的制動盤面，制動盤單元上位于制動盤面內(nèi)緣處設(shè)有軸裝孔凹臺，軸裝孔凹臺背側(cè)設(shè)有軸裝孔凸臺，軸裝孔凸臺內(nèi)設(shè)有軸裝孔；制動盤單元另一側(cè)設(shè)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(shè)有一個徑向連接肋片，徑向連接肋片上設(shè)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(shí)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(diǎn)是停車制動時(shí)動能轉(zhuǎn)移能力大，摩擦性能好，摩擦系數(shù)平穩(wěn)，幾乎不隨列車速度變化，制動平穩(wěn)。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(yōu)先權(quán)日2009年11月23日發(fā)明者蘇新吉申請人:常州中鐵科技有限公司