[发明专利]组合浮动式制动闸片

说明书

技术领域

本发明属于制动器，特别涉及适用于铁路车辆盘式制动器的一种组合浮动式制动闸片。

背景技术

众所周知，制动闸片是制动器中的一个重要部件，广泛用于铁路车辆、汽车、摩托车、飞机等运输工具及石油钻井、风力发电等运动机械中。在制动中，摩擦制动部件构成的摩擦副通过相互摩擦消耗运动车辆或设备的能量，达到使运动车辆和设备停止的目的。随着运动车辆和设备的动能提高，随着运动车辆和设备的动能提高，摩擦制动部件的使用条件愈发苛刻，尤其在高速列车制造领域，制动摩擦副需要在高温高速条件下实现制动功能，因此，摩擦部件的工作环境随列车的速度提高而恶化。在这种条件下，对构成制动摩擦副的部件的性能提出了越来越高的要求。

目前，如铁路车辆中的高速列车制动器中，采用最广泛的是盘式制动结构，盘式结构制动器的摩擦副是包括制动盘和制动闸片，是在制动盘的两侧面内通过托板上装设与制动盘摩擦的制动闸片，这种摩擦制动部件构成的摩擦副通过相互摩擦消耗运动车辆或设备的能量，达到使运动车辆和设备停止的目的。在高速列车制动器中，。从功能和结构的角度，制动盘和制动闸片具有不同的作用和结构特点。制动盘与车轴连在一起，难于更换，因此要求具有长周期的使用寿命。制动闸片的主要作用是控制摩擦制动力，与盘相比，要求具有适当的磨损率，以起到保护制动盘的作用，同时需要易于更换，因此属于易损更换件。这样，从提高摩擦副制动性能的角度，制动闸片就更多地负担起提高制动力的功能。因此，制动闸片具有稳定可靠的摩擦性能是关系到制动器性能的重要问题。随着列车速度的提高，为达到尽可能减少制动距离的目的，在制动器上，采取了不断提高摩擦副的压力、摩擦系数以及闸片面积的措施，同时，为提高摩擦部件(制动闸瓦或制动闸片)的使用寿命，选用材料的耐磨性进一步提高，这些措施均起到了提高制动力的作用。然而，在这种情况下，一些新的矛盾又显现出来，如，随摩擦副面积的增加，两个大面积的平面完全啮合接触的过程增加，也就是说，摩擦副相互磨合的时间延长。实际上，在磨合中，摩擦面上真实啮合接触面积经历了一个由局部小区域开始逐渐扩大的过程。在摩擦处于啮合面积较小的情况下，施加的制动负荷完全作用在面积较小的区域，使啮合接触区域的压力处于远高于设计压力的状态，形成一个高应力作用区。在这种情况下，随摩擦副压力的提高，进一步加剧了高应力区的负荷。另一方面，这个高应力区的存留时间除受到摩擦副面积的影响外，还与闸片材料的耐磨性相关。当材料的耐磨性增加，则延长了这个磨合过程，也就是增加了这个高应力作用区的存留时间。可见，随着制动压力的增加和材料耐磨性提高，导致摩擦副的啮合接触区域的应力和存留时间增加。高应力区的材料处于高负荷的状态，必然形成局部高温，局部高温造成了这个区域的膨胀，反过来又加剧了高温高压状态，从而在这个区域形成了一个远高于其它区域的高温区，表现出被称为“热斑”的现象。显然，高应力作用区较长时间的存在恶化了摩擦副的工作环境，加剧了局部区域的损伤和摩擦性能的不稳定性。因此，随材料的耐磨性和制动压力的提高，由于高应力区的原因而表现出的热斑问题日益突出。近年来为解决这一问题，国内外也进行了一些研究和改进；经专利检索其专利号为201010520153.0的一种带调整器的列车制动闸片，它是在安装板(托板)上具有三个或三的整数倍个的安装板球杯，也就是在托板上铰接三个制动块为一组的多个调整的制动块组，虽然在一定程度上提高了闸片和制动盘之间的有效面积及其散热能力，但上述的这种制动闸片的结构既非常复杂，零部件的加工精度要求高，又不便于安装制造、维修，导致制造成成本大大提高；经市场调查，也发现国外对制动闸片也有一些改进，大都是通过在闸片的底板上增加球形机构和弹性垫片的方法来调节接触面积，起到减少热斑的作用，从而达到改善制动力、提高摩擦副寿命的目的。然而，这种方法带来的另一个问题是大大增加了制动闸片底板机构的复杂性，使制造成本显著增加，并且增加了制动闸片的重量，这对降低车辆重量是不利的。同时，受到空间的限制，这种弹性垫片和弹簧可调整的距离有限，并且在高速制动条件下，闸片处于高温状态，容易使弹性垫片和弹簧由于高温软化而降低弹性性能，这使得这种机构的作用效果大大减退。

发明内容