具有強制散熱筋的高速列車制動盤的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有強制散熱筋的高速列車制動盤，包括具有盤體摩擦面和盤體背面的盤體，在盤體上設置有盤體中孔和散熱筋，所述散熱筋為圓弧條狀結(jié)構，該散熱筋的圓弧半徑R與盤體外徑D之比R/D=0.4～0.6；散熱筋的入流角β1=0～15°，散熱筋的排流角β2=25～35°；相鄰兩散熱筋之間形成通風槽，在該通風槽的底部設有通至盤體摩擦面的散熱孔；所述散熱筋的高度B2與盤體的厚度B1之比B2/B1=1.0～1.2。本發(fā)明的制動盤能實現(xiàn)散熱空氣場的強制引導，散熱速度快，整體強度高，廣泛適用于各類高速列車的制動系統(tǒng)中。
【專利說明】具有強制散熱筋的高速列車制動盤
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及高速列車制動裝置，尤其涉及高速列車制動裝置中的制動盤。
【背景技術】
[0002]隨著列車運行速度的提高，列車的制動功率和制動溫升也越來越高。由于盤式制動在制動功率、減少車輪踏面熱損害等方面較其它摩擦制動形式具有顯著的優(yōu)勢而得到廣泛的應用，盤式制動已成為高速列車最終實現(xiàn)停車所必不可少的基本制動方式。
[0003]盤式制動是借助制動盤與閘片之間的摩擦獲得制動力，一旦產(chǎn)生摩擦，制動盤和閘片間接觸摩擦部位的溫度就上升，并且車輛速度越快溫升就越高。制動盤受摩擦發(fā)熱后，溫度升高不僅會造成接觸摩擦表面的燒蝕，而且摩擦副相互作用產(chǎn)生的熱應力還會造成制動盤的熱蠕變和熱疲勞損壞。
[0004]發(fā)明專利申請(申請?zhí)?01110244664.9)公開了一種高速列車制動盤結(jié)構，該高速列車制動盤包括盤體，以及位于盤體上的摩擦面和內(nèi)側(cè)面。出于成型工藝和盤體強度的考慮，該發(fā)明專利申請在盤體內(nèi)側(cè)面上還設有第一徑向板狀散熱筋和第二徑向板狀散熱筋，其散熱性能則主要通過材料組份和徑向板狀散熱筋來實現(xiàn)。雖然該結(jié)構的散熱盤能夠通過徑向散熱盤取得一定的散熱效果，但其徑向板狀散熱筋對制動盤周圍空氣的攪動散熱，更多的是依賴圍繞制動裝置周圍的空氣渦流，渦漩流動的熱空氣擴散范圍和擴散速度都十分有限，尤其是當高速列車運行速度在300km/h上時，這種制動盤的散熱速度總是小于摩擦溫升，使高速列車的制動裝置總是處于熱負荷較大的惡劣工況中，容易導致高速列車制動裝置的加快失效或提前失效。鑒于此如何使制動盤能夠高效散熱，以提高制動盤使用壽命是當前需要解決的技術問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有技術所存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種具有強制散熱筋的高速列車制動盤，它能通過對制動盤周圍空氣強制引導，加快摩擦熱的快速擴散,避免摩擦盤溫升過高。
[0006]為了解決上述技術問題，本發(fā)明的具有強制散熱筋的高速列車制動盤，包括具有盤體摩擦面和盤體背面的盤體，在盤體上設置有盤體中孔和散熱筋，所述散熱筋為圓弧條狀結(jié)構，該散熱筋的圓弧半徑R與盤體外徑D之比R/D=0.4?0.6 ;散熱筋的入流角β 1=O?15°，散熱筋的排流角β2=25?35° ;相鄰兩散熱筋之間形成通風槽，在該通風槽的底部設有通至盤體摩擦面的散熱孔；所述散熱筋的高度Β2與盤體的厚度BI之比Β2/Bl=L O ?1.2。
[0007]在上述結(jié)構中，由于散熱筋呈圓弧條狀結(jié)構，相鄰散熱筋之間形成了同樣呈圓弧槽形結(jié)構的通風槽，這種圓弧凸筋結(jié)構的散熱筋和弧形結(jié)構的通風槽，在制動時兼具徑向和切向等多方向的氣流強制導向功能，引導制動盤體側(cè)面空氣沿徑向、切向甚至軸向向盤體外快速擴散流動，形成能高速流經(jīng)散熱筋側(cè)面和通風槽槽底的空氣流場，實現(xiàn)了對制動盤進行強制持續(xù)的通風散熱，加快摩擦制動熱量的擴散。又由于在本發(fā)明中散熱筋圓弧半徑與盤體外徑之比R/D選擇在0.4~0.6之間，以及散熱盤入流角β !=0~15°，排流角β 2=25~35°， 大量試驗證明這些參數(shù)的選擇，對高速列車行駛速度在200~400km/h時散熱筋所形成泵風通風效率最高，空氣更換流動最快，流經(jīng)通風槽的氣體流動更加順暢，盤外冷空氣能高效地從通風槽口進入到槽內(nèi)，并帶著大量摩擦熱由槽外端而流出，使大部位摩擦熱以熱對流方式傳遞到周圍空間，形成合理的空氣流動場和高效的散熱效果。還由于本發(fā)明優(yōu)選了散熱筋高度和盤體厚度比例，有利于摩擦熱的快速擴散，實現(xiàn)了制動盤導風效率和制作安裝工藝綜合效果；過低的散熱筋高度不能達到有效的泵風通風效果，形成不成合理的空氣擴散場，而過高的散熱筋又明顯影響通風槽槽底表面的空氣流速，且增加了散熱筋的成型工藝難度，加大了制動盤的安裝空間。本發(fā)明中還在通風槽槽底設置有通至盤體摩擦面的散熱孔，該散熱孔不僅能直接將摩擦面產(chǎn)生的熱量帶至通風槽而隨空氣流動散發(fā)，而且能起到較好的排粉效果，從而具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)；反復的試驗證明，本發(fā)明對高速列車能有針對性地強化盤體表面空氣的導向和流動，比現(xiàn)有制動盤散熱面積增加30%左右，制動功率提高12%左右，且本發(fā)明制作工藝合理，安裝維修方便，結(jié)構強度高，使用壽命長。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，所述散熱筋圓弧半徑R與盤體外徑D之比R/D=0.5 ;散熱筋入流角P1 =10°，散熱筋的排流角β2=30°，散熱筋的高度Β2與盤體厚度BI之比Β2/Bl=L I。該結(jié)構的制動盤各參數(shù)更加協(xié)調(diào)合理，對于高速列車制動散熱效果更理想。
[0009]在所述盤體背面上設有安裝孔凸臺，在安裝孔凸臺上設有安裝孔。
[0010]所述通風槽的槽口寬度為40_~50_。
[0011]所述散熱筋的截面形狀為矩形或梯形。
[0012]所述盤體采用整體結(jié)構或分體結(jié)構。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明具有強制散熱筋的高速列車制動盤作進一步詳細說明。
[0014]圖1是本發(fā)明具有強制散熱筋的高速列車制動盤的主視結(jié)構示意圖；
圖2是圖1所示制動盤的左視結(jié)構示意圖。
[0015]圖中，I一盤體、2—散熱筋、3—安裝孔凸臺、4一盤體中孔、5—通風槽、6—安裝孔、7—散熱孔、8—盤體摩擦面、9 一盤體背面。
【具體實施方式】
[0016]如圖1、圖2所示的具有強制散熱筋的高速列車制動盤，該高速列車制動盤包括呈圓盤狀的盤體I,盤體I具有盤體摩擦面8以及位于盤體摩擦8相對一側(cè)的盤體背面9，在盤體背面9上均勻地分布有8個安裝孔凸臺3，在安裝孔凸臺3上設置有安裝孔6，在盤體I的中心位置還設有盤體中心孔4，盤體I的外徑D=695mm，盤體中心孔4的內(nèi)徑為378mm，安裝孔6的直徑為15mm。
[0017]在盤體背面9上均勻分布有48根散熱筋2，相鄰兩根散熱筋2沿盤體圓周方向間隔7.5°，散熱筋2為凸出盤體背面9的呈圓弧條狀結(jié)構，其截面形狀為矩形；其矩形散熱筋2的筋頂寬為20mm，高度為25mm。散熱筋2所在圓的圓弧半徑R=293mm，該圓弧半徑R與盤體外徑D之比R/D=293/695=0.42，該結(jié)構尺寸綜合考慮了盤體大小、高速列車運行速度和散熱效率。位于散熱筋2外端的排流角β2 =30°，散熱筋2內(nèi)端的入流角βι =10°，排流角β2為散熱筋圓弧面外端點的切線與該端點所在盤體半徑間的夾角，入流角P1為散熱筋2圓弧面內(nèi)端點的切線與該端點所在盤體半徑間的夾角。兩根相鄰散熱筋2之間形成通風槽5，試驗證明通風槽5的槽口寬度選擇在4(T50mm之間其有較好的通風流速和散熱速度，在每一通風槽5的底部均設有3個通至盤體摩擦面8的散熱孔7，散熱孔7內(nèi)徑為15_。
[0018]盤體厚度Bl=24mm，散熱筋2的高度B2=25mm，盤體I及其上的散熱筋由整體鑄造而成，散熱筋高度B2與盤體厚度BI之比為B2/ Bl=L 04。
[0019]本發(fā)明 申請人:通過1:1制動動力試驗臺對制動盤進行大量實際試驗和空氣流場的分析證明，制動盤的散熱效果與列車行駛速度和制動盤結(jié)構直接關聯(lián)，目前 申請人:尚未發(fā)現(xiàn)業(yè)界有相關的研究和報送。經(jīng)使用和研究分析顯示，當列車行駛速度在200km/h~400km/h時，盤體I上的散熱筋圓弧半徑R與盤體I外徑D之比應優(yōu)先選擇在R/D=0.4~0.6之間，散熱筋入流角^=0-15°，散熱筋排流角β 2=25~35° ;散熱筋高度Β2與盤體厚度BI之比優(yōu)先選擇在Β2/ Bl=L O~1.2。
[0020]除此之外，本發(fā)明的制動盤體不限于由整體鑄造而成的整體結(jié)構，還可以是分體組裝的分體結(jié)構，如制動盤由二塊盤塊或四塊盤塊拼裝組合而成。通風槽5槽底的散熱孔7也不限于在槽底均布，應根據(jù)盤體摩擦熱場不等距地分布，同一通風槽5中的散熱孔7也不限于3個，而應根據(jù) 實際使用和結(jié)構情況確定，安裝孔凸臺3既有增強安裝孔周邊強度的作用，也有盤體安裝定位的功能，因此既可在每一安裝孔凸臺3上設有安裝孔6，也可有選擇地在安裝凸臺3上設置安裝孔6。
【權利要求】
1.一種具有強制散熱筋的高速列車制動盤，包括具有盤體摩擦面(8)和盤體背面(9)的盤體(1)，在盤體(I)上設置有盤體中孔(4)和散熱筋(2)，其特征在于:所述散熱筋(2)為圓弧條狀結(jié)構，該散熱筋(2)的圓弧半徑R與盤體(I)外徑D之比R/D=0.4?0.6 ;散熱筋(2)的入流角P1= O?15°，散熱筋(2)的排流角β2=25?35° ;相鄰兩散熱筋(2)之間形成通風槽(5 )，在該通風槽(5 )的底部設有通至盤體摩擦面(8 )的散熱孔(7 );所述散熱筋(2)的高度Β2與盤體(I)的厚度BI之比Β2/Β1=1.0?1.2。
2.根據(jù)權利要求1所述的具有強制散熱筋的高速列車制動盤，其特征在于:所述散熱筋(2)圓弧半徑R與盤體(I)外徑D之比R/D=0.5 ;散熱筋(2)入流角βι =10°，散熱筋(2)的排流角β2=30°，散熱筋(2)的高度Β2與盤體(I)厚度BI之比Β2/ Bl=L I。
3.根據(jù)權利要求1所述的具有強制散熱筋的高速列車制動盤，其特征在于:在所述盤體背面(9)上設有安裝孔凸臺(3)，在安裝孔凸臺(3)上設有安裝孔(6)。
4.根據(jù)權利要求1所述的具有強制散熱筋的高速列車制動盤，其特征在于:所述通風槽(5)的槽口寬度為40_?50_。
5.根據(jù)權利要求1所述的具有強制散熱筋的高速列車制動盤，其特征在于:所述散熱筋(2)的截面形狀為矩形或梯形。
6.根據(jù)權利要求1所述的具有強制散熱筋的高速列車制動盤，其特征在于:所述盤體(I)采用整體結(jié)構或分體結(jié)構。
【文檔編號】F16D65/12GK103967980SQ201410155503
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權日:2014年4月18日
【發(fā)明者】于欽順, 王飛, 魯文超, 張志強, 周晚林, 胡謙, 韋紅余, 馬玉龍, 劉銀緯 申請人:青島四方車輛研究所有限公司, 南京中盛鐵路車輛配件有限公司, 南京航空航天大學