一种具有月弧形进风道的弯沟槽重载车辆制动盘

1.本实用新型属于汽车制动系统技术领域，尤其涉及一种具有月弧形进风道的弯沟槽重载车辆制动盘，月弧形进风道可明显增强弯沟槽内部空气流速，在弯沟槽内部形成较大气流量，有利于通过对流换热使弯沟槽内部的制动盘摩擦热量迅速散失，抑制摩擦热量向制动盘内部的散播与聚集，具有增强制动盘摩擦热量的散失效果、提高重载车辆制动盘的抗热疲劳特性的特点。


背景技术：

2.据报道，2018年11月4日李某驾驶重型半挂载重牵引车经17 km长下坡路段后在兰州南收费站与等候进入高速的31辆车辆连续相撞，事故造成15人死亡、44人受伤，事故原因是下坡过程长时间连续制动使得制动盘与制动块的温度骤升导致热衰退从而引发制动失效。制动盘是车辆制动系统中的旋转原件，利用闸片等固定元件和旋转元件的表面摩擦从而产生制动力阻止车辆运动或运动趋势，其制动盘性能的优劣直接关系到车辆行驶的安全性。诸如特种卡车、装甲车等重载车辆质量往往达到100吨以上，此类重载车辆的制动初始动能较大约为13800 kj，巨大动能在车辆制动过程中绝大部分转化为制动盘与闸片之间相对运动产生的摩擦热能发散掉，由于制动过程制动盘与闸片的相对运动伴随着巨大的动能-热能转换使得制动盘成为热源，直接导致制动盘表面产生热斑、热塑性疲劳损坏等缺陷。此类缺陷在温度场-应力场耦合作用下极易使制动盘表面产生热塑性疲劳裂纹，进而发展为疲劳断裂并使制动盘报废，从而显著降低重载车辆制动效果、行驶机动性，引发严重事故。由此可见，提升制动盘散热性能，对于降低热衰退、避免制动盘的热塑性疲劳失效与提高车辆制动性能尤为关键，研制性能良好的重载车辆制动盘对重载车辆具有极其重要的意义。
3.现阶段，车辆制动盘的表面非光滑结构设计多围绕设置孔、槽等形貌结构来提高制动盘的散热能力。发明专利cn105114496a公开了一种摩擦表面设有通风孔的通风盘，该通风盘具有同轴平行设置第一制动盘和第二制动盘的双层制动盘结构，各个制动盘均具有与制动盘轴线夹角为20~45
°
的通风孔，并且通风孔的轴线与第一制动盘的轴线不一致，可以在汽车行驶过程中由通风孔向双层制动盘之间的间隙提供一定气态紊流，进而提高散热效率。发明专利cn110062854a公开了一种具有摩擦环的通风式制动盘，其配置为一个或多个固定点固定到轮毂，盘面上设置通孔以接受用于将摩擦环固定到轮毂或轴的紧固件，突出部从摩擦环的内表面延伸形成通道，该通道的流入部分的横截面积小于该通道的流出部分的横截面积，还提供了一种包括轮毂和固定环的制动组件。上述发明专利涉及的制动盘企图通过在摩擦表面设置孔、槽等形貌结构来提高制动盘的散热能力，进而提升其耐磨特性，虽不同程度地降低了制动盘制动过程中的温度骤升及热塑性，但表面非光滑结构的内部空气流速不高，没有特定结构引导气流进入孔、槽等非光滑结构内部以增大气流对其的冲击，从而导致摩擦表面散热不彻底、摩擦热量降低不明显、未能显著提高重载车辆制动盘抗热疲劳特性。因此有必要从制动盘表面非光滑形貌结构入手，设置可增强弯沟槽内部空
气流速在弯沟槽内部形成较大气流量的结构，有利于通过对流换热使弯沟槽内部的热量迅速散失，抑制摩擦热量向制动盘内部的散播与聚集，进而增强制动盘摩擦热量的散失效果，提高重载车辆制动盘的抗热疲劳特性。


技术实现要素：

4.现阶段，车辆制动盘多以在摩擦表面设置孔、槽等非光滑形貌结构或改变散热筋形态结构的方式来提高制动盘的散热能力，进而提升其抗疲劳特性；非光滑形貌结构常以不同形态的孔、沟槽为主，用以增大与空气对流接触面积或流速，对制动盘摩擦表面的散热具有促进作用；但均未设置引导气流进入非光滑结构内部的特定结构，导致制动盘摩擦热量的散失效果不明显、未能提高重载车辆制动盘的抗热疲劳特性。针对上述问题，本实用新型研制了一种具有月弧形进风道的弯沟槽重载车辆制动盘，在车辆制动盘摩擦表面沿轴向均匀设置弯沟槽，并在弯沟槽上设置月弧形进风道；月弧形进风道显著的结构特征是，重载车辆的车轮向前旋转即前进挡行车时，月弧形进风道位于制动盘摩擦表面弯沟槽迎着气流进入的一侧，且月弧形进风道朝向弯沟槽内部；设置的月弧形进风道可明显增强弯沟槽内部空气流速，在弯沟槽内部形成较大气流量，有利于通过对流换热使弯沟槽内部的摩擦热量迅速散失，抑制摩擦热量向制动盘内部的散播与聚集，进而增强制动盘摩擦热量的散失效果，提高重载车辆制动盘的抗热疲劳特性。为实现以上功能，本实用新型所采取的技术方案是：
5.一种具有月弧形进风道的弯沟槽重载车辆制动盘，包括制动盘固定构件、制动盘固定螺栓孔、制动盘固定通孔、弯沟槽、月弧形进风道、弯沟槽前截面、弯沟槽边缘半圆弧截面、弯沟槽底面和弯沟槽后截面。
6.所述制动盘固定构件上设置制动盘固定螺栓孔和制动盘固定通孔以实现本实用新型在重载车辆轮毂上的固定安装，制动盘的外径为400mm，内径为240mm，制动盘固定构件的外径是240mm，内径是70mm。
7.所述弯沟槽包括月弧形进风道、弯沟槽前截面、弯沟槽边缘半圆弧截面、弯沟槽底面和弯沟槽后截面。采用铣削加工的技术手段将弯沟槽设置在制动盘的表面，弯沟槽的对称轴距离制动盘圆心的距离l设置为160mm，在制动盘上以圆形阵列排布方式，共设置8个弯沟槽。弯沟槽的长度设置为50mm，宽度设置为5mm，深度设置为5mm，弧线半径为55mm，相邻的弯沟槽分别与制动盘圆心构成的直线相交形成的夹角设置为45
°
。
8.所述月弧形进风道与制动盘水平方向的夹角α设置为30
°
；月弧形进风道显著的结构特征是，重载车辆的车轮向前旋转即前进挡行车时，月弧形进风道位于制动盘摩擦表面弯沟槽迎着气流进入的一侧，且月弧形进风道朝向弯沟槽的内部，月弧形进风道的边缘横线与弯沟槽边缘半圆弧截面的上边缘弧线相切；设置的月弧形进风道可明显增强弯沟槽内部空气流速，在弯沟槽内部形成较大气流量，有利于通过对流换热使弯沟槽内部的摩擦热量迅速散失，抑制摩擦热量向制动盘内部的散播与聚集，进而增强制动盘摩擦热量的散失效果，提高重载车辆制动盘的抗热疲劳特性。
9.所述弯沟槽边缘半圆弧截面的半径为2mm，弯沟槽边缘半圆弧截面与弯沟槽前截面和弯沟槽后截面相切。
10.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
3、弯沟槽底面4-4和弯沟槽后截面4-5；弯沟槽4设置于制动盘的表面，制动盘固定构件1上设置制动盘固定螺栓孔2和制动盘固定通孔3以实现本实用新型在重载车辆轮毂上的固定安装，制动盘的外径为400mm，内径为240mm，制动盘固定构件1的外径是240mm，内径是70mm。
23.如图2所示，弯沟槽4的对称轴距离制动盘圆心的距离l设置为160mm，在制动盘上以圆形阵列排布方式，共设置8个弯沟槽4。
24.如图1、图3、图4所示，弯沟槽4包括月弧形进风道4-1、弯沟槽前截面4-2、弯沟槽边缘半圆弧截面4-3、弯沟槽底面4-4和弯沟槽后截面4-5；采用铣削加工的技术手段将弯沟槽4设置在制动盘上，弯沟槽4的长度设置为50mm，宽度设置为5mm，深度设置为5mm，弧线半径为55mm，相邻的弯沟槽4分别与制动盘圆心构成的直线相交形成的夹角设置为45
°
；弯沟槽边缘半圆弧截面4-3的半径为2mm，弯沟槽边缘半圆弧截面4-3与弯沟槽前截面4-2和弯沟槽后截面4-5相切；月弧形进风道4-1的边缘横线与弯沟槽边缘半圆弧截面4-3的上边缘弧线相切。
25.如图5所示，月弧形进风道4-1与制动盘水平方向的夹角α设置为30
°
。
26.如图1、2所示，制动盘固定构件1为一圆形固定板，制动盘固定构件1设有5个制动盘固定螺栓孔2与制动盘固定通孔3，5个制动盘固定螺栓孔2之间形成等五边形结构，通过制动盘固定螺栓孔2和制动盘固定通孔3实现制动盘与车辆轮毂轴承的固定联接，从而将本实用新型所提供的一种具有月弧形进风道的弯沟槽重载车辆制动盘固定于轮毂轴承上。
27.本实用新型具体涉及的一种具有月弧形进风道的弯沟槽重载车辆制动盘，其使用流程是，重载车辆以前进挡行驶时，制动盘随着轮毂高速旋转，需要制动时，制动盘受到闸片的挤压摩擦，在车辆减速的同时于制动盘表面上产生较大的摩擦热量，使制动盘表面的温度骤然升高并向制动盘内部传递，制动盘内部温度的骤然升高极易产生热塑性，从而引发制动盘产生热疲劳。弯沟槽4的设置增加了制动盘表面的散热面积，在此基础上设置开口方向朝着弯沟槽内部的月弧形进风道4-1可明显增强弯沟槽4的内部空气流速，在弯沟槽4的内部形成较大气流量，有利于通过对流换热使弯沟槽4内部的热量迅速散失，抑制摩擦热量向制动盘内部的散播与聚集，进而增强制动盘摩擦热量的散失效果，提高重载车辆制动盘的抗热疲劳特性。
28.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本实用新型的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。