[實用新型]一種高速列車制動盤

有效

• 申請號: 201720400821.3
• 申請日: 2017-04-17
• 公開（公告）號: CN207049233U
• 公開（公告）日: 2018-02-27
• 發明（設計）人: 朱蘇華
• 申請（專利權）人: 湖南世鑫新材料有限公司
• 主分類號: F16D65/12
• 分類號: F16D65/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 顏勇

技術領域

本實用新型涉及一種高速列車制動盤；屬于特種制動盤開發技術領域。

背景技術

高速列車制動盤是制動裝置中最為關鍵的部件之一。隨著列車的提速和制動工況下運行條件的惡劣，巨大的制動熱負荷及熱沖擊會產生很大的溫度梯度，導致制動盤內形成極大的熱應力。因此，要求制動盤材料不僅具有穩定、均勻的摩擦性能和較高的耐磨性能之外，還必須有較高的熱疲勞性能和導熱性能，低的彈性模量和熱膨脹系數，使得制動熱量能迅速逸散，以減少制動盤摩擦表面急冷急熱所形成的高熱應力。

碳陶復合材料具有重量輕、抗熱衰退、抗熱震、耐磨損、耐高溫等優異的性能，相比合金鋼制動材料，可大幅延長制動盤的使用壽命。發明專利CN 2039627933 U提出一種高速列車制動盤，包括鋼骨架和碳陶摩擦塊，其采用碳陶摩擦塊代替現有廣泛應用的合金鋼制動盤摩擦層，減輕了列車簧下重量，降低了牽引功率耗損，同時提高了制動盤的熱機械性能，可以減少制動盤盤數。但是在剎車時，這類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。由于鋼背的導熱性和熱傳導性較差，散熱效果不好，使得制動盤受摩擦發熱后，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。而且，鋼背的高密度限制了列車速度的進一步提升，且導致列車運行能耗增加。

實用新型內容

本實用新型首次嘗試了復合式雙層金屬骨架替代鋼骨架，與碳陶復合材料互配后用做制動盤。

本實用新型一種高速列車制動盤，所述制動盤包括摩擦盤(1)和復合式雙層金屬骨架(2)；所述復合式雙層金屬骨架(2)由C15715銅合金盤(2-1)和01981鋁合金盤(2-2)構成；將摩擦盤(1)與復合式雙層金屬骨架(2)組裝后；沿高速列車制動盤厚度的方向，C15715銅合金盤到摩擦盤(1)的最小距離小于01981鋁合金盤到摩擦盤(1)的最小距離。

本實用新型一種高速列車制動盤，摩擦盤(1)和復合式雙層金屬骨架(2)通過鉚接構成一體。

本實用新型一種高速列車制動盤，

所述摩擦盤(1)包括n個摩擦盤沉孔(3)；

所述復合式雙層金屬骨架(2)上設有n個位置與摩擦盤沉孔(3)相對應的沉孔(4)，以及m個中孔(5)；所述沉孔(4)中孔(5)均貫穿C15715銅合金盤(2-1)和01981鋁合金盤(2-2)；

用鉚釘通過摩擦盤沉孔(3)以及相對應的沉孔(4)將摩擦盤(1)和復合式雙層金屬骨架(2)冷鉚接成一個整體；冷鉚接成一個整體后，得到制動盤，沿制動盤厚度的方向，C15715銅合金盤(2-1)到摩擦盤(1)最小距離為-0.05mm～0.05mm。

本實用新型一種高速列車制動盤，定義C15715銅合金盤(2-1)最薄處的厚度為d1；定義01981鋁合金盤(2-2)的厚度為d2；d1/d2＝0.2-1.3：1。

原理和優勢：

本實用新型使用高強、耐高溫、高熱容的C15715銅合金和高強、高導熱的01981鋁合金組合的復合式雙層金屬骨架。在剎車時，靠近碳陶摩擦盤的高熱容銅基合金可以吸收碳陶摩擦盤大量的熱，減少盤表面的燒蝕，而且其耐溫性可達到600～800℃，軟化溫度甚至達到1000℃以上，強度達到600MPa以上。而遠離碳陶摩擦盤的高強、高導熱的鋁基合金則不僅可以帶走銅基合金盤吸收的大量熱量，減少制動盤的熱蠕變和熱疲勞損壞，而且可以對銅基合金盤起到有效的支撐作用。此外，與鋼(7.85g/cm³)相比，采用密度高的銅(8.9g/cm³)和密度低的鋁(2.7g/cm³)結合使用，可實現列車的進一步減重。

本實用新型采用熱穩定性高、無熱振動、耐磨損的碳陶復合材料作為制動盤的摩擦盤，不僅可實現列車的大幅度減重，而且可大幅延長制動盤的使用壽命。碳陶摩擦盤和復合式雙層金屬骨架的結合模式使得制動盤的抗沖擊強度和蠕變抗力顯著提高，整個制動盤體內溫度場的分布得以改善，降低制動時產生的熱應力，制動時制動盤的損耗顯著減小，制動盤的壽命大幅延長，整體質量相比鋼盤得以大幅的降低。

本實用新型的金屬骨架采用C15715銅合金和01981鋁合金構成的雙層金屬復合結構，其靠近碳陶摩擦盤一側選用高強、耐高溫、高熱容的C15715銅合金，在剎車時對碳陶摩擦盤起到帶走熱量和支撐作用。高強、高導熱的01981鋁合金盤，其靠近摩擦盤的一端在剎車時所承受的溫度遠高于300℃，但本實用新型所采用的01981鋁合金盤在該溫度下，其力學性能衰減的幅度卻很小。