CN110332265B - 一种多联体整体式碳刹车动盘钢夹 - Google Patents

Abstract

一种多联体整体式碳刹车动盘钢夹，将两个或者三个或者四个钢夹体通过连接板固连为不同的整体式动盘钢夹。使用时，根据与碳刹车动盘配合的机轮导轨数量，选用有不同数量钢夹体组成的多联体整体式动盘钢夹，并卡装固定在碳刹车动盘的圆周上，组合成为多联体整体式动盘钢夹，形成对碳刹车动盘凸键和键槽的保护。相比于使用传统的H型和U型钢夹的动盘组件，本发明减少了钢夹数量和铆钉数量，增加了安装的便利性，与当前状态的H型钢夹相比，不会造成强度的缺失。同时全包式的结构，相比半包式的传统H型钢夹，还能保证动盘凸键的外圈不会受到破坏。由于减少了钢夹和铆钉的数量，提高了安装的便利性。

Description

一种多联体整体式碳刹车动盘钢夹

技术领域

本发明涉及航空机轮刹车技术领域，具体是一种多联体整体式碳刹车动盘钢夹。

技术背景

目前，在碳-碳复合材料刹车盘的使用过程中，随着使用次数的累计，加上碳-碳复合材料刹车盘的氧化，刹车盘键槽强度降低，键槽会逐渐变宽，对使用造成不利影响。为了保护碳复合材料刹车动盘键槽，需在刹车动盘的凸键上安装钢夹进行保护。常用的碳刹车动盘组件上使用的钢夹为H型钢夹或U型钢夹，这类钢夹采用的是机加或冲压工艺加工，即：当钢夹为各处等厚时，采用冲压工艺，当钢夹有些部位厚度不一致时，采用冲压和机加或完全机加工艺。钢夹的特点是与机轮组件中的导轨配合，在机轮组件中的导轨驱动碳刹车动盘旋转的同时能够起到保护碳刹车动盘的作用，另外能够保护碳刹车动盘在运输或拆装过程中防止磕碰，或使用时力矩冲击较大，则容易出现盘边损伤，影响碳刹车动盘强度和使用寿命，但是由于安装H型或U型钢夹时需要在刹车动盘凸键上加工较多数量的铆钉孔，故安装不便。不论是H型钢夹，还是U型钢夹，都需要在钢夹两侧各加工两个铆钉孔，同时在碳刹车动盘上也要加工出数量相当的铆钉孔，与钢夹上的铆钉孔同轴，以便安装铆钉。这样设计的原因是为了防止传统的H型或U型钢夹长期使用后产生翻边，故在钢夹两侧各使用了2个铆钉或更多铆钉固定钢夹和碳刹车动盘(如申请号为201320488403和200620148619的专利)。但这类钢夹的缺点是：第一，由于采用分体式钢夹，需要的铆钉数量较多。以某型飞机碳刹车动盘为例，该动盘设有9个键槽来与钢夹配合，所以需要在单个动盘上安装9个钢夹，故总共需要安装36个铆钉。钢夹和铆钉的数量较多，不利于安装；第二，碳刹车动盘凸键部位的厚度比起其他部位要薄一些，所以在碳刹车动盘凸键上加工较多的铆钉孔也不利于保证碳刹车动盘凸键的基体强度，长期使用会影响碳刹车动盘的寿命；第三，传统的H型或U型钢夹不能够保护碳刹车动盘凸键外圈，若在搬运和运输过程中产生磕碰，会损坏碳刹车动盘凸键，在碳刹车动盘凸键部位产生应力集中，不利于保证碳刹车动盘的强度。针对这些问题，现设计一种多联体整体式刹车动盘钢夹，在具有普通钢夹作用的同时，方便操作人员安装。

发明内容

为克服现有技术中存在的钢夹和铆钉数量较多导致的安装不便、影响碳刹车动盘使用寿命的不足，本发明提出了一种多联体整体式碳刹车动盘钢。夹

本发明由二联体整体式碳刹车动盘钢夹和/或三联体整体式碳刹车动盘钢夹和/或四联体整体式碳刹车动盘钢夹组合而成，被固定在碳刹车动盘圆周面，并且所述整体式碳刹车动盘钢夹内半径略大于碳刹车动盘的外半径，使二者之间形成配合间隙。所述二联体整体式碳刹车动盘钢夹包括两个钢夹体；所述三联体整体式碳刹车动盘钢夹包括三个钢夹体；所述四联体整体式碳刹车动盘钢夹包括四个钢夹体；将所述两个钢夹体或三个钢夹体或四个钢夹体的两端通过钢夹体连接板固连，并使各所述连接板分别与所述碳刹车动盘的动盘键槽相对应。

所述碳刹车动盘钢夹体为弧状，其横截面为凹字形；各所述钢夹体内弧面的半径均略大于所配合的碳刹车动盘外圆周表面的半径。所述钢夹体槽内腔略大于所述碳刹车动盘的厚度，当该钢夹体卡装在所述动盘的圆周上后，使钢夹体的两个表面与所述碳刹车动盘的两各盘表面之间形成间隙配合。

所述连接板位于各相邻的钢夹体的内弧面处，并使该连接板凸出该钢夹体内表面2～4mm。

本发明能够保护碳刹车动凸键和键槽，增加了安装的便利性。

本发明将两个或者三个或者四个钢夹体通过连接板固连为不同弧长的整体式动盘钢夹。使用时，根据与碳刹车动盘配合的机轮导轨数量，选用有不同数量钢夹体组成的多联体整体式动盘钢夹，并卡装固定在碳刹车动盘的圆周上，组合成为多联体整体式动盘钢夹，形成对碳刹车动盘的保护。

相比于使用传统的H型和U型钢夹的动盘组件，该结构在保证钢夹与导轨配合部位强度不变的前提下，减少了钢夹数量和铆钉数量，增加了安装的便利性。

本发明中，各钢夹体的圆弧曲率与碳刹车动盘相同，通过自身开设的铆钉孔，安装铆钉，与碳刹车动盘固定在一起，传递刹车力矩。相比于传统的碳刹车动盘组件，本发明减少了钢夹和铆钉的数量，在保证结构强度不变的前提下增强了安装的便利性。

飞机制动的原理是通过刹车装置汽缸座中的活塞轴向作动，推动刹车盘，使随机轮旋转的动盘与保持相对静止的静盘接触，产生摩擦力矩，并通过刹车装置中的钢夹与机轮组件中的导轨接触，导轨与机轮组件配合，传递刹车力矩，最终使飞机停止地面运动，所以在飞机刹车的过程中，作为驱动动盘与机轮一起旋转的导轨，就会与动盘钢夹产生撞击，从而冲击碳刹车动盘凸键。故为了验证本发明创造的碳刹车动盘钢夹能否保护碳刹车动盘，以某型飞机机轮刹车为例，现进行如下验算：

式中，

M_P为峰值力矩；

K_d为动载荷系数，一般取2；

K为动盘凸键工作的不均匀系数，一般取0.75；

nj为动盘凸键的数量，本发明中的动盘基于某型刹车的动盘，故nj₁＝nj₂＝9；

ns为动盘数量，本发明的构型基于某型刹车的构型，故ns₁＝ns₂＝4；

R为作用半径，本发明的构型基于某型刹车的构型，故R₁＝R₂＝208mm。

根据公式可知，碳刹车动盘键槽所受力P的大小只与峰值力矩M_P有关，而峰值力矩M_P的数值与碳刹车盘材料有关，在没有变更材料的前提下，只改变钢夹的结构，且钢夹与碳刹车动盘键槽周向配合部位的尺寸与某型飞机当前使用的钢夹是一致的，所以本发明的钢夹与目前某型飞机刹车主机轮上使用的碳刹车动盘钢夹在承受键槽冲击的工况下的承载能力是一致的，故不会出现整体式碳刹车动盘钢夹导致碳刹车动盘键槽承载能力降低的情况，且需考虑多联体整体式碳刹车动盘钢夹在径向方向上因缺少钢夹保护，是否会造成导轨破坏动盘键槽的情况，根据仿真分析结果，该型刹车主机轮的机轮组件在承受最大静载荷、限制载荷、屈服载荷、极限载荷的诸多静强度工况下，机轮组件的最大应变约为2mm，而导轨与碳刹车额动盘键槽底面之间距离在自由状态考虑公差的情况下为8±0.25mm，多联体整体式碳刹车动盘钢夹在碳刹车动盘键槽部位的厚度为2±0.2mm。安装该整体式动盘钢夹后，导轨与钢夹在径向的极限最小间距为4±0.25mm，故动盘在没有钢夹径向保护的情况下，导轨不会与钢夹产生干涉，从而也不会出现导轨破坏动盘键槽的情况。还需考虑第三次冲压折弯后是否会出现第三次冲压折弯的部分会向外翘曲，如图6所示，第三次冲压折弯的部分开口向着钢夹圆心，在外场使用中，由于机轮受载，所以在实际工作载荷下，导轨由于和机轮配合，会有向机轮中心“收”的趋势，从而会将本发明创造中第三次冲压折弯的部分向下约束，同时在刹车过程中，导轨的工作面与钢夹的工作面是贴紧的，故不会出现第三次冲压后由于没有限位使得第三次冲压折弯的不会在使用中过度翘曲而使刹车失效的情况。另一方面，传统H型钢夹结构，各个钢夹之间没有连接关系，为了防止钢夹长期使用后产生翻边，单侧使用了2个铆钉固定。本发明中的钢夹为整体式，折弯后的部位为一个整体，故不会存在这种问题，同时增加铆钉孔的数量会降低碳盘的基体强度，计算，碳盘铆钉孔的孔径大小与碳盘凸键的面积的比值与碳盘强度之间有近似的比例关系，在本实施例中，原有的单个碳盘凸键面积为10^-3m^2,，原有的四个碳盘铆钉孔横截面积总共为6.8×10^-5m²，原有两个碳盘铆钉孔横截面积与单个碳盘凸键面积的比例为6.8％；使用三联体整体式碳刹车动盘钢夹后，单个动盘凸键上只用加工2个碳盘铆钉孔，固碳盘的强度预估可提高1倍。所以本发明在单个键槽两侧只用一个铆钉固定，在保证产品不会产生翻边的同时减少铆钉孔数量，增加碳盘强度。

综上，本发明中的整体式碳刹车动盘钢夹在可以保证装配无碍的情况下，与当前状态的H型钢夹相比，不会造成强度的缺失。同时全包式的结构设计，相比半包式的传统H型钢夹，还能保证动盘凸键的外圈不会受到破坏。另外，由于减少了钢夹和铆钉的数量，还能够增加安装的便利性。

附图说明

图1是现有技术的H型钢夹；

图2是现有技术的U型钢夹；

图3是现有技术的某型飞机碳刹车动盘组件示意图；

图4是整体式碳刹车动盘钢夹结构示意图；

图5是二联体整体式碳刹车动盘钢夹与碳刹车动盘配合示意图，其中，图5a是主视图，图5b是图5a中的A-A向视图；图5c是图5a中的B-B向视图；

图6是三联体整体式碳刹车动盘钢夹与碳刹车动盘配合示意图，其中，图6a是主视图，图6b是图6a中的A-A向视图；图6c是图6a中的B-B向视图；

图7是四联体整体式碳刹车动盘钢夹与碳刹车动盘配合示意图，其中，图7a是主视图，图7b是图7a中的A-A向视图；图7c是图7a中的B-B向视图；

图8是二联体与三联体整体式碳刹车动盘钢夹组合与碳刹车动盘配合示意图；

图9是二联体和四联体整体式碳刹车动盘钢夹组合与碳刹车动盘配合示意图；

图10是三联体和四联体整体式碳刹车动盘钢夹组合与碳刹车动盘配合示意图；

图11是二、三、四联体整体式碳刹车动盘钢夹组合与碳刹车动盘配合示意图。

图中：1.碳刹车动盘；2.碳刹车动盘键槽；3.碳刹车动盘铆钉孔；4.二联体整体式碳刹车动盘钢夹；5.钢夹体；6.钢夹体连接板；7.铆钉孔；8.三联体整体式碳刹车动盘钢夹；9.四联体整体式碳刹车动盘钢夹；10.铆钉。

具体实施方式

本实施例是一种整体式碳刹车动盘钢夹。该整体式碳刹车动盘钢夹为圆弧状，分为二联体整体式碳刹车动盘钢夹4、三联体整体式碳刹车动盘钢夹8和四联体整体式碳刹车动盘钢夹9。所述二联体整体式碳刹车动盘钢夹是将两个二联体整体式碳刹车动盘钢夹体5圆弧的端头通过二联体整体式碳刹车动盘钢夹体连接板6固连而成；所述三联体整体式碳刹车动盘钢夹是将三个钢夹体5圆弧的端头通过钢夹体连接板6固连而成；所述四联体整体式碳刹车动盘钢夹是将四个钢夹体5圆弧的端头通过四联体钢夹体连接板6固连而成，并使各所述连接板分别与所述碳刹车动盘的动盘键槽2相对应。

所述整体式碳刹车动盘钢夹内半径略大于碳刹车动盘的外半径，使二者之间形成配合间隙。各相邻两个碳刹车动盘钢夹体的端面之间为碳刹车动盘键槽，并以所述碳刹车动盘钢夹连接板作为该碳刹车动盘键槽的槽底板。

所述碳刹车动盘钢夹体为弧状的槽形，其横截面为槽状，使碳刹车动盘钢夹体的横截面呈倒置的“凹”字形。各所述钢夹体内弧面的半径均略大于所配合的碳刹车动盘外圆周表面的半径。所述钢夹体槽内腔略大于所述碳刹车动盘的厚度，当该钢夹体卡装在所述动盘的圆周上后，使钢夹体的两个表面与所述碳刹车动盘的两侧盘面之间形成间隙配合。在各所述钢夹体的两端分别有碳刹车动盘铆钉孔。该铆钉孔的中心与位于所述碳刹车动盘铆钉孔3的中心同轴。

所述连接板位于各相邻的钢夹体的内弧面处，并使该连接板凸出该钢夹体内表面2～4mm。

使用时，根据所述碳刹车动盘圆周面分布的碳刹车动盘键槽2的数量，选用二联体整体式碳刹车动盘钢夹4或三联体整体式碳刹车动盘钢夹8或四联体整体式碳刹车动盘钢夹9，并将选用的各二联体整体式碳刹车动盘钢夹或三联体整体式碳刹车动盘钢夹或四联体整体式碳刹车动盘钢夹卡装在所述碳刹车动盘的圆周上，并使各整体式碳刹车动盘钢夹的连接板的内表面分别与该碳刹车动盘的外圆周表面贴合。通过铆钉10将各整体式碳刹车动盘钢夹与所述碳刹车动盘固连，实现对所述碳刹车动盘圆周边缘的防护。

当采用各整体式碳刹车动盘钢夹所述碳刹车动盘圆周边缘的进行防护时，两个整体式碳刹车动盘钢夹相邻的端面之间的间距需满足与所述机轮导轨配合的要求。

本实施例中，所述机轮导轨的数量为9个，故采用三个三联体整体式碳刹车动盘钢夹对所述碳刹车动盘进行防护。

Claims (2)

1.一种多联体整体式碳刹车动盘钢夹，其特征在于，由二联体整体式碳刹车动盘钢夹和/或三联体整体式碳刹车动盘钢夹和/或四联体整体式碳刹车动盘钢夹组合而成，被固定在碳刹车动盘圆周面；所述二联体整体式碳刹车动盘钢夹包括两个钢夹体；所述三联体整体式碳刹车动盘钢夹包括三个钢夹体；所述四联体整体式碳刹车动盘钢夹包括四个钢夹体；将所述两个钢夹体或三个钢夹体或四个钢夹体的两端通过钢夹体连接板固连，并使各所述连接板分别与所述碳刹车动盘的动盘键槽相对应；

所述整体式碳刹车动盘钢夹内半径略大于碳刹车动盘的外半径，使二者之间形成配合间隙；

所述碳刹车动盘钢夹体为弧状，其横截面为凹字形；各所述钢夹体内弧面的半径均略大于所配合的碳刹车动盘外圆周表面的半径；所述钢夹体槽内腔略大于所述碳刹车动盘的厚度，当该钢夹体卡装在所述动盘的圆周上后，使钢夹体的两个表面与所述碳刹车动盘的两各盘表面之间形成间隙配合。

2.如权利要求1所述多联体整体式碳刹车动盘钢夹，其特征在于，所述连接板位于各相邻的钢夹体的内弧面处，并使该连接板凸出该钢夹体内表面2～4mm。