[实用新型]具有强制散热筋的高速列车制动盘

说明书

技术领域

   本实用新型涉及高速列车制动装置，尤其涉及高速列车制动装置中的制动盘。

背景技术

随着列车运行速度的提高，列车的制动功率和制动温升也越来越高。由于盘式制动在制动功率、减少车轮踏面热损害等方面较其它摩擦制动形式具有显著的优势而得到广泛的应用，盘式制动已成为高速列车最终实现停车所必不可少的基本制动方式。

盘式制动是借助制动盘与闸片之间的摩擦获得制动力，一旦产生摩擦，制动盘和闸片间接触摩擦部位的温度就上升，并且车辆速度越快温升就越高。制动盘受摩擦发热后，温度升高不仅会造成接触摩擦表面的烧蚀，而且摩擦副相互作用产生的热应力还会造成制动盘的热蠕变和热疲劳损坏。

实用新型专利申请（申请号201110244664.9）公开了一种高速列车制动盘结构，该高速列车制动盘包括盘体，以及位于盘体上的摩擦面和内侧面。出于成型工艺和盘体强度的考虑，该实用新型专利申请在盘体内侧面上还设有第一径向板状散热筋和第二径向板状散热筋，其散热性能则主要通过材料组份和径向板状散热筋来实现。虽然该结构的散热盘能够通过径向散热盘取得一定的散热效果，但其径向板状散热筋对制动盘周围空气的搅动散热，更多的是依赖围绕制动装置周围的空气涡流，涡漩流动的热空气扩散范围和扩散速度都十分有限，尤其是当高速列车运行速度在300km/h上时，这种制动盘的散热速度总是小于摩擦温升，使高速列车的制动装置总是处于热负荷较大的恶劣工况中，容易导致高速列车制动装置的加快失效或提前失效。鉴于此如何使制动盘能够高效散热，以提高制动盘使用寿命是当前需要解决的技术问题。

实用新型内容

针对现有技术所存在的上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种具有强制散热筋的高速列车制动盘，它能通过对制动盘周围空气强制引导，加快摩擦热的快速扩散，避免摩擦盘温升过高。

为了解决上述技术问题，本实用新型的具有强制散热筋的高速列车制动盘，包括具有盘体摩擦面和盘体背面的盘体，在盘体上设置有盘体中孔和散热筋，所述散热筋为圆弧条状结构，该散热筋的圆弧半径R与盘体外径D之比R/D=0.4～0.6；散热筋的入流角β₁= 0～15°，散热筋的排流角β₂=25～35°；相邻两散热筋之间形成通风槽，在该通风槽的底部设有通至盘体摩擦面的散热孔；所述散热筋的高度B2与盘体的厚度B1之比B2/B1=1.0～1.2。

在上述结构中，由于散热筋呈圆弧条状结构，相邻散热筋之间形成了同样呈圆弧槽形结构的通风槽，这种圆弧凸筋结构的散热筋和弧形结构的通风槽，在制动时兼具径向和切向等多方向的气流强制导向功能，引导制动盘体侧面空气沿径向、切向甚至轴向向盘体外快速扩散流动，形成能高速流经散热筋侧面和通风槽槽底的空气流场，实现了对制动盘进行强制持续的通风散热，加快摩擦制动热量的扩散。又由于在本实用新型中散热筋圆弧半径与盘体外径之比R/D选择在0.4～0.6之间，以及散热盘入流角β₁=0～15°，排流角β₂=25～35°，大量试验证明这些参数的选择，对高速列车行驶速度在200～400km/h时散热筋所形成泵风通风效率最高，空气更换流动最快，流经通风槽的气体流动更加顺畅，盘外冷空气能高效地从通风槽口进入到槽内，并带着大量摩擦热由槽外端而流出，使大部位摩擦热以热对流方式传递到周围空间，形成合理的空气流动场和高效的散热效果。还由于本实用新型优选了散热筋高度和盘体厚度比例，有利于摩擦热的快速扩散，实现了制动盘导风效率和制作安装工艺综合效果；过低的散热筋高度不能达到有效的泵风通风效果，形成不成合理的空气扩散场，而过高的散热筋又明显影响通风槽槽底表面的空气流速，且增加了散热筋的成型工艺难度，加大了制动盘的安装空间。本实用新型中还在通风槽槽底设置有通至盘体摩擦面的散热孔，该散热孔不仅能直接将摩擦面产生的热量带至通风槽而随空气流动散发，而且能起到较好的排粉效果，从而具有高而稳定的摩擦系数；反复的试验证明，本实用新型对高速列车能有针对性地强化盘体表面空气的导向和流动，比现有制动盘散热面积增加30%左右，制动功率提高12%左右，且本实用新型制作工艺合理，安装维修方便，结构强度高，使用寿命长。

本实用新型的优选实施方式，所述散热筋圆弧半径R与盘体外径D之比R/D=0.5；散热筋入流角β₁ =10°，散热筋的排流角β₂=30°，散热筋的高度B2与盘体厚度B1之比B2/ B1=1.1。该结构的制动盘各参数更加协调合理，对于高速列车制动散热效果更理想。