轨道车辆用盘式制动闸片.pdf

一种轨道车辆用盘式制动闸片，包括基板和两组对称安装于基板上的摩擦组件，基板安装在一闸片装夹板上，各组摩擦组件包括三个万向托盘，每个万向托盘上安装有三个摩擦部件，各万向托盘与基板万向配合，各摩擦部件与万向托盘万向配合，摩擦部件连接有连接销轴，连接销轴与基板弹性浮动连接，闸片装夹板上对应各组摩擦组件均设有一个与基板相抵的夹紧力凸台；同一万向托盘上三个第二凹球面的球心连接形成的三角形重心和第一凸球面的球心在闸片装夹板上的正投影重合，同一组摩擦组件中三个第一凸球面的球心连接形成的三角形重心和夹紧力凸台在闸片装夹板上的正投影重合。本发明具有散热性能好、磨损均匀、发热均衡、制动性能好、使用寿命长等优点。

权利要求书
1.  一种轨道车辆用盘式制动闸片，包括基板（1）和两组对称安装于基板（1）上的摩擦组件，所述基板（1）安装在一闸片装夹板（2）上，各组摩擦组件包括三个万向托盘（3），每个万向托盘（3）上安装有三个摩擦部件（4），各万向托盘（3）设有第一凸球面（31），基板（1）上设有与第一凸球面（31）配合实现万向调整的第一凹球面（11），各摩擦部件（4）设有第二凸球面（41），万向托盘（3）上设有与第二凸球面（41）配合实现万向调整的第二凹球面（32），所述摩擦部件（4）连接有连接销轴（42），所述连接销轴（42）贯穿第二凹球面（32）底部的第一通孔（33）与基板（1）弹性浮动连接，其特征在于：所述闸片装夹板（2）上对应各组摩擦组件均设有一个与基板（1）相抵的夹紧力凸台（21）；同一万向托盘（3）上三个第二凹球面（32）的球心连接形成的三角形重心和第一凸球面（31）的球心在闸片装夹板（2）上的正投影重合，同一组摩擦组件中三个第一凸球面（31）的球心连接形成的三角形重心和夹紧力凸台（21）在闸片装夹板（2）上的正投影重合。

2.  根据权利要求1所述的轨道车辆用盘式制动闸片，其特征在于：所述第二凹球面（32）的底部与第二凸球面（41）之间设有空腔（34）。

3.  根据权利要求1所述的轨道车辆用盘式制动闸片，其特征在于：所述摩擦部件（4）包括背板（43）和烧结粘接于背板（43）上的摩擦块（44），所述背板（43）设有凹凸部（431）和贯穿所述凹凸部（431）的第二通孔（432），所述第二凸球面（41）设于凹凸部（431）的凸面上，所述连接销轴（42）穿设于第二通孔（432）和第一通孔（33）中，连接销轴（42）的一端设有位于凹凸部（431）的凹入部分中的限位头部（421），连接销轴（42）的另一端与基板（1）弹性浮动连接；所述背板（43）和限位头部（421）的端面平齐形成一连接平面，所述摩擦块（44）烧结粘接于所述连接平面上，所述限位头部（421）上设有定位凸台（422），所述摩擦块（44）设有套设于所述定位凸台（422）上的定位孔（441）。

4.  根据权利要求3所述的轨道车辆用盘式制动闸片，其特征在于：所述背板（43）的端面上设有延伸孔（433），所述摩擦块（44）设有延伸至延伸孔（433）内的延伸部（442）。

5.  根据权利要求3所述的轨道车辆用盘式制动闸片，其特征在于：所述基板（1）设有安装通孔（19），所述连接销轴（42）贯穿该安装通孔（19）并通过弹性限位部件（5）与基板（1）弹性浮动连接；所述弹性限位部件（5）包括支腿部（51）和与支腿部（51）连接的两个弹性卡接部（52），所述支腿部（51）与基板（1）相抵，两个弹性卡接部（52）分别卡设于连接销轴（42）两侧的两个卡槽内，所述支腿部（51）与两个弹性卡接部（52）在连接销轴（42）的轴线方向上留有间距。

6.  根据权利要求1所述的轨道车辆用盘式制动闸片，其特征在于：所述基板（1）上与摩擦部件（4）相背的一面设有两条L型挡筋（12），两条L型挡筋（12）分设于基板（1）的两侧形成一T型槽，所述基板（1）的T型槽套于闸片装夹板（2）上并通过定位销与闸片装夹板（2）连接固定。

7.  根据权利要求1所述的轨道车辆用盘式制动闸片，其特征在于：所述基板（1）呈半环形，半环形基板（1）上与摩擦部件（4）相背的一面设有通槽（13）和多个散热通风孔（14），所述通槽（13）沿基板（1）的对称线布置，所述通槽（13）的底部设有贯通基板（1）的第二贯通孔（15）。

8.  根据权利要求1所述的轨道车辆用盘式制动闸片，其特征在于：所述第一凹球面（11）的底部设有贯通基板（1）的抗剪切通孔（17），所述第一凸球面（31）上设有插设于所述抗剪切通孔（17）中的抗剪切凸台（35）；所述基板（1）设有抗剪定位通孔（18），所述万向托盘（3）上设有插设于所述抗剪定位通孔（18）中的抗剪定位凸台（36）。

9.  根据权利要求8所述的轨道车辆用盘式制动闸片，其特征在于：所述万向托盘（3）与第二凸球面（41）相背的一面设有散热凹孔（38），所述散热凹孔（38）内设有多个散热筋（37）。

10.  根据权利要求1所述的轨道车辆用盘式制动闸片，其特征在于：任一组摩擦组件中，沿基板（1）边沿布置的摩擦部件（4）为七边形，位于基板（1）中部的摩擦部件（4）为六边形或七边形。

说明书轨道车辆用盘式制动闸片
技术领域
本发明涉及车辆制动装置技术领域，具体涉及一种轨道车辆用盘式制动闸片。
背景技术
高速列车制动时，制动闸钳推动制动闸片贴合在制动盘的摩擦面上进行摩擦，以此来消耗掉高速列车产生的巨大动能。在制动过程中，高速列车的巨大动能转化为热能，从而导致制动闸片和制动盘产生高温。盘式制动闸片作为高速列车制动的关键部件，不仅要求闸片的摩擦块耐磨、耐高温、低噪声，而且制动闸片自身结构要具有良好的热传导性能和散热性能；同时摩擦面贴合要均衡并使贴合面积最大化，确保摩擦材料磨损一致、发热均匀，避免出现热裂纹、局部高温等问题，保证制动闸片的使用寿命和制动效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的不足，提供一种散热性能好、磨损均匀、发热均衡、制动性能好、使用寿命长的轨道车辆用制动闸片。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种轨道车辆用盘式制动闸片，包括基板和两组对称安装于基板上的摩擦组件，所述基板安装在一闸片装夹板上，各组摩擦组件包括三个万向托盘，每个万向托盘上安装有三个摩擦部件，各万向托盘设有第一凸球面，基板上设有与第一凸球面配合实现万向调整的第一凹球面，各摩擦部件设有第二凸球面，万向托盘上设有与第二凸球面配合实现万向调整的第二凹球面，所述摩擦部件连接有连接销轴，所述连接销轴贯穿第二凹球面底部的第一通孔与基板弹性浮动连接，所述闸片装夹板上对应各组摩擦组件均设有一个与基板相抵的夹紧力凸台；同一万向托盘上三个第二凹球面的球心连接形成的三角形重心和第一凸球面的球心在闸片装夹板上的正投影重合，同一组摩擦组件中三个第一凸球面的球心连接形成的三角形重心和夹紧力凸台在闸片装夹板上的正投影重合。
上述的轨道车辆用盘式制动闸片，优选的，所述第二凹球面的底部与第二凸球面之间设有空腔。
上述的轨道车辆用盘式制动闸片，优选的，所述摩擦部件包括背板和烧结粘接于背板上的摩擦块，所述背板设有凹凸部和贯穿所述凹凸部的第二通孔，所述第二凸球面设于凹凸部的凸面上，所述连接销轴穿设于第二通孔和第一通孔中，连接销轴的一端设有位于凹凸部的凹入部分中的限位头部，连接销轴的另一端与基板弹性浮动连接；所述背板和限位头部的端面平齐形成一连接平面，所述摩擦块烧结粘接于所述连接平面上，所述限位头部上设有定位凸台，所述摩擦块设有套设于所述定位凸台上的定位孔。
上述的轨道车辆用盘式制动闸片，优选的，所述背板的端面上设有延伸孔，所述摩擦块设有延伸至延伸孔内的延伸部。
上述的轨道车辆用盘式制动闸片，优选的，所述基板设有安装通孔，所述连接销轴贯穿该安装通孔并通过弹性限位部件与基板弹性浮动连接；所述弹性限位部件包括支腿部和与支腿部连接的两个弹性卡接部，所述支腿部与基板相抵，两个弹性卡接部分别卡设于连接销轴两侧的两个卡槽内，所述支腿部与两个弹性卡接部在连接销轴的轴线方向上留有间距。
上述的轨道车辆用盘式制动闸片，优选的，所述基板上与摩擦部件相背的一面设有两条L型挡筋，两条L型挡筋分设于基板的两侧形成一T型槽，所述基板的T型槽套于闸片装夹板上并通过定位销与闸片装夹板连接固定。
上述的轨道车辆用盘式制动闸片，优选的，所述基板呈半环形，半环形基板上与摩擦部件相背的一面设有通槽和多个散热通风孔，所述通槽沿基板的对称线布置，所述通槽的底部设有贯通基板的第二贯通孔。
上述的轨道车辆用盘式制动闸片，优选的，所述第一凹球面的底部设有贯通基板的抗剪切通孔，所述第一凸球面上设有插设于所述抗剪切通孔中的抗剪切凸台；所述基板设有抗剪定位通孔，所述万向托盘上设有插设于所述抗剪定位通孔中的抗剪定位凸台。
上述的轨道车辆用盘式制动闸片，优选的，所述万向托盘与第二凸球面相背的一面设有散热凹孔，所述散热凹孔内设有多个散热筋。
上述的轨道车辆用盘式制动闸片，优选的，任一组摩擦组件中，沿基板边沿布置的摩擦部件为七边形，位于基板中部的摩擦部件为六边形或七边形。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的轨道车辆用盘式制动闸片中，闸片装夹板通过夹紧力凸台与基板相抵传递夹紧力，使闸片装夹板与夹紧力凸台的接触面大大减小，减少闸片装夹板和夹紧力凸台之间热量的传递，并且基板和闸片装夹板之间的散热空间增大，利于制动闸片的散热降温。同时，同一万向托盘上三个第二凹球面的球心连接形成的三角形重心和第一凸球面的球心在闸片装夹板上的正投影重合，同一组摩擦组件中三个第一凸球面的球心连接形成的三角形重心和夹紧力凸台在闸片装夹板上的正投影重合，该种结构能够保证夹紧力凸台施加到基板上的夹紧力均匀平衡的传递至各摩擦部件，使所有摩擦部件能够均匀平稳的贴合在制动盘的摩擦面上，使制动闸片在最大摩擦面积的情况下均匀摩擦制动，不仅保证了良好的制动性能，而且摩擦部件的磨损均匀、发热均衡，能够避免热应力、热裂纹的恶性影响，提高了制动闸片的使用寿命。该制动闸片在各种恶劣的使用环境下均能保持性能的稳定性。
附图说明
图1为本发明轨道车辆用盘式制动闸片的主视结构示意图。
图2为本发明轨道车辆用盘式制动闸片的后视结构示意图。
图3为本发明中摩擦组件安装到基板上的局部剖视结构示意图。
图4为本发明中闸片装夹板的主视结构示意图。
图5为本发明中基板与闸片装夹板配合的剖视结构示意图。
图6为本发明中摩擦部件在基板上的分布示意图。
图7为本发明中制动闸片剪切力受力情况示意图。
图8为本发明中万向托盘的主视结构示意图。
图9为本发明中万向托盘的局部剖视结构示意图。
图10为本发明中六边形摩擦部件的后视结构示意图。
图11为图10中A—A剖视结构示意图。
图12为本发明中七边形摩擦部件的后视结构示意图。
图13为本发明中弹性限位部件的立体结构示意图。
图例说明：
1、基板；11、第一凹球面；12、L型挡筋；13、通槽；14、散热通风孔；15、第二贯通孔；16、沉孔；17、抗剪切通孔；18、抗剪定位通孔；19、安装通孔；2、闸片装夹板；21、夹紧力凸台；3、万向托盘；31、第一凸球面；32、第二凹球面；321、凹入孔；33、第一通孔；34、空腔；35、抗剪切凸台；36、抗剪定位凸台；37、散热筋；38、散热凹孔；4、摩擦部件；41、第二凸球面；42、连接销轴；421、限位头部；422、定位凸台；43、背板；431、凹凸部；432、第二通孔；433、延伸孔；44、摩擦块；441、定位孔；442、延伸部；5、弹性限位部件；51、支腿部；52、弹性卡接部。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1至图5所示，本发明的轨道车辆用盘式制动闸片，包括基板1和安装于基板1上的两组摩擦组件，基板1安装在一闸片装夹板2上，两组摩擦组件对称布置在基板1上，各组摩擦组件包括三个万向托盘3，每个万向托盘3上安装有三个摩擦部件4，各万向托盘3设有第一凸球面31，基板1上设有与第一凸球面31配合实现万向调整的第一凹球面11，各摩擦部件4设有第二凸球面41，万向托盘3上设有与第二凸球面41配合实现万向调整的第二凹球面32，摩擦部件4连接有连接销轴42，连接销轴42贯穿第二凹球面32底部的第一通孔33与基板1弹性浮动连接，摩擦部件4在第二凸球面41和第二凹球面32的配合下可相对于万向托盘3上万向自动调整，万向托盘3在第一凸球面31和第一凹球面11的配合下可相对于基板1动万向自动调整，从而实现了闸片的双重调整。闸片装夹板2上对应各组摩擦组件均设有一个与基板1相抵的夹紧力凸台21；同一万向托盘3上三个第二凹球面32的球心连接形成的三角形重心和第一凸球面31的球心在闸片装夹板2上的正投影重合，同一组摩擦组件中三个第一凹球面11的球心连接形成的三角形重心和夹紧力凸台21在闸片装夹板2上的正投影重合。也即安装在通过一万向托盘3上的三个摩擦部件4的运动球心连接成的三角形重心与万向托盘3的运动球心在夹紧力方向上重合，三个万向托盘3的运动球心连接成的三角形重心与夹紧力施加区域（夹紧力凸台21和基板1接触的区域）在夹紧力方向上重合，保证在制动过程中，作用在各摩擦部件4上的夹紧力保持一致。
该轨道车辆用盘式制动闸片中，闸片装夹板2通过夹紧力凸台21与基板1相抵传递夹紧力，使闸片装夹板2与夹紧力凸台21的接触面大大减小，减少闸片装夹板2和夹紧力凸台21之间热量的传递，并且基板1和闸片装夹板2之间的散热空间增大，利于制动闸片的散热降温。同时，同一万向托盘3上三个第二凹球面32的球心连接形成的三角形重心和第一凸球面31的球心在闸片装夹板2上的正投影重合，同一组摩擦组件中三个第一凸球面31的球心连接形成的三角形重心和夹紧力凸台21在闸片装夹板2上的正投影重合，该种结构能够保证夹紧力凸台21施加到基板1上的夹紧力（图5中的箭头表示夹紧力）均匀平衡的传递至各摩擦部件4，使所有摩擦部件4能够均匀平稳的贴合在制动盘的摩擦面上，使制动闸片在最大摩擦面积的情况下均匀摩擦制动，不仅保证了良好的制动性能，而且摩擦部件4的磨损均匀、发热均衡，能够避免热应力、热裂纹的恶性影响，提高了制动闸片的使用寿命。该制动闸片在各种恶劣的使用环境下均能保持性能的稳定性。
本实施例中，如图10和图11所示，摩擦部件4包括背板43和烧结粘接于背板43上的摩擦块44，背板43设有凹凸部431和贯穿凹凸部431的第二通孔432，第二凸球面41设于凹凸部431的凸面上，连接销轴42穿设于第二通孔432和第一通孔33中，连接销轴42的一端设有位于凹凸部431的凹入部分中的限位头部421，连接销轴42的另一端与基板1弹性浮动连接；背板43和限位头部421的端面平齐形成一连接平面，摩擦块44烧结粘接于连接平面上，限位头部421上设有定位凸台422，摩擦块44设有套设于定位凸台422上的定位孔441。定位凸台422的高度小于摩擦块44规定的最小摩擦剩余高度，保证不影响摩擦块44的使用寿命。通过在限位头部421上设置定位凸台422，摩擦块44的定位孔441套设于该定位凸台422上，能够大大提高摩擦块44的抗剪切能力，有效避免摩擦块44被剪切掉，保证制动的可靠性；并且在背板43上烧结粘接摩擦块44的过程中，将摩擦材料压型完成后直接套于定位凸台422上即可形成准确定位，烧结过程中不会产生移动错位，能够大大降低操作难度、提高烧结效率，且易于保证烧结质量和烧结合格率。
进一步的，背板43的端面上设有三个延伸孔433，三个延伸孔433呈不规则状分，各延伸孔433为贯穿背板43的通孔，摩擦块44设有延伸至延伸孔433内的延伸部442，通过延伸部442和延伸孔433的配合，可进一步提高摩擦块44的抗剪切能力。当然，背板43上延伸孔433的数量也可以是其他数量，各延伸孔433的大小也可以不一致。
在将摩擦烧结成摩擦块44时，将摩擦材料压型并形成与定位凸台422形状一致的定位孔441，将压型后的摩擦材料套于定位凸台422，使背板43与摩擦材料之间形成准确定位，烧结时不会发生移动错位的问题，背板43与摩擦材料烧结成一体后，摩擦材料会延伸到背板43上的延伸孔433内形成延伸部442。
本实施例中，基板1设有安装通孔19，连接销轴42贯穿该安装通孔19并通过弹性限位部件5与基板1弹性浮动连接；弹性限位部件5包括支腿部51和与支腿部51连接的两个弹性卡接部52，支腿部51与基板1相抵，两个弹性卡接部52分别卡设于连接销轴42两侧的两个卡槽内，支腿部51与两个弹性卡接部52在连接销轴42的轴线方向上留有间距。从而使连接销轴42可以沿轴向弹性浮动。基板1上对应各弹性限位部件5分别设有一个沉孔16，各弹性限位部件5安装于相应的沉孔16内，不超出基板1的表面，不会干扰制动闸片的装配。弹性限位部件5的结构如图13所示，其可采用金属丝弯折制成，不仅制作方便，且便于拆装。
本实施例中，基板1呈半环形，半环形基板1上与摩擦部件4相背的一面设有通槽13和多个散热通风孔14，通槽13沿基板1的对称线布置，通槽13的底部设有贯通基板1的第二贯通孔15。散热通风孔14可以加强空气的流动，从而带走制动闸片制动过程中产生的热，显著提高制动闸片的散热性能。通槽13沿基板1的对称线布置，通槽13的底部设有贯穿基板1的通孔，该结构有利于基板1对称轴位置处的散热，能够降低该位置处的温度，同时还能降低基板1对称轴位置处的刚度，有利于基板1在受夹紧力作用时产生弹性变形，促进制动闸片有效的贴合于制动盘。
基板1上与摩擦部件4相背的一面设有两条L型挡筋12，两条L型挡筋12分设于基板1的两侧并呈弧形布置，两条L型挡筋12之间形成一T型槽，闸片装夹板2也呈半环型，其插设于T型槽中，然后通过定位销进行定位。基板1安装到闸片装夹板2上时，基板1顺着T型槽的方向滑套于闸片装夹板2上，闸片装夹板2与T型槽采用小间隙配合，再在基板1和闸片装夹板2上预开的定位销孔中插入定位销，通过T型槽和定位销的限位作用将制动闸片固定，该种安装方式操作简便、拆卸方便快捷，能够极大的缩短维护时间，降低维修人员的工作强度，提高维修效率。半环型的基板1为轴对称结构，可以同时满足左右闸片装夹板2的安装，使制动闸片具有很高的通用性。
如图6所示，制动时，制动夹钳驱动闸片装夹板2与制动闸片一起向高速列车的制动盘（轮制动盘和/或轴制动盘）夹紧。夹紧过程中，闸片装夹板2上的夹紧力凸台21一直顶紧半环形基板1的对应区域，从而将夹紧力F1分成上下两部分对称的施加在半环形基板1上，施加夹紧力区域便为夹紧力凸台21与基板1接触的区域。施加在半环形基板1上的夹紧力F1需要均匀平衡地传递给万向托盘3上（万向托盘3上的夹紧力F2），再由万向托盘3均匀平衡地传递给各摩擦部件4上(摩擦部件4上的夹紧力F3)，最后使摩擦部件4均匀平稳地贴合在制动盘的摩擦面上，进行摩擦制动。
制动过程中，高速旋转的制动盘对制动闸片进行剪切，产生强大的剪切力，此时，闸片装夹板2的外侧面与半环形基板1外侧的L型挡筋12紧密贴合，闸片装夹板2的外侧面对半环形基板1外侧的L型挡筋12施加一个反作用力用来抵抗剪切力，如图7所示，Z1表示车轮转动方向，Z2表示制动闸片运动趋势，F4表示基板1所受的剪切力。L型挡筋12采用圆弧形结构，承受负载能力更强，且受力更均匀合理，能有效的抵抗剪切力，避免制动过程中高速旋转的制动盘对制动闸片结构的剪切破坏。
本实施例中，第二凹球面32的底部与第二凸球面41之间设有空腔34。具体是通过在第二凹球面32的底部设置一凹入孔321，第二凸球面41与第二凹球面32贴合后即形成该空腔34，该空腔34能够减少摩擦部件4向万向托盘3传递的热量，同时加大摩擦部件4与万向托盘3之间的空气流通，从而可将大量的热量带走，利于摩擦部件4和万向托盘3的散热降温。
本实施例中，第一凹球面11的底部设有贯通基板1的抗剪切通孔17，第一凸球面31上设有插设于抗剪切通孔17中的抗剪切凸台35，抗剪切通孔17和抗剪切凸台35的配合能够承受制动时对万向托盘3的剪切力，大大提高了万向托盘3的抗剪切性能；基板1设有抗剪定位通孔18，万向托盘3上设有插设于抗剪定位通孔18中的抗剪定位凸台36，抗剪定位通孔18和抗剪定位凸台36配合不仅起到定位作用，还可进一步提高万向托盘3的抗剪切性能。
本实施例中，如图8和图9所示，万向托盘3与第二凸球面41相背的一面设有散热凹孔38，散热凹孔38内设有多个凸起的散热筋37，多个散热筋37均匀分布在散热凹孔38四周，散热筋37和散热凹孔38能够有效的将摩擦部件4传来的热量散发到空气中，更加利于散热降温。
本实施例中，任一组摩擦组件中，沿基板1边沿布置的摩擦部件4为七边形（参见图1和图12），位于基板1中部的摩擦部件4为六边形（参见图1和图10），采用七边形和六边形两种形状的摩擦部件4，利于装配确保更大的摩擦面积。在其他实施例中，所有摩擦部件4可全部采用六边形或全部采用七边形，这样利于摩擦部件4的生产制作，节省生产成本。
为了保证制动闸片自调整运动的顺畅性，万向托盘3的表面依次镀有防腐防锈镀层（内层）和润滑镀层（外层），防腐防锈镀层能够防止万向托盘3生锈腐蚀，避免影响制动闸片的性能，而润滑镀层能够提高摩擦部件4和万向托盘3的调整运动顺畅性，同时降低噪音，该润滑镀层优选干式粉末润滑剂。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术构思前提下所得到的改进和变换也应视为本发明的保护范围。