CN102384195A - 组合浮动式制动闸片 - Google Patents

Abstract

本发明属于制动器，特别涉及适用于铁路车辆盘式制动器的一种组合浮动式制动闸片；其特征在于：其每个制动闸片采用组合浮动式制动闸片，所述的每个组合浮动式制动闸片是在托板上对称排列分布装设6个与制动盘相摩擦的、浮动的三角形制动块组件，所述的每个浮动的三角形制动块组件由三角形的制动块、底板、凸面座、凹面座、连杆和销钉组成。本发明不仅设计合理，结构简单实用，由于制动块直接与闸片托板连接，易于加工制造，装卸更换，既显著降低制造难度，并增加了制动闸片使用的可靠性，又简化了制动闸片更换操作过程，并大大降低制造和维护成本，既大大减少了热斑现象，又提高摩擦副寿命以及使用十分方便等优点。

Description

组合浮动式制动闸片

技术领域

本发明属于制动器，特别涉及适用于铁路车辆盘式制动器的一种组合浮动式制动闸片。

背景技术

众所周知，制动闸片是制动器中的一个重要部件，广泛用于铁路车辆、汽车、摩托车、飞机等运输工具及石油钻井、风力发电等运动机械中。在制动中，摩擦制动部件构成的摩擦副通过相互摩擦消耗运动车辆或设备的能量，达到使运动车辆和设备停止的目的。随着运动车辆和设备的动能提高，随着运动车辆和设备的动能提高，摩擦制动部件的使用条件愈发苛刻，尤其在高速列车制造领域，制动摩擦副需要在高温高速条件下实现制动功能，因此，摩擦部件的工作环境随列车的速度提高而恶化。在这种条件下，对构成制动摩擦副的部件的性能提出了越来越高的要求。

目前，如铁路车辆中的高速列车制动器中，采用最广泛的是盘式制动结构，盘式结构制动器的摩擦副是包括制动盘和制动闸片，是在制动盘的两侧面内通过托板上装设与制动盘摩擦的制动闸片，这种摩擦制动部件构成的摩擦副通过相互摩擦消耗运动车辆或设备的能量，达到使运动车辆和设备停止的目的。在高速列车制动器中，。从功能和结构的角度，制动盘和制动闸片具有不同的作用和结构特点。制动盘与车轴连在一起，难于更换，因此要求具有长周期的使用寿命。制动闸片的主要作用是控制摩擦制动力，与盘相比，要求具有适当的磨损率，以起到保护制动盘的作用，同时需要易于更换，因此属于易损更换件。这样，从提高摩擦副制动性能的角度，制动闸片就更多地负担起提高制动力的功能。因此，制动闸片具有稳定可靠的摩擦性能是关系到制动器性能的重要问题。随着列车速度的提高，为达到尽可能减少制动距离的目的，在制动器上，采取了不断提高摩擦副的压力、摩擦系数以及闸片面积的措施，同时，为提高摩擦部件(制动闸瓦或制动闸片)的使用寿命，选用材料的耐磨性进一步提高，这些措施均起到了提高制动力的作用。然而，在这种情况下，一些新的矛盾又显现出来，如，随摩擦副面积的增加，两个大面积的平面完全啮合接触的过程增加，也就是说，摩擦副相互磨合的时间延长。实际上，在磨合中，摩擦面上真实啮合接触面积经历了一个由局部小区域开始逐渐扩大的过程。在摩擦处于啮合面积较小的情况下，施加的制动负荷完全作用在面积较小的区域，使啮合接触区域的压力处于远高于设计压力的状态，形成一个高应力作用区。在这种情况下，随摩擦副压力的提高，进一步加剧了高应力区的负荷。另一方面，这个高应力区的存留时间除受到摩擦副面积的影响外，还与闸片材料的耐磨性相关。当材料的耐磨性增加，则延长了这个磨合过程，也就是增加了这个高应力作用区的存留时间。可见，随着制动压力的增加和材料耐磨性提高，导致摩擦副的啮合接触区域的应力和存留时间增加。高应力区的材料处于高负荷的状态，必然形成局部高温，局部高温造成了这个区域的膨胀，反过来又加剧了高温高压状态，从而在这个区域形成了一个远高于其它区域的高温区，表现出被称为“热斑”的现象。显然，高应力作用区较长时间的存在恶化了摩擦副的工作环境，加剧了局部区域的损伤和摩擦性能的不稳定性。因此，随材料的耐磨性和制动压力的提高，由于高应力区的原因而表现出的热斑问题日益突出。近年来为解决这一问题，国内外也进行了一些研究和改进；经专利检索其专利号为201010520153.0的一种带调整器的列车制动闸片，它是在安装板(托板)上具有三个或三的整数倍个的安装板球杯，也就是在托板上铰接三个制动块为一组的多个调整的制动块组，虽然在一定程度上提高了闸片和制动盘之间的有效面积及其散热能力，但上述的这种制动闸片的结构既非常复杂，零部件的加工精度要求高，又不便于安装制造、维修，导致制造成成本大大提高；经市场调查，也发现国外对制动闸片也有一些改进，大都是通过在闸片的底板上增加球形机构和弹性垫片的方法来调节接触面积，起到减少热斑的作用，从而达到改善制动力、提高摩擦副寿命的目的。然而，这种方法带来的另一个问题是大大增加了制动闸片底板机构的复杂性，使制造成本显著增加，并且增加了制动闸片的重量，这对降低车辆重量是不利的。同时，受到空间的限制，这种弹性垫片和弹簧可调整的距离有限，并且在高速制动条件下，闸片处于高温状态，容易使弹性垫片和弹簧由于高温软化而降低弹性性能，这使得这种机构的作用效果大大减退。

发明内容

本发明旨在为了避免上述技术中存在的缺点和不足之处，而提供一种组合浮动式制动闸片；该组合浮动式制动闸片主要由制动块、底板、凸面座、凹面座和销钉串联在一起，通过销钉与闸片托板相联，构成组合浮动式制动闸片；由于制动块是通过底板坐落在由凸凹面构成的球面上，球面间的自由浮动配合起到摆动制动块而调节摩擦啮合接触面的作用，从而避免了局部高应力区的长期存在，大大减少了热斑现象，达到改善制动力，增加摩擦副寿命的目的。此外，这种组合浮动式制动闸片不仅设计合理，结构简单实用，制动块直接与闸片托板连接，易于加工制造，装卸更换，既显著降低制造难度，并增加了制动闸片使用的可靠性，又简化了制动闸片更换操作过程，并大大降低制造和维护成本。

本发明的目的是采用如下的技术方案实现的：所述的组合浮动式制动闸片，包括托板上装设与制动盘摩擦的制动闸片，其特征在于：其每个制动闸片采用组合浮动式制动闸片，所述的每个组合浮动式制动闸片是在托板上对称排列分布装设6个与制动盘相摩擦的、浮动的三角形制动块组件由三角形的制动块、底板、凸面座、凹面座、连杆和销钉组成，其三角形的制动块与底板通过烧结制成为一体的摩擦块，所述的凸面座的底端穿过底板采用固接方式固定在底板；在该凸面座的凸球面上装设与凸球面相配合转动的凹球面形的凹面座，所述的凸面座的顶轴穿过凹面座、托板通过销钉将凸面座固定在托板的台阶孔内；在托板与三角形的制动块之间外侧的顶角位置相对应的底板面内设有装入连杆的连杆孔，将所述的连杆的底端活动配合装入连杆孔内，该连杆的顶段连接在托板内；通过分布排列于托板上的浮动的三角形制动块，构成组合浮动式制动闸片。

本发明的原理和特点分述于下：

本发明中的每个制动闸片采用组合浮动式制动闸片，所述的每个组合浮动式制动闸片是在托板上对称排列分布装设6个与制动盘相摩擦的、浮动的三角形制动块组件，所述的每个浮动的三角形制动块组件由制动块、底板、凸面座、凹面座、连杆和销钉组成，其中由控制制动力的摩擦制动块7和托板4构成，制动块7由具有高摩擦系数和耐磨性好的材料制造，其表面直接与制动盘相作用，构成摩擦副，形成制动力。另一面与托板相连接。每个托板上排列分布6个浮动的三角形制动块，托板与制动块相连接处加工出台阶型通孔，在凸面座的顶轴顶端加工出通孔，通过销钉穿过凸面座顶轴顶端的通孔，将凸面座与托板相连。该制动块通过烧结方法与底板烧结熔合成一体，底板四周带有卡边，起到增强底板与制动块的连接强度作用，就可防止高速摩擦条件下避免制动块与底板由于高温和冲击发生开裂。凸面座底部与底板采用铆接或焊接在一起，这种连接方式保证了凸面座与底板不会发生相对转动，形成完整的一体。凸面座坐落在凹面座上，两者构成了球面间的配合关系，凸面座与凹面座的接触面为同一个球面，凹面座和托板上的顶轴孔内径均大于凸面座上顶轴直径0.5-1.5mm，同时，底板与凹面座之间保持0.5-2mm的间距，通过间距的控制允许底板与凹面座间具有良好的摆动作用，这种摆动作用实质上起到了调节制动块与制动盘间的啮合面积的作用。也就是说，当制动块的某点与制动盘相接触时，则这点的作用力将迫使制动块在凹面座上发生转动，直到更多的点与制动盘接触，从而达到使摩擦副间实现快速大面积啮合的目的。凹面座是一个独立的部件，它直接套在凸面座的顶轴上，可以实现平面运动。这种结构形式一方面降低了加工成本，另一方面，任何一个部件发生损伤均可独立更换，有利于降低使用成本。凸面座与凹面座的球面表面光洁，在表面涂抹少量的润滑脂，起到凸凹面间滑动自如的作用，这种凸凹面间良好的滑动效果可有效地实现摩擦副间的良好啮合。凹面座具有耐摩擦好的表面硬度，其凹面座的表面硬度高于凸面座硬度值20-50％，这可避免两者在高温高压状态下出现表面擦伤和粘连情况。凸面座通过销钉与托板相连接，销钉的连接方式简化了装配操作，并有利于制动块的摆动。考虑到随摩擦半径的不同，将造成制动块在摩擦中各点的摩擦速度不一致而形成扭矩，导致三角形的制动块转动。因此，在托板上设置连杆，采用螺纹连接将连杆连接在托板上，在三角形的制动块底板上加工出与连杆位置相对应的孔，连杆卡在孔内限制了制动块的转动。每个三角形制动块均对应着相应的连杆，这确保了每个三角形的制动块只有平面摆动功能，没有转动运动，这种对制动块运动方式的限定了任何一个制动块的转动作用力施加到相邻制动块上，从而杜绝了制动块由于相邻制动块的作用而改变摩擦啮合面波动现象的出现。

综合以上所采取的技术方案，实现本发明的目的。

由于本发明具有上述特点，因此，其结构不仅设计合理，结构简单实用，由于制动块直接与闸片托板连接，易于加工制造，装卸更换，既显著降低制造难度，并增加了制动闸片使用的可靠性，又简化了制动闸片更换操作过程，并大大降低制造和维护成本，既大大减少了热斑现象，又提高摩擦副寿命以及使用十分方便等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明共有四幅附图。其中：

附图1是本发明具体实施例的正面结构示意图；

附图2是本发明具体实施例的局部放大的背面结构示意图；

附图3是图2中沿A-A线的剖视示意图；

附图4是本发明具体实施例的作用力的分布图。

图中：1、凸面座，2、销钉，3、连杆，4、托板，5、凹面座，6、底板，7、制动块，8、制动盘。

具体实施方式

图1、2、3、4所示是本发明的具体实施例；它是在高速列车的盘式制动器上安装的组合浮动式制动闸片；它的结构包括托板4上装设与制动盘8摩擦的制动闸片，其特征在于：其每个制动闸片采用组合浮动式制动闸片，所述的每个组合浮动式制动闸片是在托板4上对称排列分布装设6个与制动盘8相摩擦的、浮动的三角形制动块组件，所述的每个浮动的三角形制动块组件由等腰三角形的制动块7、底板4、凸面座1、凹面座5、连杆3和销钉2组成，其等腰三角形的制动块7与底板6通过烧结制成为一体的摩擦块，所述的凸面座1的底端穿过底板6采用铆接方式固定在底板6；在该凸面座1的凸球面上装设与凸球面相配合转动的凹球面形的凹面座5，所述的凸面座1的顶轴穿过凹面座5、托板4通过销钉2将凸面座1固定在托板4的台阶孔内；在托板4与等腰三角形的制动块7之间外侧的顶角位置相对应的底板6面内设有装入连杆3的连杆孔，将所述的连杆3的底端活动配合装入连杆孔内，该连杆3的顶段连接在托板4内；通过分布排列于托板上的浮动的等腰三角形制动块，构成组合浮动式制动闸片

所述的制动块7是采用摩擦系数高、耐磨性好的材料制成，其制动块7与底板6之间的烧结面为冶金结合；所述的底板6四周底面的卡边卡固连接在制动块7顶部上。

所述的凸面座1底端与底板6之间采用铆接或焊接的固接方式。

所述的凸面座1的凸球形面和所述的凹面座5的凹球面形的球面半径相等。

所述的凹面座5具有耐摩擦好的表面硬度，且该凹面座5表面硬度值高于所述的凸面座1硬度值的20-50％。

所述的凸面座1的顶轴直径小于顶轴孔内径0.5-1.5mm。

所述的凹面座5与底板6之间的间距为0.5-2mm。

图4所示是本发明具体实施例的作用力的分布图。本发明中的每个制动块的质量重心B为压力中心，三个等腰三角形的制动块7压力中心的几何中心C构成了半个闸片的压力中心，几何中心C与相对应的另半个压力中心C的连线与闸片对称线的交点D，则为闸片的压力中心，制动实施的压力中心则作用在D点上。

以上所述，仅为本发明的较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所有熟悉本技术领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，根据本发明的技术方案及其本发明的构思加以等同替换或改变均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种组合浮动式制动闸片，包括托板上装设与制动盘摩擦的制动闸片，其特征在于：其每个制动闸片采用组合浮动式制动闸片，所述的每个组合浮动式制动闸片是在托板(4)上对称排列分布装设6个与制动盘(8)相摩擦的、浮动的三角形制动块组件，所述的每个浮动的三角形制动块组件由三角形的制动块(7)、底板(6)、凸面座(1)、凹面座(5)、连杆(3)和销钉(2)组成，其三角形的制动块(7)与底板(6)通过烧结制成为一体的摩擦块，所述的凸面座(1)的底端穿过底板(6)采用固接方式固定在底板(6)上；在该凸面座(1)的凸球面上装设与凸球面形相配合转动的凹球面形的凹面座(5)，所述的凸面座(1)的顶轴穿过凹面座(5)、托板(4)通过销钉(2)将凸面座(1)固定在托板(4)的台阶孔内；在托板(4)与三角形的制动块(7)之间外侧的顶角位置相对应的底板(6)面内设有装入连杆(3)的杆孔，将所述的连杆(3)的底端活动配合装入连杆孔内，该连杆(3)的顶段连接在托板(4)内；通过分布排列于托板(4)上的浮动的三角形制动块，组成组合浮动式制动闸片。

2.按权利要求1所述的组合浮动式制动闸片，其特征在于：所述的制动块(7)是采用摩擦系数高、耐磨性好的材料制成，其制动块(7)与底板(6)之间的烧结面为冶金结合；所述的底板(6)四周底面的卡边卡固连接在制动块(7)顶部上。

3.按权利要求1所述的组合浮动式制动闸片，其特征在于：所述的凸面座(1)底端与底板(6)之间采用铆接或焊接的固接方式。

4.按权利要求1所述的组合浮动式制动闸片，其特征在于：所述的凸面座(1)的凸球形面和所述的凹面座(5)的凹球面形的球面半径相等。

5.按权利要求1所述的组合浮动式制动闸片，其特征在于：所述的凹面座(5)具有耐摩擦好的表面硬度，且该凹面座(5)表面硬度值高于所述的凸面座(1)硬度值的20-50％。

6.按权利要求1所述的组合浮动式制动闸片，其特征在于：所述的凸面座(1)的顶轴直径小于顶轴孔内径0.5-1.5mm。

7.按权利要求1所述的组合浮动式制动闸片，其特征在于：所述的凹面座(5)与底板(6)之间的间距为0.5-2mm。

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