專利名稱：組合浮動式制動閘片的制作方法
技術領域：
本發明屬于制動器，特別涉及適用于鐵路車輛盤式制動器的一種組合浮動式制動閘片。
背景技術：
眾所周知，制動閘片是制動器中的一個重要部件，廣泛用于鐵路車輛、汽車、摩托車、飛機等運輸工具及石油鉆井、風力發電等運動機械中。在制動中，摩擦制動部件構成的摩擦副通過相互摩擦消耗運動車輛或設備的能量，達到使運動車輛和設備停止的目的。隨著運動車輛和設備的動能提高，隨著運動車輛和設備的動能提高，摩擦制動部件的使用條件愈發苛刻，尤其在高速列車制造領域，制動摩擦副需要在高溫高速條件下實現制動功能， 因此，摩擦部件的工作環境隨列車的速度提高而惡化。在這種條件下，對構成制動摩擦副的部件的性能提出了越來越高的要求。目前，如鐵路車輛中的高速列車制動器中，采用最廣泛的是盤式制動結構，盤式結構制動器的摩擦副是包括制動盤和制動間片，是在制動盤的兩側面內通過托板上裝設與制動盤摩擦的制動間片，這種摩擦制動部件構成的摩擦副通過相互摩擦消耗運動車輛或設備的能量，達到使運動車輛和設備停止的目的。在高速列車制動器中，。從功能和結構的角度，制動盤和制動閘片具有不同的作用和結構特點。制動盤與車軸連在一起，難于更換，因此要求具有長周期的使用壽命。制動閘片的主要作用是控制摩擦制動力，與盤相比，要求具有適當的磨損率，以起到保護制動盤的作用，同時需要易于更換，因此屬于易損更換件。這樣，從提高摩擦副制動性能的角度，制動閘片就更多地負擔起提高制動力的功能。因此，制動閘片具有穩定可靠的摩擦性能是關系到制動器性能的重要問題。隨著列車速度的提高， 為達到盡可能減少制動距離的目的，在制動器上，采取了不斷提高摩擦副的壓力、摩擦系數以及閘片面積的措施，同時，為提高摩擦部件(制動閘瓦或制動閘片)的使用壽命，選用材料的耐磨性進一步提高，這些措施均起到了提高制動力的作用。然而，在這種情況下，一些新的矛盾又顯現出來，如，隨摩擦副面積的增加，兩個大面積的平面完全嚙合接觸的過程增加，也就是說，摩擦副相互磨合的時間延長。實際上，在磨合中，摩擦面上真實嚙合接觸面積經歷了一個由局部小區域開始逐漸擴大的過程。在摩擦處于嚙合面積較小的情況下，施加的制動負荷完全作用在面積較小的區域，使嚙合接觸區域的壓力處于遠高于設計壓力的狀態，形成一個高應力作用區。在這種情況下，隨摩擦副壓力的提高，進一步加劇了高應力區的負荷。另一方面，這個高應力區的存留時間除受到摩擦副面積的影響外，還與閘片材料的耐磨性相關。當材料的耐磨性增加，則延長了這個磨合過程，也就是增加了這個高應力作用區的存留時間。可見，隨著制動壓力的增加和材料耐磨性提高，導致摩擦副的嚙合接觸區域的應力和存留時間增加。高應力區的材料處于高負荷的狀態，必然形成局部高溫，局部高溫造成了這個區域的膨脹，反過來又加劇了高溫高壓狀態，從而在這個區域形成了一個遠高于其它區域的高溫區，表現出被稱為“熱斑”的現象。顯然，高應力作用區較長時間的存在惡化了摩擦副的工作環境，加劇了局部區域的損傷和摩擦性能的不穩定性。因此，隨材料的耐CN 102384195 A
說明書
2/4頁 磨性和制動壓力的提高，由于高應力區的原因而表現出的熱斑問題日益突出。近年來為解決這一問題，國內外也進行了一些研究和改進；經專利檢索其專利號為201010520153. 0的一種帶調整器的列車制動間片，它是在安裝板(托板)上具有三個或三的整數倍個的安裝板球杯，也就是在托板上鉸接三個制動塊為一組的多個調整的制動塊組，雖然在一定程度上提高了閘片和制動盤之間的有效面積及其散熱能力，但上述的這種制動閘片的結構既非常復雜，零部件的加工精度要求高，又不便于安裝制造、維修，導致制造成成本大大提高；經市場調查，也發現國外對制動間片也有一些改進，大都是通過在間片的底板上增加球形機構和彈性墊片的方法來調節接觸面積，起到減少熱斑的作用，從而達到改善制動力、提高摩擦副壽命的目的。然而，這種方法帶來的另一個問題是大大增加了制動閘片底板機構的復雜性，使制造成本顯著增加，并且增加了制動間片的重量，這對降低車輛重量是不利的。同時，受到空間的限制，這種彈性墊片和彈簧可調整的距離有限，并且在高速制動條件下，閘片處于高溫狀態，容易使彈性墊片和彈簧由于高溫軟化而降低彈性性能，這使得這種機構的作用效果大大減退。

發明內容
本發明旨在為了避免上述技術中存在的缺點和不足之處，而提供一種組合浮動式制動閘片；該組合浮動式制動閘片主要由制動塊、底板、凸面座、凹面座和銷釘串聯在一起， 通過銷釘與閘片托板相聯，構成組合浮動式制動閘片；由于制動塊是通過底板坐落在由凸凹面構成的球面上，球面間的自由浮動配合起到擺動制動塊而調節摩擦嚙合接觸面的作用，從而避免了局部高應力區的長期存在，大大減少了熱斑現象，達到改善制動力，增加摩擦副壽命的目的。此外，這種組合浮動式制動閘片不僅設計合理，結構簡單實用，制動塊直接與閘片托板連接，易于加工制造，裝卸更換，既顯著降低制造難度，并增加了制動閘片使用的可靠性，又簡化了制動閘片更換操作過程，并大大降低制造和維護成本。本發明的目的是采用如下的技術方案實現的所述的組合浮動式制動閘片，包括托板上裝設與制動盤摩擦的制動間片，其特征在于其每個制動間片采用組合浮動式制動閘片，所述的每個組合浮動式制動間片是在托板上對稱排列分布裝設6個與制動盤相摩擦的、浮動的三角形制動塊組件由三角形的制動塊、底板、凸面座、凹面座、連桿和銷釘組成， 其三角形的制動塊與底板通過燒結制成為一體的摩擦塊，所述的凸面座的底端穿過底板采用固接方式固定在底板；在該凸面座的凸球面上裝設與凸球面相配合轉動的凹球面形的凹面座，所述的凸面座的頂軸穿過凹面座、托板通過銷釘將凸面座固定在托板的臺階孔內；在托板與三角形的制動塊之間外側的頂角位置相對應的底板面內設有裝入連桿的連桿孔，將所述的連桿的底端活動配合裝入連桿孔內，該連桿的頂段連接在托板內；通過分布排列于托板上的浮動的三角形制動塊，構成組合浮動式制動閘片。本發明的原理和特點分述于下本發明中的每個制動閘片采用組合浮動式制動閘片，所述的每個組合浮動式制動閘片是在托板上對稱排列分布裝設6個與制動盤相摩擦的、浮動的三角形制動塊組件，所述的每個浮動的三角形制動塊組件由制動塊、底板、凸面座、凹面座、連桿和銷釘組成，其中由控制制動力的摩擦制動塊7和托板4構成，制動塊7由具有高摩擦系數和耐磨性好的材料制造，其表面直接與制動盤相作用，構成摩擦副，形成制動力。另一面與托板相連接。每個托板上排列分布6個浮動的三角形制動塊，托板與制動塊相連接處加工出臺階型通孔， 在凸面座的頂軸頂端加工出通孔，通過銷釘穿過凸面座頂軸頂端的通孔，將凸面座與托板相連。該制動塊通過燒結方法與底板燒結熔合成一體，底板四周帶有卡邊，起到增強底板與制動塊的連接強度作用，就可防止高速摩擦條件下避免制動塊與底板由于高溫和沖擊發生開裂。凸面座底部與底板采用鉚接或焊接在一起，這種連接方式保證了凸面座與底板不會發生相對轉動，形成完整的一體。凸面座坐落在凹面座上，兩者構成了球面間的配合關系， 凸面座與凹面座的接觸面為同一個球面，凹面座和托板上的頂軸孔內徑均大于凸面座上頂軸直徑0. 5-1. 5mm,同時，底板與凹面座之間保持0. 5_2mm的間距，通過間距的控制允許底板與凹面座間具有良好的擺動作用，這種擺動作用實質上起到了調節制動塊與制動盤間的嚙合面積的作用。也就是說，當制動塊的某點與制動盤相接觸時，則這點的作用力將迫使制動塊在凹面座上發生轉動，直到更多的點與制動盤接觸，從而達到使摩擦副間實現快速大面積嚙合的目的。凹面座是一個獨立的部件，它直接套在凸面座的頂軸上，可以實現平面運動。這種結構形式一方面降低了加工成本，另一方面，任何一個部件發生損傷均可獨立更換，有利于降低使用成本。凸面座與凹面座的球面表面光潔，在表面涂抹少量的潤滑脂，起到凸凹面間滑動自如的作用，這種凸凹面間良好的滑動效果可有效地實現摩擦副間的良好嚙合。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%， 這可避免兩者在高溫高壓狀態下出現表面擦傷和粘連情況。凸面座通過銷釘與托板相連接，銷釘的連接方式簡化了裝配操作，并有利于制動塊的擺動。考慮到隨摩擦半徑的不同， 將造成制動塊在摩擦中各點的摩擦速度不一致而形成扭矩，導致三角形的制動塊轉動。因此，在托板上設置連桿，采用螺紋連接將連桿連接在托板上，在三角形的制動塊底板上加工出與連桿位置相對應的孔，連桿卡在孔內限制了制動塊的轉動。每個三角形制動塊均對應著相應的連桿，這確保了每個三角形的制動塊只有平面擺動功能，沒有轉動運動，這種對制動塊運動方式的限定了任何一個制動塊的轉動作用力施加到相鄰制動塊上，從而杜絕了制動塊由于相鄰制動塊的作用而改變摩擦嚙合面波動現象的出現。綜合以上所采取的技術方案，實現本發明的目的。由于本發明具有上述特點，因此，其結構不僅設計合理，結構簡單實用，由于制動塊直接與閘片托板連接，易于加工制造，裝卸更換，既顯著降低制造難度，并增加了制動閘片使用的可靠性，又簡化了制動閘片更換操作過程，并大大降低制造和維護成本，既大大減少了熱斑現象，又提高摩擦副壽命以及使用十分方便等優點。


下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。本發明共有四幅附圖。其中附圖1是本發明具體實施例的正面結構示意圖；附圖2是本發明具體實施例的局部放大的背面結構示意圖；附圖3是圖2中沿A-A線的剖視示意圖；附圖4是本發明具體實施例的作用力的分布圖。圖中1、凸面座，2、銷釘，3、連桿，4、托板，5、凹面座，6、底板，7、制動塊，8、制動盤。
具體實施例方式圖1、2、3、4所示是本發明的具體實施例；它是在高速列車的盤式制動器上安裝的組合浮動式制動閘片；它的結構包括托板4上裝設與制動盤8摩擦的制動閘片，其特征在于其每個制動間片采用組合浮動式制動間片，所述的每個組合浮動式制動間片是在托板 4上對稱排列分布裝設6個與制動盤8相摩擦的、浮動的三角形制動塊組件，所述的每個浮動的三角形制動塊組件由等腰三角形的制動塊7、底板4、凸面座1、凹面座5、連桿3和銷釘 2組成，其等腰三角形的制動塊7與底板6通過燒結制成為一體的摩擦塊，所述的凸面座1 的底端穿過底板6采用鉚接方式固定在底板6 ；在該凸面座1的凸球面上裝設與凸球面相配合轉動的凹球面形的凹面座5，所述的凸面座1的頂軸穿過凹面座5、托板4通過銷釘2 將凸面座1固定在托板4的臺階孔內；在托板4與等腰三角形的制動塊7之間外側的頂角位置相對應的底板6面內設有裝入連桿3的連桿孔，將所述的連桿3的底端活動配合裝入連桿孔內，該連桿3的頂段連接在托板4內；通過分布排列于托板上的浮動的等腰三角形制動塊，構成組合浮動式制動閘片所述的制動塊7是采用摩擦系數高、耐磨性好的材料制成，其制動塊7與底板6之間的燒結面為冶金結合；所述的底板6四周底面的卡邊卡固連接在制動塊7頂部上。所述的凸面座1底端與底板6之間采用鉚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徑相等。所述的凹面座5具有耐摩擦好的表面硬度，且該凹面座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的頂軸直徑小于頂軸孔內徑0. 5-1. 5mm。所述的凹面座5與底板6之間的間距為0. 5_2mm。圖4所示是本發明具體實施例的作用力的分布圖。本發明中的每個制動塊的質量重心B為壓力中心，三個等腰三角形的制動塊7壓力中心的幾何中心C構成了半個閘片的壓力中心，幾何中心C與相對應的另半個壓力中心C的連線與閘片對稱線的交點D，則為閘片的壓力中心，制動實施的壓力中心則作用在D點上。以上所述，僅為本發明的較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，所有熟悉本技術領域的技術人員在本發明公開的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其本發明的構思加以等同替換或改變均應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種組合浮動式制動間片，包括托板上裝設與制動盤摩擦的制動間片，其特征在于 其每個制動間片采用組合浮動式制動間片，所述的每個組合浮動式制動間片是在托板(4) 上對稱排列分布裝設6個與制動盤(8)相摩擦的、浮動的三角形制動塊組件，所述的每個浮動的三角形制動塊組件由三角形的制動塊(7)、底板(6)、凸面座(1)、凹面座(5)、連桿(3) 和銷釘⑵組成，其三角形的制動塊(7)與底板(6)通過燒結制成為一體的摩擦塊，所述的凸面座(1)的底端穿過底板(6)采用固接方式固定在底板(6)上；在該凸面座(1)的凸球面上裝設與凸球面形相配合轉動的凹球面形的凹面座(5)，所述的凸面座(1)的頂軸穿過凹面座(5)、托板⑷通過銷釘(2)將凸面座⑴固定在托板⑷的臺階孔內；在托板⑷ 與三角形的制動塊(7)之間外側的頂角位置相對應的底板(6)面內設有裝入連桿(3)的桿孔，將所述的連桿(3)的底端活動配合裝入連桿孔內，該連桿(3)的頂段連接在托板(4) 內；通過分布排列于托板(4)上的浮動的三角形制動塊，組成組合浮動式制動閘片。
2.按權利要求1所述的組合浮動式制動閘片，其特征在于所述的制動塊(7)是采用摩擦系數高、耐磨性好的材料制成，其制動塊(7)與底板(6)之間的燒結面為冶金結合；所述的底板(6)四周底面的卡邊卡固連接在制動塊(7)頂部上。
3.按權利要求1所述的組合浮動式制動閘片，其特征在于所述的凸面座(1)底端與底板(6)之間采用鉚接或焊接的固接方式。
4.按權利要求1所述的組合浮動式制動閘片，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徑相等。
5.按權利要求1所述的組合浮動式制動閘片，其特征在于所述的凹面座( 具有耐摩擦好的表面硬度，且該凹面座( 表面硬度值高于所述的凸面座(1)硬度值的20-50%。
6.按權利要求1所述的組合浮動式制動閘片，其特征在于所述的凸面座(1)的頂軸直徑小于頂軸孔內徑0. 5-1. 5mm。
7.按權利要求1所述的組合浮動式制動閘片，其特征在于所述的凹面座( 與底板 (6)之間的間距為0. 5-2讓。
全文摘要
本發明屬于制動器，特別涉及適用于鐵路車輛盤式制動器的一種組合浮動式制動閘片；其特征在于其每個制動閘片采用組合浮動式制動閘片，所述的每個組合浮動式制動閘片是在托板上對稱排列分布裝設6個與制動盤相摩擦的、浮動的三角形制動塊組件，所述的每個浮動的三角形制動塊組件由三角形的制動塊、底板、凸面座、凹面座、連桿和銷釘組成。本發明不僅設計合理，結構簡單實用，由于制動塊直接與閘片托板連接，易于加工制造，裝卸更換，既顯著降低制造難度，并增加了制動閘片使用的可靠性，又簡化了制動閘片更換操作過程，并大大降低制造和維護成本，既大大減少了熱斑現象，又提高摩擦副壽命以及使用十分方便等優點。
文檔編號F16D69/04GK102384195SQ201110361559
公開日2012年3月21日 申請日期2011年11月15日 優先權日2011年11月15日
發明者高飛 申請人:大連交通大學