CN107687490B - 一种弹性结构闸片 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种新型弹性结构闸片，包括钢背组件、锁紧组件、若干刹车组件；所述刹车组件与钢背组件之间通过锁紧组件连接锁紧，所述刹车组件和钢背组件之间还设置有弹性件。本发明通过采用弹性结构，在制动过程中刹车块在刹车推力作用下能够自动向后退让调整，能使刹车块上摩擦面与制动盘面保持良好的贴合，从而保证制动性能的稳定性，且由于闸片弹性结构中刹车块骨架与背板之间留有较大的通风散热的间隙，及时把结构中零件上的热量排出，能有效地减小因刹车材料吸收热量导致背板等零件变形，该结构还能避免因制动距离过长温度升高导致刹车材料出现龟裂及掉边掉角现象，从而延长闸片使用寿命。

Description

一种弹性结构闸片

技术领域

本发明涉及一种弹性结构闸片。

背景技术

闸片(或称刹车片)是高速列车或动车组制动单元中重要的部件，起着摩擦制动盘从而实现制动的关键作用，关系到列车运行安全及乘员生命安危。由于高速列车制动时初速度高，在制动过程中闸片需要将巨大的摩擦动能转换为热能，闸片上的刹车块热负荷巨大，容易导致闸片上的刹车块因温度急剧升高，热量不能及时散出而出现龟裂及掉边掉角现象。同时，由于现有技术中的刹车片，其刹车块普遍存在制动过程中并不能完全与制动盘面充分贴合进行摩擦的现象，即产生偏磨，刹车块容易掉边掉角、刹车效率低、制动距离过长。偏磨还会导致闸片上外圈上刹车块损耗过快，刹车块上的骨架划伤制动盘。新闸片上刹车块的上述问题更为明显，需要较长的磨合周期才能实现与制动盘的相对吻合，但是偏磨问题一直无法消除。国内现有的200km/h～300km/h动车组闸片上刹车块采用的是铆接结构，且这种刹车块铆接结构需在一件刹车块上加工出三个铆接孔，由于加工出三个铆接孔造成刹车块摩擦面的摩擦面积减小，制动时刹车块摩擦面的单位比压增大，导致摩擦热增多。且由于这种铆接结构散热条件差，影响刹车片的使用寿命。

目前广泛使用的高速闸片结构多为将粉末冶金的制动块直接加压烧结在骨架上，然后通过铆钉将骨架铆接在多边形板状钢背的一个面上，在刹车块与刹车块之间有若干个排屑和防热变形槽，在多边形板状钢背的另一个面上通过若干个通孔焊接或铆接了一件W形燕尾板。如申请号为201110361559.3的发明专利公开了一种组合浮动式制动闸片。在上述结构中将三角形制动块采用铆钉铆接在多边形板状钢背的一个面上，而制动时制动块将承受很大的摩擦力，从而使得铆接元件承受很大的剪切力，这容易造成闸片变形，同时对铆钉的质量要求很高。虽然刹车面变形可通过后续机加工的方式消除，但钢背的变形是无法消除的，变形的钢背安装到制动装置上后，加工过的刹车面不能完全与制动盘接触，刹车性能不稳定，刹车效率降低，而且在高速、高刹车能量、高压力下，这种现象更加严重，存在极大的安全隐患。同时，为防止刹车块在刹车过程中转动，每个制动块都要通过三个铆钉铆接在钢背上，不但使得整个闸片上的所有铆钉难以实现整体铆接，需每个制动块单独铆接，装配效率低，加工成本高，而且铆接后闸片整体也容易发生变形，影响刹车性能。

同时，由于新闸片制造过程中存在每件刹车片上的摩擦面到背板安装面总厚度尺寸有差异，当新闸片装车后在刹车推力作用下刹车块摩擦面高点首先接触制动盘面，而刹车块摩擦面低点不接触制动盘面，导致新闸片首次使用时刹车块摩擦面与制动盘面接触面积不大，摩擦系数低及磨合周期长，新刹车片在试验及使用初期制动性能低于规定要求。如申请号为201410756616.1的发明一种制动闸片，通过支撑座结构来防止刹车块相对钢背组件转动，增加了闸片的整体牢固性和稳定性；而钢背组件、支撑座、刹车块之间仅通过一个中心铆钉连接，一方面，大大减少了需要使用的铆钉数量，但其同一存在新闸片首次使用时刹车块摩擦面与制动盘面接触面积不大的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种弹性结构闸片。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种弹性结构闸片，包括钢背组件、锁紧组件、若干刹车组件；所述刹车组件与钢背组件之间通过锁紧组件连接锁紧，所述刹车组件和钢背组件之间还设置有弹性件。

所述弹性件为圆盘形，弹性件与刹车组件和锁紧组件之间均为弹性接触。

所述弹性件上的外端圆周上设有两组方向相反的弹性桥；其中向上的弹性桥上爪固接，向下的弹性桥与下爪固接。

所述每组弹性桥至少为三个。

所述两组弹性桥在弹性件上分布、结构、尺寸均相同，位置错开。所述刹车组件包括刹摩擦块和骨架，所述摩擦块固接在骨架上，骨架上加工有若干组与上爪对应的上爪限位槽。

所述钢背组件包括背板和燕尾，燕尾通过锁紧件B锁紧在背板的下端面，所述背板的上端面还加工有若干组与下爪对应的下爪限位槽。

所述锁紧组件包括衬套和锁紧件A，所述锁紧件A安装在安装孔B内将骨架、弹性件、背板锁紧，所述衬套设置在锁紧件A和骨架、弹性件、背板之间。

所述衬套与骨架和弹性件为间隙配合。

所述摩擦块和骨架之间通过烧结连接

本发明的有益效果在于：通过采用弹性结构，在制动过程中刹车块在刹车推力作用下能够自动向后退让调整，能使刹车块上摩擦面与制动盘面保持良好的贴合，从而保证制动性能的稳定性。

且由于闸片弹性结构中刹车块骨架与背板之间留有较大的通风散热的间隙，及时把结构中零件上的热量排出，能有效地减小因刹车材料吸收热量导致背板等零件变形，该结构还能避免因制动距离过长温度升高导致刹车材料出现龟裂及掉边掉角现象，从而延长闸片使用寿命。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的装配结构示意图；

图3是本发明的钢背组件结构示意图；

图4是本发明的刹车组件结构示意图；

图5是本发明的背板结构示意图；

图6是本发明的弹性件结构示意图；

图7是本发明的刹车组件铆接结构示意图；

图8是本发明的原理说明图；

图9是本发明的原理说明图；

图中：1-刹车组件，1a-摩擦块，2-骨架，2a-上爪限位槽，2b-铆接孔，3-弹性件，3a-弹性桥，3b-上爪，3c-下爪，4-衬套，5-锁紧件A，6-背板，6a-安装孔A，6b-下爪限位槽，6c-安装孔B，7-燕尾，7a-拱桥，7b-安装边，8-锁紧件B，9-钢背组件，10-锁紧组件。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、图2、图3所示的一种弹性结构闸片，包括钢背组件9、锁紧组件10、若干刹车组件1；所述刹车组件1与钢背组件9之间通过锁紧组件10连接锁紧，所述刹车组件1和钢背组件9之间还设置有弹性件3。本发明根据高速列车用粉末冶金闸片特殊使用工况，本专利提供一种时速在200km/h～300km/h耐高温、具备自动调整刹车块摩擦面与制动盘面保持良好贴合功能的弹性自动调整结构。通过采用弹性自动调整结构，可以有效的提高因制造过程导致刹车片总厚度尺寸不一致，造成刹车块上摩擦面与制动盘面的贴合面积小问题，并始终保持良好的贴合。由于刹车块与背板之间及周围存在较大空隙，可以有效的提高刹车片刹车材料上摩擦热的散热能力，从而能够保持制动性能的稳定。

所述弹性件3为圆盘形，弹性件3与刹车组件1和锁紧组件10之间均为弹性接触。

所述弹性件3上的外端圆周上设有两组方向相反的弹性件3a；其中向上的弹性桥3a与上爪3b固接，向下的弹性桥3a与下爪3c固接。

所述每组弹性桥3a至少为三个。

所述两组弹性桥3a在弹性件3上分布、结构、尺寸均相同，位置错开。

所述刹车组件1包括摩擦块1a和骨架2，所述摩擦块1a固接在骨架2上，骨架2上加工有若干组与上爪3b对应的上爪限位槽2a。

所述钢背组件9包括背板6和燕尾7，燕尾7通过锁紧件B8锁紧在背板6的下端面，所述背板6的上端面还加工有若干组与下爪3c对应的下爪限位槽6b。

所述锁紧组件10包括衬套4和锁紧件A5，所述锁紧件A5安装在安装孔B6c内将骨架2、弹性件3、背板6锁紧，所述衬套4设置在锁紧件A5和骨架2、弹性件3、背板6之间。

所述衬套4与骨架2和弹性件3为间隙配合。

所述摩擦块1a和骨架2之间通过烧结连接。

如图8、9所示是本专利涉及到新型弹性结构闸片。闸片在制造过程中因零件加工存在尺寸公差，闸片装配后其刹车块摩擦面高度尺寸是有差异，新闸片装车后刹车块摩擦面就不能完全与高速旋转制动盘面全部贴合。刹车块Ⅰ与刹车块Ⅱ高度差为H1，制动时为了使绝大部分刹车块摩擦面同时与制动盘面贴合，在刹车片骨架与背板之间装入弹性元件，并保持弹性元件弹性件与背板之间的距离(间隙)为H2。当闸片受到刹车推力F作用时，推力传递到弹性件上被压变形，闸片上高出部位的刹车片摩擦面先与高速旋转的制动盘面接触后并及时向后(向下)退让，使得低点部位的刹车块摩擦面与制动盘面贴合。

如图6所示优选的，由于骨架2与背板6之间空间较小，弹性元件选用耐高温材料的弹性件较合适。弹性件具有以下优点：①小变形，大承载能力；②与其它类型弹簧相比，具有较高的空间利用率；③可获得高疲劳寿命；④采用冲压成型可降低成本。

为了保证刹车块装配后不超出背板外形，刹车片形状可加工成三角形来满足使用要求。

本发明在加工时按一下步骤加工装配。

步骤一：在骨架2支承摩擦块1a的平面上冲出三个凹槽与弹性件3零件上三个爪配合，。

步骤二：

骨架2放入到压制模的型腔底部后，在型腔中倒入适量的粉末冶金刹车材料粉料，并施加压力后保持适当时间后解除压制压力，出模后得到摩擦块1a和骨架2的组合件刹车块10，在钟罩式加压烧结炉中经高温高压烧结后，得到成品刹车块10。

步骤三：

摩擦块1a用机械加工出铆接孔。

弹性件3，选用耐高温弹簧材料采用冲压加工，先落料出外形后再进行和弯曲等工序，等到成品弹性件3零件，然后对弹性件3进行热处理后使具有受压变形的特性。

弹性件3选用适合的板厚，其板材厚度尺寸要小于骨架2上凹槽深度尺寸，且弹性件3上的面与骨架2零件上凹槽E面之间留有合适的间隙；

弹性件3上的三个上爪和三个下爪宽度尺寸小于骨架2上凹槽宽度尺寸，且与背板6上凹槽宽度尺寸且留有合适的间隙；

弹性件3零件上的三个上爪和三个下爪位置角度应等分。

弹性件3零件上的三个下爪B面与A面的距离H2留有合适的尺寸，该尺寸决定弹性件3受压变形范围。

刹车块铆钉5零件，材料选用合金结构钢并进行热处理，其作用是用来铆接背板6、弹性件3及摩擦块1a零件。刹车块铆钉5零件外圆与衬套4内圆留有合适的间隙，

燕尾铆钉零件，其作用是用来铆接背板6和燕尾7零件。

背板6零件，在背板6上加工出5组15个腰形凹槽，用来支承限制弹性件3的转动；在背板6上加工出5个T形铆接孔，用来铆接弹性件3和刹车块10；在背板6上加工出6个锥形孔，用来铆接背板6和燕尾7。

高速列车用粉未冶金闸片，包括衬套4零件，衬套的作用是承受刹车推力作用下的剪切力。衬套4外圆与背板6上内圆、弹性件3上内圆及刹车块内孔留有合适的间隙，闸片装配铆接后刹车块10在受到刹车推力作用下可迅速移动。

燕尾7零件。在燕尾零件4上加工出铆接背板6通孔。

燕尾7和背板6装配，把燕尾7和背板6上铆接孔对中，装入燕尾铆钉8穿过燕尾7和背板6上铆接孔，对燕尾铆钉8进行铆接；铆接后组成背板组件20。

刹车块10与背板组件11装配，

步骤一：装配时注意弹性件3零件上长度长的三个上爪装配时应插入到刹车块10骨架2上对应的三个浅槽内。

步骤二：

装配时弹性件3零件上长度短的三个下爪装配时应插入到背板6上对应的三个浅槽内。

把背板组件20上的背板6铆接孔、衬套4铆接孔、弹性件3铆接孔、刹车块10上骨架铆接孔对中，从下往上插入刹车块铆钉5，穿过背板6铆接孔、衬套4内孔、弹性件3铆接孔和刹车块10铆接孔。

步骤三：然后对刹车块铆钉5进行铆接；铆接后组成产品闸片。

刹车块铆钉5外圆与刹车块10内孔留有合适的间隙，铆接后刹车块10在上、下方向上应能移动。

Claims (8)

1.一种弹性结构闸片，包括钢背组件(9)、锁紧组件(10)、若干刹车组件(1)，其特征在于：所述刹车组件(1)与钢背组件(9)之间通过锁紧组件(10)连接锁紧，所述刹车组件(1)和钢背组件(9)之间还设置有弹性件(3),所述弹性件(3)上的外端圆周上设有两组方向相反的弹性桥(3a)；其中向上的弹性桥(3a)与上爪(3b)固接，向下的弹性桥(3a)与下爪(3c)固接,所述刹车组件(1)包括摩擦块(1a)和骨架(2)，所述摩擦块(1a)固接在骨架(2)上，骨架(2)上加工有若干组与上爪(3b)对应的上爪限位槽(2a)。

2.如权利要求1所述的弹性结构闸片，其特征在于：所述弹性件(3)为圆盘形，弹性件(3)与刹车组件(1)和锁紧组件(10)之间均为弹性接触。

3.如权利要求1所述的弹性结构闸片，其特征在于：所述每组弹性桥(3a)至少为三个。

4.如权利要求1所述的弹性结构闸片，其特征在于：所述两组弹性桥(3a)在弹性件(3)上分布、结构、尺寸均相同，位置错开。

5.如权利要求1所述的弹性结构闸片，其特征在于：所述钢背组件(9)包括背板(6)和燕尾(7)，燕尾(7)通过锁紧件B(8)锁紧在背板(6)的下端面，所述背板(6)的上端面还加工有若干组与下爪(3c)对应的下爪限位槽(6b)。

6.如权利要求1所述的弹性结构闸片，其特征在于：所述锁紧组件(10)包括衬套(4)和锁紧件A(5)，所述锁紧件A(5)安装在安装孔B(6c)内将骨架(2)、弹性件(3)、背板(6)锁紧，所述衬套(4)设置在锁紧件A(5)和骨架(2)、弹性件(3)、背板(6)之间。

7.如权利要求6所述的弹性结构闸片，其特征在于：所述衬套(4)与骨架(2)和弹性件(3)为间隙配合。

8.如权利要求1所述的弹性结构闸片，其特征在于：所述摩擦块(1a)和骨架(2)之间通过烧结连接。

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