CN207554651U - 一种航空机轮钢刹车盘动盘 - Google Patents

Abstract

一种航空机轮钢刹车盘动盘，将8～12个扇形块通过分别位于各扇形块两端的外圆弧表面上均有径向凸出的凸耳。所述的各扇形块的两个侧表面分别与其他扇形块的侧表面连接。在连接所述扇形块时，由两个相邻的扇形块端头的凸耳之间形成了凹槽；在各凹槽内分别通过铆钉安装有键槽，通过该键槽将各扇形块之间连接组合，构成了环形的航空机轮钢刹车盘动盘。本实用新型通过优化选择合理的间隙和转接半径R，避免附加装配应力、热应力和应力集中；同时改进铆接工艺以提高铆接一致性和铆接质量。本实用新型运行良好，键槽键联接未见异常，刹车盘受力合理，磨损均匀，未出现翘曲、变形卡滞现象，达到或部分超过产品技术规范要求，延长了动盘具有寿命。

Description

一种航空机轮钢刹车盘动盘

技术领域

本发明涉及航空机轮刹车装置领域。具体是一种小块式航空机轮钢刹车动盘。

背景技术

飞机刹车盘是飞机起落架盘式刹车机轮刹车装置的主要构件，它包括动盘和静盘，动盘是可随机轮一起旋转转动的刹车盘，静盘是不能随机轮转动的刹车盘。飞机钢刹车静盘表面带有粉末冶金摩擦材料，动盘表面通常不带粉末冶金摩擦材料作为静盘的摩擦对偶使用，在刹车时形成一对摩擦面产生刹车力矩，使飞机制动减速和刹停。飞机钢刹车使用的动盘有整体结构式和小块结构式，整体结构式易于翘曲、变形，严重时出现卡死，不适宜大能载应用场合，而小块结构式呈现出明显的翘曲变形小的优势，因而应用较多，尤其是在大型、重载和高速飞机航空机轮刹车装置上。

小块结构式是将一个整体刹车盘周向相等地分割为多个相同的刹车小块，即刹车块，通常为扇形块来制造，通过联接装置，包括环、耳片等将多个相同的小块联接组合成一个整体刹车盘。联接环厚度薄，刚度低，易于变形和别断；拼合联接环联接刹车盘过于松散，不便在机轮上拆装，也存在变形和刹车块脱出卡死的问题；耳片位于刹车盘小块摩擦环带中心圆周上，受刹车高温和热冲击影响很大，使用寿命较短，容易出现铆钉和耳片联接失效；榫卯嵌套联接是在扇形块一端中间有伸出的凸耳或圆头，另一端有凹槽或凹窝，凸耳或圆头插入相邻扇形块的凹槽或凹窝形成的联接，存在整体性差，容易散架，不便外场在机轮上拆装。采用环、耳片、榫卯等联接的小块结构式刹车盘缺点明显，应用受限。

槽型键槽键，又叫联接块的键联接是一种整体性较好的联接，克服了前述的小块联接形式的不足，被认为应用比较理想。它设置在刹车盘外圆周上，用铆接在刹车块上的键槽将刹车盘块联接成为一个整体刹车盘。键槽键联接不仅起到将刹车盘小块联接成为一个整体刹车盘的作用，键槽键还与机轮键，通常叫做导轨配合，传递运动和扭矩。但是，应用中发现该结构设计存在铆接过紧、键槽底部与刹车块间隙过小或没有间隙而直接抵靠，刹车块缺乏必要的活动间隙，以致刹车盘结构刚性过大，大大削弱小块结构式的优点，使键槽和铆钉承受额外的装配应力和刹车中巨大的热变形和热冲击应力，导致铆钉、键槽联接过早失效，危及使用安全。在外场实际使用中，波音737等飞机钢刹车盘键槽联接曾多次出现键槽和铆钉裂纹、断裂故障。

美国专利3550740号公开一种小块式摩擦刹车盘，采用铆接在刹车盘小块(扇形块)上的键槽(联接块)(英文称为torque link)键联接，该键槽的铆接具有铰接特性，允许扇形块有限的相对位移，在增加小块式刹车盘刚性的同时注意到一定的柔性，但该专利没有给出铆钉和铆钉孔之间的间隙的具体数值和铆接后扇形块相对位移的程度(量值、检测方法)，也存在键槽(联接块)底部与刹车盘扇形块没有间隙或间隙过小而直接抵靠的问题。

美国专利4747473号披露一种小块式摩擦刹车盘，采用偏置，即反对称的铆接在刹车盘小块(扇形块)上的键槽(联接块)键联接，扇形块凸耳轴向偏置，相邻扇形块端部搭接，铆钉紧固扇形块，这种结构设计结构刚性过大，同样存在键槽(联接块)底部与刹车盘扇形块没有间隙而直接抵靠问题。另外，采用扇形块端部搭接不仅结构复杂，不利于加工制造，而且有引起刹车振动可能。

现有槽型键槽键联接的小块结构式刹车盘联接刚性过大问题，带来键槽和铆钉承受额外的装配应力和刹车中巨大的热变形和热冲击应力，对飞机正常安全运行是一个潜在威胁，迫切需要从设计制造根本上加以解决。

发明内容

为克服现有技术中存在的键槽和铆钉承受额外的装配应力和刹车中巨大的热变形和热冲击应力，造成安全隐患的不足，本发明提出一种航空机轮钢刹车盘动盘。

本发明包括8～12个扇形块，与扇形块数量相等的键槽和两倍于扇形块数量的沉头铆钉。其中：所述各扇形块靠近两端的外圆弧表面上均有径向凸出的凸耳。所述的各扇形块的两个侧表面分别与其他扇形块的侧表面连接。在连接所述扇形块时，由两个相邻的扇形块端头的凸耳之间形成了凹槽；在各凹槽内分别通过铆钉安装有键槽，通过该键槽将各扇形块之间连接组合，构成了环形的航空机轮钢刹车盘动盘。

相邻的两个扇形块的侧表面之间为周向膨胀预留有1.2～2.5mm的配合间隙。键槽下表面与扇形块外圆周上的平面之间有1.5～2.5mm的配合间隙实施。

所述各扇形块靠近该扇形块外圆周表面的两端处加工有平面，并且在该平面上分别有径向凸出的凸耳，并使两个凸耳在该扇形块的轴向上前后错位，即一个凸耳位于构成后的航空机轮钢刹车盘动盘外圆周表面的一端，另一个凸耳位于构成后的航空机轮钢刹车盘动盘外圆周表面的另一端；所述两个凸耳的轴向长度为扇形块轴向长度的1/2。所述各扇形块两个凸耳外侧的扇形块圆周表面加工成为平面，形成了键槽安装面。

所述的键槽为块状。该键槽的下表面为平面，上表面为弧面。在所述上表面中部有U形槽，该U形槽是刹车盘动盘与刹车机轮交联的媒介，用于与刹车机轮轮毂导轨的配合。所述U形槽两侧的内壁面垂直于该U形槽的槽底面，并且该内壁面与槽底面之间圆弧过渡；所述圆弧的半径R与轮毂导轨相适应，不能与轮毂导轨发生干涉；R＝1.5-2.8mm。该U形槽槽壁外表面两侧有凸出的连接板，并且两侧的连接板反向对称，使各连接板能够分别与所述扇形块两端的平面配合。在所述两个连接板上分别有铆钉孔，并且该铆钉孔的孔径略大于所述沉头铆钉的直径。

所述铆钉孔为柱形沉孔，该柱形沉孔的大孔径端位于连接板的外表面上；该柱形沉孔的大孔底面与该柱形沉孔的小孔径端之间以倒角过渡；所述倒角为30-60°。

所述键槽的轴向尺寸与扇形块的轴向尺寸相等，或比该扇形块的厚度小0.5～1mm，装配后键槽的两端不高出扇形块的两个扇形面。扇形块两个平行的扇形面平面用作摩擦面，多个相同的扇形块的扇形面摩擦面构成刹车盘动盘的摩擦面，在刹车装置中作为刹车盘静盘的对偶。

所述扇形块采用单金属或双金属制成。

本发明采用的技术途径是：一是优化设计，选择合理的间隙和转接半径R，避免附加装配应力、热应力和应力集中；二是改进铆接，采用旋铆提高铆接一致性和铆接质量。

本发明通过键槽将多个相同的扇形块组合成一个环形刹车盘动盘，再经磨削两面的平面，得到小块式航空机轮钢刹车动盘成品。

本发明选择合理的间隙和转接半径R，避免附加装配应力、热应力和应力集中；同时改进铆接，采用旋铆技术提高铆接一致性和铆接质量。铆钉与铆钉孔之间有间隙，使相邻的扇形块可相对铆钉适度转动；键槽底端外表面与扇形块留有间隙，刹车传力主要由键槽侧壁传给扇形块凸耳侧壁，这不仅消除了刹车盘铆接装配应力，还消除了使用中特别是重刹车和高强度刹车时扇形块热变形作用在键槽和铆钉上的巨大应力，有效防止热冲击、热变形附加应力导致键槽键联接疲劳失效。本发明还给出了旋铆装配方法和旋铆工艺参数，以及整体刹车盘松紧度检查方法，实现小块式航空机轮钢刹车动盘刚柔兼顾设计和制造。本发明结构合理，工艺可行，能够有效解决小块式航空机轮钢刹车动盘联接失效危及飞行安全问题，提高了航空机轮产品的使用寿命、安全性和经济效益。经台架性能试验、寿命试验、大动能刹车试验和中止起飞试验考核，本发明钢刹车动盘运行良好，键槽键联接未见异常，刹车盘受力合理，磨损均匀，未出现翘曲、变形卡滞等现象，达到或部分超过产品技术规范要求；产品交付外场使用，没有断铆钉、断键槽和卡死故障报告，使用寿命显著增长，超过现有技术3倍仍可继续使用。

附图说明

附图1是本发明局部视图；

附图2是图1键槽联接局部视图；

附图3是扇形块图；

附图4是图3P向局部视图；

附图5是图3K向局部视图；

附图6是键槽立体示意图；

附图7是键槽图；

附图8是图7A-A剖面图。图中：

1.扇形块；2.键槽；3.沉头铆钉；4.扇形块凸耳；5.键槽安装面；6.槽底部外表面；7.铆钉孔。

具体实施方式

本实施例是一种改进的小块式航空机轮钢刹车盘动盘，包括：8～12个扇形块1，与扇形块数量相等的键槽2和两倍于扇形块数量的沉头铆钉3。其中：所述各扇形块靠近两端的外圆弧表面上均有径向凸出的凸耳。所述的各扇形块的两个侧表面分别与其他扇形块的侧表面连接。在连接所述扇形块时，由两个相邻的扇形块1端头的凸耳之间形成了凹槽；在各凹槽内分别通过铆钉3安装有键槽2，通过该键槽将各扇形块1之间连接组合，构成了环形的航空机轮钢刹车盘动盘。

相邻的两个扇形块1的侧表面之间为周向膨胀预留有1.2～2.5mm的配合间隙，本实施例中为2mm。

所述各键槽与各扇形块之间的配合要求为，键槽2下表面与扇形块1外圆周上的平面之间有1.5～2.5mm的配合间隙，本实施例中为2mm。

本实施例中，所述扇形块和键槽2的数量均为9个，沉头铆钉的数量均为18个。

扇形块1是一个扇形块状采用单金属或双金属制成。扇形块1两个平行的扇形面平面用作摩擦面，多个相同的扇形块的扇形面摩擦面构成刹车盘动盘的摩擦面，在刹车装置中作为刹车盘静盘的对偶。

所述各扇形块1靠近该扇形块外圆周表面的两端处加工有平面，并且在该平面上分别有径向凸出的凸耳，并使两个凸耳在该扇形块的轴向上前后错位，即一个凸耳位于构成后的航空机轮钢刹车盘动盘外圆周表面的一端，另一个凸耳位于构成后的航空机轮钢刹车盘动盘外圆周表面的另一端；所述两个凸耳的轴向长度为扇形块轴向长度的1/2。所述各扇形块两个凸耳外侧的扇形块圆周表面加工成为平面，形成了键槽安装面5。

本实施例中，所述扇形块采用单金属合金钢板冲压而成。

所述的键槽2为块状。该键槽的下表面为平面，上表面为弧面。在所述上表面中部有U形槽，该U形槽是刹车盘动盘与刹车机轮交联的媒介，用于与刹车机轮轮毂导轨的配合。所述U形槽两侧的内壁面垂直于该U形槽的槽底面，并且该内壁面与槽底面之间圆弧过渡；所述圆弧的半径R与轮毂导轨相适应，不能与轮毂导轨发生干涉；R＝1.5-2.8mm。本实施例中，R＝2.5mm。该U形槽槽壁外表面两侧有凸出的连接板，并且两侧的连接板反向对称，使各连接板能够分别与所述扇形块两端的平面配合。在所述两个连接板上分别有铆钉孔22，并且该铆钉孔的孔径略大于所述沉头铆钉的直径。

所述铆钉孔22位为柱形沉孔，该柱形沉孔的大孔径端位于连接板的外表面上；该柱形沉孔的大孔底面与该柱形沉孔的小孔径端之间以倒角过渡；所述倒角为30-60°，本实施例选取45°。

所述键槽的轴向尺寸与扇形块1的轴向尺寸相等，或比该扇形块1的厚度小0.5～1mm，装配后键槽2的两端不高出扇形块1的两个扇形面。本实施例中，采用合金钢锻件制造；键槽的轴向尺寸与扇形块1的轴向尺寸相等。

本实施例中，将一个扇形块1的侧面与另一个扇形块的侧面拼接，并使二者之间留有2mm的周向膨胀间隙；将一个键槽嵌入由该两个扇形块相邻的凸耳之间形成的凹槽内，并通过沉头铆钉连接。连接后的键槽2的下表面与所述扇形块圆周表面的平面之间有2mm的径向膨胀间隙。重复上过程，分别将9个扇形块拼接并通过各键槽连接，即得到一个环形的航空机轮钢刹车盘动盘。径向按压压动或拉动刹车盘，各扇形块能够相对铆钉转动；键槽底端面与扇形块留有间隙，铆钉与铆钉孔之间有间隙。使用中，刹车扭矩主要由键槽侧壁传递给扇形块凸耳侧壁，这样，消除了刹车盘铆接装配应力，消除了使用中特别是重刹车和高强度刹车时扇形块热变形作用在键槽和铆钉上的巨大应力，有效防止热冲击、热变形附加应力导致键槽键联接疲劳失效。

Claims (6)

1.一种航空机轮钢刹车盘动盘，其特征在于，包括8～12个扇形块，与扇形块数量相等的键槽和两倍于扇形块数量的沉头铆钉；其中：所述各扇形块靠近两端的外圆弧表面上均有径向凸出的凸耳；所述的各扇形块的两个侧表面分别与其他扇形块的侧表面连接；在连接所述扇形块时，由两个相邻的扇形块端头的凸耳之间形成了凹槽；在各凹槽内分别通过铆钉安装有键槽，通过该键槽将各扇形块之间连接组合，构成了环形的航空机轮钢刹车盘动盘；相邻的两个扇形块的侧表面之间为周向膨胀预留有1.2～2.5mm的配合间隙；键槽下表面与扇形块外圆周上的平面之间有1.5～2.5mm的配合间隙实施。

2.如权利要求1所述航空机轮钢刹车盘动盘，其特征在于，所述各扇形块靠近该扇形块外圆周表面的两端处加工有平面，并且在该平面上分别有径向凸出的凸耳，并使两个凸耳在该扇形块的轴向上前后错位，即一个凸耳位于构成后的航空机轮钢刹车盘动盘外圆周表面的一端，另一个凸耳位于构成后的航空机轮钢刹车盘动盘外圆周表面的另一端；所述两个凸耳的轴向长度为扇形块轴向长度的1/2；所述各扇形块两个凸耳外侧的扇形块圆周表面加工成为平面，形成了键槽安装面。

3.如权利要求1所述航空机轮钢刹车盘动盘，其特征在于，所述的键槽为块状；该键槽的下表面为平面，上表面为弧面；在所述上表面中部有U形槽，该U形槽是刹车盘动盘与刹车机轮交联的媒介，用于与刹车机轮轮毂导轨的配合；所述U形槽两侧的内壁面垂直于该U形槽的槽底面，并且该内壁面与槽底面之间圆弧过渡；所述圆弧的半径R与轮毂导轨相适应，不能与轮毂导轨发生干涉；R＝1.5-2.8mm；该U形槽槽壁外表面两侧有凸出的连接板，并且两侧的连接板反向对称，使各连接板能够分别与所述扇形块两端的平面配合；在所述两个连接板上分别有铆钉孔，并且该铆钉孔的孔径略大于所述沉头铆钉的直径。

4.如权利要求3所述航空机轮钢刹车盘动盘，其特征在于，所述铆钉孔为柱形沉孔，该柱形沉孔的大孔径端位于连接板的外表面上；该柱形沉孔的大孔底面与该柱形沉孔的小孔径端之间以倒角过渡；所述倒角为30-60°。

5.如权利要求1所述航空机轮钢刹车盘动盘，其特征在于，所述键槽的轴向尺寸与扇形块的轴向尺寸相等，或比该扇形块的厚度小0.5～1mm，装配后键槽的两端不高出扇形块的两个扇形面；扇形块两个平行的扇形面平面用作摩擦面，多个相同的扇形块的扇形面摩擦面构成刹车盘动盘的摩擦面，在刹车装置中作为刹车盘静盘的对偶。

6.如权利要求1所述航空机轮钢刹车盘动盘，其特征在于，扇形块采用单金属或双金属制成。