[實用新型]具有強制散熱筋的高速列車制動盤

有效

• 申請號: 201420188334.1
• 申請日: 2014-04-18
• 公開（公告）號: CN203868196U
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發明（設計）人: 周晚林;胡謙;韋紅余;馬玉龍;劉銀緯;高大可
• 申請（專利權）人: 南京中盛鐵路車輛配件有限公司;南京航空航天大學
• 主分類號: F16D65/12
• 分類號: F16D65/12;F16D65/847
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 劉忠祥

技術領域

???本實用新型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

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勢而得到廣泛的應用，盤式制動已成為高速列車最終實現停車所必不可少的基本制動方式。

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生的熱應力還會造成制動盤的熱蠕變和熱疲勞損壞。

實用新型專利申請（申請號201110244664.9）公開了一種高速列車制動盤結構，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側面。出于成型工藝和盤體強度的考慮，該實用新型專利申請在盤體內側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。雖然該結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。

實用新型內容

針對現有技術所存在的上述不足，本實用新型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。

為了解決上述技術問題，本實用新型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。

在上述結構中，由于散熱筋呈圓弧條狀結構，相鄰散熱筋之間形成了同樣呈圓弧槽形結構的通風槽，這種圓弧凸筋結構的散熱筋和弧形結構的通風槽，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，形成能高速流經散熱筋側面和通風槽槽底的空氣流場，實現了對制動盤進行強制持續的通風散熱，加快摩擦制動熱量的擴散。又由于在本實用新型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β₁=0～15°，排流角β₂=25～35°，大量試驗證明這些參數的選擇，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，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。還由于本實用新型優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。本實用新型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生的熱量帶至通風槽而隨空氣流動散發，而且能起到較好的排粉效果，從而具有高而穩定的摩擦系數；反復的試驗證明，本實用新型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，比現有制動盤散熱面積增加30%左右，制動功率提高12%左右，且本實用新型制作工藝合理，安裝維修方便，結構強度高，使用壽命長。

本實用新型的優選實施方式，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β₁?=10°，散熱筋的排流角β₂=30°，散熱筋的高度B2與盤體厚度B1之比B2/?B1=1.1。該結構的制動盤各參數更加協調合理，對于高速列車制動散熱效果更理想。