[发明专利]一种高速动车组用碳陶轴装制动盘盘体

说明书

本发明涉及一种适用于高速动车组碳陶轴装制动盘盘体，该盘体包含平行相对设置的一对摩擦环和固定于该对摩擦环之间的支撑环，摩擦环与支撑环之间设置有沿径向均匀分布的抗剪结构，所述抗剪结构包含有抗剪沉槽和用于嵌入所述抗剪沉槽的凸台，摩擦环和支撑环为陶瓷基复合材料，三者通过真空熔硅浸渗反应化学粘接固定为一体。本发明制动盘盘体采用整体式盘体设计，盘面采用通风式结构，能够有效降低制动盘盘面温度，提高制动盘使命寿命和产品可靠性。此外，本发明还提出了具有上述盘体结构的碳陶轴装制动盘。

技术领域

本发明属于轨道车辆制动系统技术领域，具体涉及为一种高速动车组用碳陶轴装制动盘。

背景技术

制动系统是高速动车组车辆关键技术之一，制动盘是制动系统的关键部件，对高速列车的安全行驶起着至关重要的作用。目前我国所有的高速动车用采用盘型制动装置进行列车制动。高速列车制动时，需要制动盘具有足够的强度、稳定的摩擦性能、优异的耐磨性、抗热裂和热冲击负荷能力等，制动盘可靠性的提升将极大的提高高速列车制动系统和行车安全的稳定性。

目前，高速动车组用制动盘材质选用铸钢或者锻钢材质制备。在长时间运营条件下，易出现热裂、热斑、疲劳裂纹、性能衰退等缺陷；随着国内高速列车运行速度的不断提高，已经达到了钢材质盘体材料的应用极限，为此，采用新型摩擦材料开发出新型制动盘产品是解决目前温度的有效途径之一。如果能进一步的降低车辆的簧下重量，将有利于节约能源，节能减排。

连续碳纤维增强陶瓷基复合材料（简称“碳陶复合材料”）是二十世纪发展起来的新一代高性能制动摩擦材料，在汽车、飞机、军事等领域有广泛的应用。目前国内开发出多种类型的碳陶制动盘产品，中国专利CN 103553695公布了一种碳陶复合材料制动盘及制备方法，专利采用短碳纤维、基体碳、SiC、硅元素等组元通过热压成型制备一种碳陶复合材料制动盘，但是由短纤维制备而成的碳陶复合材料制动盘强度低，难以满足高速动车组的要求。中国专利CN 109869423公布了一种组合式高速动车组用碳陶轴装制动盘。该制动盘盘体由三层结构组成，中间体为铸钢材质，两边的摩擦环采用碳陶材质，层与层之间采用陶瓷隔热涂层进行隔热；虽然该方案能够解决制动过程温度过高影响相邻部件性能的问题，但是由于是异种材质的连接组合，长时间工作会导致紧固件紧固力松动，影响行车安全。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的上述缺点，开发出一种连续碳纤维增强陶瓷基复合材料轴装制动盘产品，应用在高速动车组列车制动系统中。该制动盘采用整体式碳陶结构，能够减少异种材料在工作条件下热应力，有效的提高盘体的疲劳性能；同时通过特殊设计的散热通道结构，有效的降低碳陶盘面温度，排除磨屑等优点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是: 一种轴装制动盘盘体，所述盘体包含平行相对设置的一对摩擦环和固定于该对摩擦环之间的支撑环，其特征在于：所述摩擦环与支撑环之间设置有沿径向均匀分布的抗剪结构，所述抗剪结构包含有抗剪沉槽和用于嵌入所述抗剪沉槽的凸台，所述摩擦环和支撑环为陶瓷基复合材料，三者通过真空熔硅浸渗反应化学粘接固定为一体。

进一步的，所述支撑环设置有轴向贯穿的定位通孔，所述摩擦环内侧面设置有与之对应的定位盲孔，定位柱插入定位通孔和对应的定位盲孔，实现摩擦环和支撑环的定位。

本发明轴装制动盘盘体的制造工艺，包含如下步骤：

步骤1、使用碳纤维编织材料制作所有部件，并使用气相沉积工艺使其硬化；

步骤2、将所有部件进行装配，形成制动盘盘体；

步骤3、再次使用气相沉积工艺处理制动盘盘体，使各部件之间预固定；

步骤4、使用真空熔硅浸渗反应对制动盘盘体进行处理，使各部件化学粘接固定为一体。

此外，本发明还提供了一种轴装制动盘，其特征在于：具有上述的轴装制动盘盘体、位于盘体内圈的盘毂和隔盘，盘体被盘毂和隔盘夹持并通过螺栓将三者固定为一体。