CN216895486U - 一种列车制动闸片、制动装置及轨道列车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种列车制动闸片、制动装置及轨道列车，涉及摩擦制动技术领域，以解决制动盘在制动时如制动摩擦热分布不均，局部热应力过高，易导致热斑形成，引起制动盘疲劳裂纹的萌生和扩展，乃至失效的问题。所述列车制动闸片包括：第一钢背和多个摩擦粒子组件；其中，所述摩擦粒子组件设置于所述第一钢背的同一侧且沿所述第一钢背的径向均匀逐排排列。所述制动装置包括上述技术方案所提的制动闸片和制动盘。所述轨道列车包括上述技术方案所提的制动装置。本实用新型提供的列车制动闸片、制动装置及轨道列车，用于实现制动热量在制动盘上的均匀分布，提高闸片及制动盘寿命。

Description

一种列车制动闸片、制动装置及轨道列车

技术领域

本实用新型涉及摩擦制动技术领域，尤其涉及一种列车制动闸片、制动装置及轨道列车。

背景技术

高速列车基础制动装置通常采用盘形制动，利用闸片与制动盘产生的摩擦力实现减速停车。随着列车高速化及轻量化的发展趋势，制动器的制动负荷越来越大，制动时产生的热能及热冲击也大大增加。制动盘在制动时如受热、受力不均，局部热应力过高，易导致热斑形成，这是引起制动盘疲劳裂纹的萌生和扩展，乃至失效的主要原因。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种列车制动闸片、制动装置及轨道列车，用于实现制动热量在制动盘上的均匀分布，提高闸片及制动盘寿命。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种列车制动闸片，包括：

第一钢背；

多个摩擦粒子组件，所述摩擦粒子组件设置于所述第一钢背的同一侧且沿所述第一钢背的径向均匀逐排排列。

与现有技术相比，本实用新型提供的列车制动闸片中，通过将所述摩擦粒子沿所述第一钢背的径向逐排排布，使得制动闸片与制动盘摩擦制动时，制动摩擦热在制动盘上均匀分布，大大降低了制动盘局部热应力的产生，提高闸片及制动盘的寿命。

可选地，在上述的列车制动闸片中，同一排所述摩擦粒子组件形成的圆弧处于同一圆周上。如此设置，通过均匀设置摩擦粒子的位置，保证单位面积内的摩擦粒子制动能量基本相等，即制动摩擦热在单位面积内分布基本相同。

可选地，在上述列车制动闸片中，各所述摩擦粒子组件的形状相同。如此设置，通过设置单一形状的摩擦粒子组件，不仅生产简单，有利于降低成本，还有益于使制动盘上的摩擦热更加均匀地分布，降低制动盘局部热应力的产生。

可选地，在上述的列车制动闸片中，所述第一钢背上设置有若干个第一钢背孔，所述摩擦粒子组件包括：

摩擦粒子；

销钉，与所述第一钢背孔相配合以固定所述摩擦粒子组件；

第二钢背，设置有第二钢背孔，所述销钉穿过所述第二钢背孔，所述第二钢背、所述销钉和所述摩擦粒子通过烧结固定连接。

如此设置，销钉与第一钢背孔相配合使摩擦粒子组件止转，提高了止转结构的整体强度，减少了制动时摩擦粒子组件的跳动。

可选地，在上述的列车制动闸片中，所述第一钢背孔的形状为多边形，所述销钉的截面为与所述第一钢背孔的形状相同的多边形，所述销钉与所述第一钢背孔相配合使所述摩擦粒子组件止转。如此设置，通过设置多边形的钢背孔及销钉，二者相配合实现摩擦粒子组件止转，不仅安装简单，还可以降低生产成本。

可选地，在上述的列车制动闸片中，所述销钉与所述第一钢背孔形成的止转位置处于所述摩擦粒子组件的重心。如此设置，通过将销钉与第一钢背孔形成的止转位置设置在摩擦粒子组件的重心，保证列车在制动时，摩擦粒子对制动盘施加的制动压力是均匀的，止转位置受到的力是均匀的。

可选地，在上述的列车制动闸片中，所述摩擦粒子上设置有凸起，所述第二钢背上设置有抓料孔，所述抓料孔与所述凸起相配合。如此设置，通过摩擦粒子上的凸起与抓料孔相配合，使两者之间的烧结固定更加的稳固，从而使销钉、第二钢背和摩擦粒子形成一个整体。

可选地，在上述的列车制动闸片中，所述列车制动闸片还包括：

卡簧，设置于所述第一钢背的远离所述摩擦粒子组件的一侧，且与所述销钉卡接，用于连接所述第一钢背和所述摩擦粒子组件；

碟形弹片，设置于所述第一钢背与所述摩擦粒子组件之间。

如此设置，通过卡簧连接第一钢背和摩擦粒子组件，碟形弹片为弹性浮动结构，不仅保证制动盘上制动压力的均匀分布，还使闸片在使用过程中产生自适应浮动，减轻闸片的偏磨现象。

第二方面，本实用新型提供一种制动装置，包括制动盘和列车制动闸片，所述列车制动闸片为以上任一项所述的列车制动闸片，通过制动盘与列车制动闸片相配合使列车制动时制动摩擦热在制动盘上均匀分布。

第三方面，本实用新型提供一种轨道列车，包括制动装置，所述制动装置为上述的制动装置。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例提供的一种列车制动闸片的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种列车制动闸片中第一钢背示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种列车制动闸片中摩擦粒子组件的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种列车制动闸片中摩擦粒子组件的分解结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种列车制动闸片中摩擦粒子组件的销钉与第一钢背孔配合止转示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种制动装置中摩擦粒子组件在制动盘上的分布示意图；

图7为现有技术中的一种列车制动闸片的示意图；

图8为现有技术中的摩擦粒子组件在制动盘上的分布示意图；

图9为本实用新型中的制动装置与现有技术中的制动装置的制动盘摩擦面积分布折线图。

附图标记：

1-摩擦粒子组件；2-第一钢背；3-碟形弹片；4-卡簧；5-制动盘；11-摩擦粒子；12-销钉；13-抓料孔；14-第二钢背孔；15-第二钢背；21-第一钢背孔。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

高速列车基础制动装置通常采用盘形制动，利用闸片与制动盘产生的摩擦力实现减速停车。随着列车高速化及轻量化的发展趋势，制动器的制动负荷越来越大，制动时产生的热能及热冲击也大大增加。制动盘在制动时如受力不均，会导致局部热应力过高，继而形成热斑，这是引起制动盘疲劳裂纹的萌生和扩展，乃至失效的主要原因。

为解决上述问题，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种列车制动闸片，以下简称制动闸片，制动闸片包括：第一钢背2和多个摩擦粒子组件1；其中，摩擦粒子组件1设置于第一钢背2的同一侧且沿第一钢背2的径向均匀逐排排列。

如图6所示，本实用新型实施例还提供了一种制动装置，包括上述制动闸片和制动盘5，制动闸片与制动盘5摩擦接触使制动盘止转。

具体实施时：制动闸片与制动盘5相配合使列车制动停车，制动闸片上的摩擦粒子组件1沿第一钢背2的径向均匀逐排排列，列车制动时，摩擦粒子组件1与制动盘5摩擦接触。

通常制动盘5安装在列车的车轮上或连接车轮的轴上，制动盘5的转动角速度ω与车轴转速一致。如将制动盘5摩擦带进行等分，每一摩擦带的瞬时线速度ν不一致，摩擦带线速度与所处位置的半径R相关，其关系为：

线速度ν＝Rω；

所以摩擦带的线速度沿制动盘5由内到外成比例增加。

制动时不同位置摩擦带的能量E为：

E＝0.5×m×v²＝0.5×m×(Rω)²；m为制动质量。

制动时不同位置摩擦带单位面积的制动能量为：

E/S＝0.5×m×(Rω)²/S；S为不同位置摩擦带面积。

制动闸片上摩擦粒子组件1的分布应遵循制动盘5上单位面积的制动能量相等，即摩擦热均匀分布，即：

R₁ ²/S₁＝R₂ ²/S₂＝R₃ ²/S₃＝R_n ²/S_n

表1为本申请制动闸片在制动盘上面积分布表

表2为现有某制动闸片在制动盘上面积分布表

如图9、表1和表2所示，与现有技术相比，本申请制动闸片摩擦总面积为32725.33mm²，大于现有制动闸片摩擦总面积28779.94mm²，如此设置使单位面积内能量更低，分布更加均匀，制动盘5的温度也会降低，另外通过对摩擦粒子组件1重新排布设计，使制动盘5单位面积制动能量基本一致，即摩擦热分布是均匀的，且摩擦面积分布沿着制动盘5的径向逐渐递增。

通过上述具体实施过程可知，本实用新型提供的列车制动闸片中，通过将摩擦粒子组件1沿第一钢背2的径向逐排排布，使得在制动盘5上，摩擦面积沿制动盘5的径向逐渐递增，制动闸片与制动盘5摩擦制动时，制动摩擦热在制动盘5上均匀分布，大大降低了制动盘5局部热应力的产生，提高闸片及制动盘5的寿命。

进一步地，在本实施例中，同一排摩擦粒子组件1形成的圆弧处于同一圆周上。

具体实施时：摩擦粒子组件1设置在第一钢背2上，且沿第一钢背2的径向均匀逐排排列，每一排摩擦粒子组件1在第一钢背2上形成的圆弧都处于同一圆周上，列车制动时，制动闸片对制动盘5的制动压力及制动摩擦热沿着制动闸片上摩擦粒子组件1的圆周位置均匀分布。通过这种方式，均匀设置摩擦粒子11的位置，保证单位面积内的摩擦粒子11制动能量基本相等，即制动摩擦热在单位面积内分布基本相同。

进一步地，在本实施例中，各摩擦粒子组件1的形状相同。

具体实施时：通过使用单一形状的模具即可生产摩擦粒子组件1，将摩擦粒子组件1沿第一钢背2的内径逐排排列，控制列车在制动时制动盘5上单位面积的制动摩擦热是均匀的。通过这种方式，不仅生产简单，有利于降低成本，还有益于使制动盘5上的摩擦热更加均匀地分布，降低制动盘5局部热应力的产生。

进一步地，在本实施例中，如图3和图4所示，第一钢背2上设置有若干个第一钢背孔21，摩擦粒子组件1包括摩擦粒子11、销钉12和第二钢背15；其中，销钉12与第一钢背孔21相配合以固定摩擦粒子组件1；第二钢背15上设置有第二钢背孔14，销钉12穿过第二钢背孔14，第二钢背15、销钉12和摩擦粒子11通过烧结固定连接。

具体实施时：销钉12的一端穿过第二钢背孔14，另一端位于第二钢背15和摩擦粒子11之间，通过烧结将销钉12、第二钢背15和摩擦粒子11固定连接，销钉12穿过第二钢背孔14的一端再穿过设置在第一钢背2上第一钢背孔21，通过销钉12与第一钢背孔21相配合固定摩擦粒子组件1。列车在制动时，摩擦粒子11与制动盘5接触摩擦，在销钉12与第一钢背孔21的作用下，摩擦粒子11保持位置不动，制动盘5逐渐停止转动，列车逐渐完成制动，通过这种方式提高了止转结构的整体强度，减少了制动时摩擦粒子组件1的跳动。

进一步地，在本实施例中，第一钢背孔21的形状为多边形，销钉12的截面为与第一钢背孔21的形状相同的多边形，销钉12与第一钢背孔21相配合使摩擦粒子组件1止转。

具体实施时：本实施例中，第一钢背孔21的形状为五边形，销钉12的截面同样也是五边形，销钉12穿过第一钢背孔21后，两者之间接触限位而不会发生相对转动，在另外的实施例中，第一钢背孔21的形状可以为三边形、四边形、六边形等任意多边形，销钉12的截面对应可以为三边形、四边形、六边形等任意多边形；列车制动时，摩擦粒子组件1与制动盘5摩擦接触，在销钉12与第一钢背孔21的配合下，摩擦粒子组件1不会随着制动盘5转动，从而有效地完成制动，通过这种方式，二者相配合实现摩擦粒子组件1止转，不仅安装简单，还可以降低生产成本。

进一步地，在本实施例中，销钉12与第一钢背孔21形成的止转位置处于摩擦粒子组件1的重心。

具体实施时：销钉12的位置处于摩擦粒子组件1的重心位置，在销钉12与第一钢背孔21连接后，二者形成的止转位置位于摩擦粒子组件1的重心，在列车制动时，摩擦粒子11与制动盘5接触后受到制动盘5带来的摩擦力，当销钉12与第一钢背孔21形成的止转位置处于摩擦粒子组件1的重心时，摩擦粒子11对制动盘5施加的制动压力是均匀的，止转位置受到的力是均匀的。

进一步地，在本实施例中，摩擦粒子11上设置有凸起，第二钢背15上设置有抓料孔13，抓料孔13与凸起相配合。

具体实施时：销钉12穿过第二钢背孔14后，将摩擦粒子11与第二钢背15通过凸起与抓料孔13配合在一起，再将销钉12、第二钢背15和摩擦粒子11通过时烧结固定在一起，在摩擦粒子11上的凸起与第二钢背15上的抓料孔13的共同配合下，摩擦粒子组件1形成一个整体，通过这种方式，使三者之间的烧结固定更加的稳固。

进一步地，在本实施例中，列车制动闸片还包括卡簧4和碟形弹片3；其中，卡簧4设置于第一钢背2的远离摩擦粒子组件1的一侧，且与销钉12卡接，用于连接第一钢背2和摩擦粒子组件1；碟形弹片3设置于第一钢背2与摩擦粒子组件1之间。

具体实施时：摩擦粒子组件1在烧结固定后，销钉12穿过第二钢背孔14的一端穿过碟形弹片3，再穿过第一钢背孔21，在第一钢背孔21远离摩擦粒子11的一端，通过卡簧4与销钉12卡接将第一钢背2与摩擦粒子组件1连接在一起，列车制动时，在卡簧4的作用下，摩擦粒子组件1固定在第一钢背2上，摩擦粒子组件1受到摩擦力后，碟形弹片3为摩擦粒子组件1提供缓冲，继而使制动盘5受到的制动压力是均匀分布的。通过设置卡簧4与碟形弹片3，保证制动盘5上制动压力的均匀分布，还使闸片在使用过程中产生自适应浮动，减轻闸片的偏磨现象。

基于以上实施例所描述的列车制动闸片和制动装置，本实用新型实施例还提供了一种轨道列车，包括制动装置，制动装置为上述实施例所描述的制动装置。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种列车制动闸片，其特征在于，包括：

第一钢背；

多个摩擦粒子组件，所述摩擦粒子组件设置于所述第一钢背的同一侧且沿所述第一钢背的径向均匀逐排排列。

2.根据权利要求1所述的列车制动闸片，其特征在于，同一排所述摩擦粒子组件形成的圆弧处于同一圆周上。

3.根据权利要求1所述的列车制动闸片，其特征在于，各所述摩擦粒子组件的形状相同。

4.根据权利要求1所述的列车制动闸片，其特征在于，所述第一钢背上设置有若干个第一钢背孔，所述摩擦粒子组件包括：

摩擦粒子；

销钉，与所述第一钢背孔相配合以固定所述摩擦粒子组件；

第二钢背，设置有第二钢背孔，所述销钉穿过所述第二钢背孔，所述第二钢背、所述销钉和所述摩擦粒子通过烧结固定连接。

5.根据权利要求4所述的列车制动闸片，其特征在于，所述第一钢背孔的形状为多边形，所述销钉的截面为与所述第一钢背孔的形状相同的多边形，所述销钉与所述第一钢背孔相配合使所述摩擦粒子组件止转。

6.根据权利要求5所述的列车制动闸片，其特征在于，所述销钉与所述第一钢背孔形成的止转位置处于所述摩擦粒子组件的重心。

7.根据权利要求4所述的列车制动闸片，其特征在于，所述摩擦粒子上设置有凸起，所述第二钢背上设置有抓料孔，所述抓料孔与所述凸起相配合。

8.根据权利要求4所述的列车制动闸片，其特征在于，还包括：

卡簧，设置于所述第一钢背的远离所述摩擦粒子组件的一侧，且与所述销钉卡接，用于连接所述第一钢背和所述摩擦粒子组件；

碟形弹片，设置于所述第一钢背与所述摩擦粒子组件之间。

9.一种制动装置，包括制动盘和列车制动闸片，其特征在于，所述列车制动闸片为如权利要求1-8任一项所述的列车制动闸片。

10.一种轨道列车，包括制动装置，其特征在于，所述制动装置为如权利要求9所述的制动装置。

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