一种压接式高速轨道车辆用制动闸片的制作方法

1.本实用新型涉及车辆制动装置技术领域，尤其涉及一种高利用率的压接式高速轨道车辆用制动闸片。


背景技术：

2.高速列车紧急制动时，要求制动闸片与制动盘贴合摩擦，在短时间内消耗列车的巨大动能实现列车的制动。在制动过程中，列车动能转换成热能导致制动盘和制动闸片温度急剧上升，同时伴随巨大的热应力产生，因此对制动闸片和制动装置的性能要求有稳定的摩擦系数、高耐热性、高耐磨性、足够的机械强度、高环境友好性(材料环保、低噪音)。同时摩擦面贴合要均衡并使贴合面积最大化，以增大摩擦力并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。
3.目前针对350公里时速以下列车的制动，市场上提供了可浮动式粉末冶金闸片及制动装置。但对350公里时速甚至400公里时速以上的列车制动，粉末冶金闸片以及制动装置已无法满足制动过程中所需的稳定的摩擦系数、高耐热性、高耐磨性等要求。碳陶材料制成的制动盘和制动闸片用于高速动车组来解决以上问题已成为技术发展方向。现有技术中，碳陶材料是非金属材料，托板为金属材料，二者一般采用铆钉连接也有钎焊连接。
4.例如专利cn103511525a提出的碳陶制动摩擦块是采用铆接的方式将碳陶摩擦体与钢背铆接在一起，即：在碳陶摩擦体中设计贯穿孔，然后通过铆钉从贯穿孔穿过而将碳陶摩擦体与钢背铆接在一起而形成的碳陶制动摩擦块。然而以上结构设计存在一些不足之处：1.铆钉受力墩粗过程中容易压坏碳陶孔壁；2.目前应用较广、综合性能较好的碳陶材料其增强体一般由多层碳纤维针刺而成，平行于摩擦面方向的剪切强度较弱，采用铆钉连接方式抗层间剪面积小，能承载的摩擦剪切力有限；3.刹车过程中，摩擦体上的多个铆钉之间很难实现协同抗剪，容易出现某个铆钉因受力集中而失效；4.铆钉墩粗工艺使铆钉与碳陶孔壁紧密配合，无失配缓冲间隙；5.刹车过程中，因空气对流换热导致铆钉端部温度很高，引起铆钉与碳陶摩擦块之间的热失配问题更突出；6.铆接方式无法实现碳陶摩擦块的无损更换；7.碳陶摩擦体需要在其中设计数个贯穿孔，减少了碳陶摩擦块的摩擦面积，而减少了摩擦块的利用率。
5.例如专利cn112539233a提出了一种将备用碳陶摩擦体的待粘结的面与备用钢背待粘结的面贴合在一起进行钎焊加压烧结，然后经时效处理得到产品的方法。该方法沿用粉末冶金闸片的烧结方法，避免了碳陶摩擦块表面开孔的弊端，但是存在以下不足：1.产品制备需要高温、加压、钎焊烧结、时效冷却等过程，工艺过程复杂，能耗大，生产工艺条件苛刻容易出现局部钎焊烧结不均匀，摩擦体热变形等缺陷；2.由于碳陶摩擦体和钢背材料差异性很大，刹车过程中，二者之间由于热膨胀系数的不同导致热不匹配的问题突出，闸片内部会产生很大的热应力，尤其多次制动后，二者钎焊部位会出现裂纹甚至脱离的风险；3.该产品只能选择特定材料作为托板且不能实现托板的重复利用，使用成本更高。


技术实现要素：

6.本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种解决了碳陶材料与连接金属的热不匹配问题，并实现了碳陶摩擦块的最大利用率的压接式高速轨道车辆用制动闸片。
7.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种压接式高速轨道车辆用制动闸片，包括摩擦块、金属压板、金属托盘和钢背，所述摩擦块的两侧设有摩擦块耳板，所述摩擦块耳板夹设在金属压板与金属托盘之间且三者通过紧固组件锁紧，所述摩擦块与金属托盘之间设有相互配合的抗剪凸块和抗剪凹槽，所述金属托盘与钢背连接，所述抗剪凸块和抗剪凹槽为方形，所述摩擦块为碳陶复合材料。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述金属压板包括压框和设在压框两侧的压板耳板，所述压板耳板位于压框的外侧，所述压框套在摩擦块的外周，所述压板耳板压在对应的摩擦块耳板上。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述紧固组件包括第一固定销柱和第一卡簧，所述第一固定销柱设于压板耳板上，所述摩擦块耳板上设有定位孔，所述金属托盘的背面设有第一连接沉孔，所述第一固定销柱穿过定位孔位于第一连接沉孔内，所述第一固定销柱上设有第一卡簧槽，所述第一卡簧外套在第一卡簧槽上并抵靠在第一连接沉孔的沉台上。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述金属托盘的背面设有球面凸块，所述钢背的正面设有球面凹槽，所述球面凸块与球面凹槽相互配合。
12.作为上述技术方案的进一步改进，所述球面凸块的端部设有第二固定销柱，所述钢背的背面设有第二连接沉孔，所述第二连接沉孔与球面凹槽连通，所述第二固定销柱穿过球面凹槽位于第二连接沉孔内，所述第二固定销柱上设有第二卡簧槽，所述第二卡簧槽外套有第二卡簧，所述第二卡簧抵靠在第二连接沉孔的沉台上。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述摩擦块正面的两侧设有带底的安装槽，所述安装槽的槽底构成所述摩擦块耳板，所述金属压板包括压框和设在压框两侧的压板耳板，所述压板耳板位于压框的内侧，所述压框套在摩擦块的外周，所述压板耳板位于对应的安装槽内并压在摩擦块耳板上。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述摩擦块正面的两侧设有带底的安装槽，所述安装槽的槽底构成所述摩擦块耳板，所述金属压板包括两个压板分块，所述压板分块位于对应的安装槽内并压在摩擦块耳板上。
15.作为上述技术方案的进一步改进，所述摩擦块正面的两侧设有带底的安装槽，所述安装槽的槽底构成所述摩擦块耳板，两侧的安装槽之间通过一排屑槽连通，所述金属压板包括压条和设于压条两端的两个压板分块，所述压条设于排屑槽内，所述压板分块位于对应的安装槽内并压在摩擦块耳板上。
16.作为上述技术方案的进一步改进，所述摩擦块的一对侧面上分别设有安装槽，所述安装槽的槽底构成所述摩擦块耳板，所述安装槽的底壁设有可供开口槽，所述金属压板包括两个压板分块，所述压板分块插设于安装槽内并压在摩擦块耳板上。
17.作为上述技术方案的进一步改进，所述摩擦块为方形块。
18.与现有技术相比，本实用新型的优点在于：
19.本实用新型的压接式高速轨道车辆用制动闸片，首先，通过金属压板实现摩擦块与金属托盘的压接式连接，取消了现有的铆接/螺栓连接方式，作为压接部的摩擦块耳板位于摩擦块的外周，将紧固位置移到摩擦块的外周，基本不占用摩擦块的有效摩擦面积，最大利用了摩擦块的面积和厚度，避免了摩擦块摩擦面积减小，提高了摩擦块的利用率，延长了制动闸片使用寿命，节省了材料成本，其次，摩擦块采用压接式连接，机械连接的方法使得摩擦块与金属套二者存在一定的间隙，解决了制动过程中摩擦块与连接金属的热不匹配问题，使制动过程中闸片热应力大大减弱，更加安全可靠；进一步的，摩擦块与金属托盘之间设置的抗剪凸台区别于铆钉连接的结构，更大的利用了剪切面积，单片摩擦块传递更大的摩擦载荷，受力均匀，不松动，同时起到止转作用。此外，摩擦块、金属压板、金属托盘三者采用紧固组件的压接式连接使得摩擦块与金属托盘可拆卸，方便拆装，可重复利用。
附图说明
20.图1是本实用新型实施例1的压接式高速轨道车辆用制动闸片的主视图。
21.图2是本实用新型实施例1的压接式高速轨道车辆用制动闸片的后视图。
22.图3是图1的a
‑
a视图。
23.图4是本实用新型实施例1中摩擦块、金属压板和金属托盘之间的连接关系示意图。
24.图5是本实用新型实施例1中结构示意图。
25.图6是图5的b
‑
b视图。
26.图7是本实用新型实施例1中金属压板的结构示意图。
27.图8是本实用新型实施例1中金属托盘的结构示意图。
28.图9是本实用新型实施例2中摩擦块、金属压板和金属托盘之间的立体分解示意图。
29.图10是本实用新型实施例2中摩擦块的结构示意图。
30.图11是本实用新型实施例2中金属压板的结构示意图。
31.图12是本实用新型实施例3中摩擦块、金属压板和金属托盘之间的立体分解示意图。
32.图13是本实用新型实施例4中摩擦块、金属压板和金属托盘之间的立体分解示意图。
33.图14是本发明实施例5中摩擦块、金属压板和金属托盘之间的立体分解示意图。
34.图15是本发明实施例5中摩擦块的结构示意图。
35.图中各标号表示：
36.1、摩擦块；101、定位孔；11、摩擦块耳板；12、抗剪凹槽；13、安装槽；131、开口槽； 14、排屑槽；2、金属压板；21、压框；22、压板耳板；23、压板分块；24、压条；3、金属托盘；301、第一连接沉孔；31、抗剪凸块；32、球面凸块；33、第二固定销柱；331、第二卡簧槽；4、钢背；41、球面凹槽；42、第二连接沉孔；5、紧固组件；51、第一固定销柱； 511、第一卡簧槽；52、第一卡簧；6、第二卡簧。
具体实施方式
37.以下结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
38.实施例1
39.如图1至图8所示，本实施例的压接式高速轨道车辆用制动闸片，包括摩擦块1、金属压板2、金属托盘3和钢背4，摩擦块1设于金属托盘3上，金属托盘3设于钢背4上，摩擦块1的两侧设有摩擦块耳板11，摩擦块耳板11夹设在金属压板2与金属托盘3之间且三者通过紧固组件5锁紧，摩擦块1与金属托盘3之间设有相互配合的抗剪凸块31和抗剪凹槽 12，优选的，摩擦块1背面上设置抗剪凹槽12，金属托盘3正面设置抗剪凸块31。金属托盘 3与钢背4连接。摩擦块1的正面为摩擦面。
40.安装时，将摩擦块1平放在金属托盘3上，摩擦块耳板11抵靠在金属托盘3上，然后金属压板2从上往下压紧摩擦块1的摩擦块耳板11，金属压板2将摩擦块耳板11压紧在金属托盘3上，通过紧固组件5实现金属压板2、摩擦块1和金属托盘3连接成一体；之后，再将金属托盘3与钢背4连在一起即可。抗剪凹槽12与抗剪凸块31优选为方形，二者的配合起到抗剪和防止摩擦块1转动的作用。摩擦块1优选为高耐热性、高耐磨性的碳陶复合材料，可满足高度轨道车辆制动过程中所需的稳定的摩擦系数、高耐热性、高耐磨性等要求。
41.该制动闸片，首先，通过金属压板2实现摩擦块1与金属托盘3的压接式连接，取消了现有的铆接/螺栓连接方式，作为压接部的摩擦块耳板11位于摩擦块1的外周(法兰式连接)，将紧固位置移到摩擦块1的外周，基本不占用摩擦块1的有效摩擦面积，最大利用了摩擦块 1的面积和厚度，提高了摩擦块1的利用率，延长了制动闸片使用寿命，节省了材料成本，其次，摩擦块1采用压接式连接，解决了摩擦块(尤其是碳陶复合材料的摩擦块)与连接金属的热不匹配问题，使制动过程中闸片热应力大大减弱，更加安全可靠；进一步的，摩擦块 1与金属托盘3之间设置的抗剪凸台区别现有的结构，单片摩擦块1传递更大的摩擦载荷，受力均匀，不松动，同时起到止转作用。此外，摩擦块1、金属压板2、金属托盘3三者采用紧固组件5的压接式连接使得摩擦块与金属托盘3可拆卸，方便拆装，可重复利用。
42.在具体应用实例中，摩擦块1为6至10个。本实施例中，摩擦块1优选为8个，金属压板2和金属托盘3与摩擦块1一一对应。为了散热和排屑，摩擦块1的正面设有排屑槽14。优先地，摩擦块1形状为带倒圆角的四边形。
43.本实施例中，金属压板2包括压框21和设在压框21两侧的压板耳板22，压板耳板22 位于压框21的外侧，压框21套在摩擦块1的外周，压板耳板22压在对应的摩擦块耳板11 上。
44.具体的，紧固组件5包括第一固定销柱51和第一卡簧52，第一固定销柱51设于压板耳板22上，摩擦块耳板11上设有定位孔101，金属托盘3的背面设有第一连接沉孔301，第一固定销柱51穿过定位孔101位于第一连接沉孔301内，第一固定销柱51上设有第一卡簧槽 511，第一卡簧52外套在第一卡簧槽511上并抵靠在第一连接沉孔301的沉台上，可防止第一固定销柱51脱离第一连接沉孔301，进而实现摩擦块1与金属托盘3的连接。第一卡簧52 优选为小蝶型卡簧。通过第一卡簧52和第一固定销柱51实现摩擦块1、金属压板2、金属托盘3三者弹性连接成一体，而非紧固连接，可使摩擦块1具有一定的浮动空间。
45.本实施例中，金属托盘3的背面设有球面凸块32，钢背4的正面设有球面凹槽41，球面凸块32与球面凹槽41相互配合。球面凸块32与球面凹槽41组合成一定浮动的空间，使得摩擦块1具有一定的浮动空间，从而摩擦面与制动盘贴合更紧密。
46.进一步的，球面凸块32的端部设有第二固定销柱33，钢背4的背面设有第二连接沉孔 42，第二连接沉孔42与球面凹槽41连通，第二固定销柱33穿过球面凹槽41位于第二连接沉孔42内，第二固定销柱33上设有第二卡簧槽331，第二卡簧槽331外套有第二卡簧6，第二卡簧6抵靠在第二连接沉孔42的沉台上，可防止第二固定销柱33脱离第二连接沉孔42，进而实现金属托盘3与钢背4的连接。第二卡簧6优选为大蝶型卡簧。通过第二卡簧6和第二固定销柱33实现金属托盘3与钢背4弹性连接成一体，而非紧固连接，可使金属托盘3及其上的摩擦块1具有一定的浮动空间。
47.需要说明的是，除本实施例外，也可以将抗剪凸块31设置在摩擦块1上，抗剪凹槽12 设置在金属托盘3上。进一步需要说明的是，摩擦块耳板11也可以设置大于两个，分设在摩擦块1的四周。
48.实施例2
49.如图9至图11所示，本实施例的压接式高速轨道车辆用制动闸片，与实施例1的区别仅在于：
50.本实施例中，摩擦块1正面的两侧设有带底的安装槽13，安装槽13的槽底构成上述的摩擦块耳板11，即摩擦块耳板11属于内嵌式，相应的，两个压板耳板22位于压框21的内侧。组装时，压框21套在摩擦块1的外周，压板耳板22位于对应的安装槽13内并压在摩擦块耳板11上，再通过第一固定销柱51和第一卡簧52实现压板耳板22、摩擦块耳板11、金属托盘3三者夹紧。
51.这种压接式连接，金属压板2藏在摩擦块1工的安装槽13内，无外沿，整个摩擦块1占空间更小，最大可能的增加了闸片摩擦面面积。相比与实施例1，除了具有实施例1中的压接式的所有效果，结构更为紧凑。
52.本实施例中，安装槽13为半圆形，压板耳板22的形状也为半圆形，可减少占用摩擦块 1的摩擦面。摩擦块1为碳陶方形块。
53.其余未述之处，与实施例1基本一致，此处不再赘述。
54.实施例3
55.如图12所示，本实施例的压接式高速轨道车辆用制动闸片，与实施例1的区别仅在于：
56.本实施例中，摩擦块1正面的两侧设有带底的安装槽13，安装槽13的槽底构成上述的摩擦块耳板11，即摩擦块耳板11属于内嵌式，金属压板2包括两个压板分块23，压板分块23位于对应的安装槽13内并压在摩擦块耳板11上，第一固定销柱51设在压板分块23上，通过第一固定销柱51和第一卡簧52实现连接压板分块23、摩擦块耳板11、金属托盘3三者夹紧。
57.这种压接式连接，金属压板2为分开的两个小件，加工，安装更加灵活；金属压板2藏在摩擦块1工的安装槽13内，无外沿，整个摩擦块1占空间更小，最大可能的增加了闸片摩擦面面积。相比与实施例1，除了具有实施例1中的压接式的所有效果，结构更为紧凑，相比于实施例2，省去了压框21结构更简单，成本更低。
58.本实施例中，安装槽13为半圆形，压板耳板22的形状也为半圆形，可减少占用摩擦块 1的摩擦面。摩擦块1为碳陶方形块。
59.其余未述之处，与实施例1基本一致，此处不再赘述。
60.实施例4
61.如图13所示，本实施例的压接式高速轨道车辆用制动闸片，与实施例1的区别仅在于：
62.本实施例中，摩擦块1正面的两侧设有带底的安装槽13，安装槽13的槽底构成摩擦块耳板11，即摩擦块耳板11属于内嵌式，两侧的安装槽13之间通过一排屑槽14连通，金属压板2包括压条24和设于压条24两端的两个压板分块23，压板分块23与压条24为一体成型的整体结构。压条24设于排屑槽14内，压板分块23位于对应的安装槽13内并压在摩擦块耳板11上，第一固定销柱51设在压板分块23上，通过第一固定销柱51和第一卡簧52实现连接压板分块23、摩擦块耳板11、金属托盘3三者夹紧。
63.金属压板2藏在摩擦块1工的安装槽13内，无外沿，整个摩擦块1占空间更小，最大可能的增加了闸片摩擦面面积；带连接筋(压条24)的金属压板2与摩擦块1的接触面积更大，更加牢固可靠；排屑槽14，可用于散热和排屑。
64.本实施例中，安装槽13为半圆形，压板耳板22的形状也为半圆形，可减少占用摩擦块 1的摩擦面。摩擦块1为碳陶方形块。
65.其余未述之处，与实施例1基本一致，此处不再赘述。
66.实施例5
67.如图14和图15所示，本实施例的压接式高速轨道车辆用制动闸片，与实施例1的区别仅在于：
68.本实施例的中，摩擦块1的一对侧面上分别设有安装槽13，安装槽13的槽底构成所述摩擦块耳板11，即摩擦块耳板11也属于内嵌式，安装槽13的底壁设有可供开口槽131，金属压板2包括两个独立的压板分块23，第一固定销柱51设在压板分块23上，安装时，压板分块23从侧向插设于安装槽13内，压在摩擦块耳板11上，第一固定销柱51通过开口槽131 的开口进入槽内，这样第一固定销柱51就可以与金属托盘3的背面的第一连接沉孔301连接，通过第一固定销柱51和第一卡簧52实现连接压板分块23、摩擦块耳板11、金属托盘3三者夹紧。
69.这种压接式连接，金属压板2分散的两个小件，加工，安装更加灵活；金属压板2藏在摩擦块1工的安装槽13内，安装槽13设置在摩擦块1的侧面，不需要在摩擦块1的摩擦面上开槽(或孔)，不需要占用摩擦块1的摩擦面积，最大可能的增加了闸片摩擦面面积。制动时，金属压板不与高温空气直接对流换热，温度更低，热应力更小。相比与实施例1，除了具有实施例1中的压接式的所有效果，结构更为紧凑，相比于实施例2，省去了压框21结构更简单，成本更低。
70.本实施例中，安装槽13为半圆形，压板分块23的形状也为半圆形，可减少占用摩擦块 1的摩擦面。摩擦块1为碳陶方形块。
71.其余未述之处，与实施例1基本一致，此处不再赘述。
72.虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本实用新型技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。