專利名稱：用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及盤式制動裝置，尤其涉及一種用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的鐵路系統(tǒng)中的列車均設(shè)置有制動系統(tǒng)，常見的高速列車制動系統(tǒng)的執(zhí)行單元即制動裝置包括制動盤和間片，該制動盤和間片分別設(shè)置在高速列車的每一車廂的車輪結(jié)構(gòu)上，以便接收制動系統(tǒng)的制動指令對車輪產(chǎn)生制動力。然而，隨著列車運行速度的提高，其動能急劇增加，制動系統(tǒng)的制動盤和閘片在制動時產(chǎn)生較大的熱量，現(xiàn)有技術(shù)中只能通過制動盤的熱傳遞進行散熱，由此使得制動裝置的制動盤、閘片極易損傷，導(dǎo)致列車事故發(fā)生幾率提高。為解決上述制動盤和閘片之間的散熱問題，公開號為CN101493127A的發(fā)明專利申請公開了一種銅基粉末冶金高速閘片，其中銅基粉末冶金高速閘片又鋼背、剎車塊、骨架、燕尾塊、彈性墊片和鉚釘構(gòu)成，其具有機械強度高，導(dǎo)熱性好，耐熱性好，抗熱衰減性能強，使用壽命長等優(yōu)點，進而有效解決制動裝置的制動盤和閘片之間散熱的問題。上述專利申請中的銅基粉末冶金高速閘片帶來的問題是，在高速列車制動過程中該閘片難以承受較大熱負(fù)荷和交變應(yīng)力共同作用的惡劣工況，進而易于使閘片摩擦塊產(chǎn)生偏摩等不良現(xiàn)象。而在實際的列車運行時，閘片摩擦塊的掉塊、偏摩等缺陷可導(dǎo)致高速列車制動失效或加快失效，不僅浪費成本，且導(dǎo)致高速列車出現(xiàn)較多的事故。為此，如何使閘片能夠有效散熱且能夠提高使用壽命成為當(dāng)前需要解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，該閘片能夠承受較高的熱負(fù)荷， 且能夠減少閘片中摩擦塊的偏磨現(xiàn)象，使得相對應(yīng)的制動盤的摩擦面受力均勻，提高了制動系統(tǒng)的制動效率。本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，包括整體結(jié)構(gòu)的第一鋼背，該第一鋼背上方設(shè)置有一個以上間隔開的摩擦塊；其中，每一摩擦塊和所述第一鋼背之間設(shè)置有第二鋼背，且所述第二鋼背的中間區(qū)域具有朝向第一鋼背的凸起部；且該凸起部上用于安裝固定銷一端的第二安裝孔，以及，所述第一鋼背上接觸第二鋼背的一側(cè)設(shè)有凹部，該凹部與所述凸起部相配合，且該凹部上設(shè)有所述固定銷自由穿設(shè)第一鋼背的第一安裝孔；在所述第一鋼背上且背離所述第二鋼背的一側(cè)設(shè)有卡接所述固定銷另一端的卡簧，且卡簧位于所述第一鋼背內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明還提供一種制動裝置，包括閘片托，該閘片托具有圓柱，其中，還包括本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，所述閘片托的圓柱用于頂住所述閘片。
另外，本發(fā)明還提供一種軌道交通車輛，包括車輪，和本發(fā)明中的制動裝置，該制動裝置安裝于所述車輪上。本發(fā)明的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，該閘片能夠承受較高的熱負(fù)荷，即采用銅基材料制備較快的傳遞熱量，使得制動盤和間片之間的散熱效率提高；進一步地，采用球面體形狀的第二剛背與固定銷相結(jié)合的結(jié)構(gòu)能夠減少閘片中摩擦塊的偏磨現(xiàn)象，且使得與閘片配合的制動盤的摩擦面受力均勻，以有效減少制動盤熱裂紋的產(chǎn)生，進而提高了制動系統(tǒng)的制動效率。相應(yīng)地，采用上述間片的制動裝置和高速列車的生產(chǎn)成本降低，提高了高速列車的運營效率。


為了更清楚地說明本發(fā)明或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A為本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片實施例的剖視圖；圖2B為本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片實施例的部分剖視圖；圖3為本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片實施例的試驗一數(shù)據(jù)曲線圖；圖4為本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片實施例的試驗二數(shù)據(jù)曲線圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。參考圖1、圖2A和圖2B所示，圖1示出了本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2A示出了本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片實施例的剖視圖；圖2B示出了本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片實施例的部分剖視圖；其中，本實施例中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片包括一體結(jié)構(gòu)或整體結(jié)構(gòu)的第一鋼背1， 該第一鋼背1上方設(shè)置有一個以上間隔開的摩擦塊2 ；每一摩擦塊2和第一鋼背1之間設(shè)置有第二鋼背3，且第二鋼背3的中間區(qū)域具有朝向第一鋼背1的凸起部8 ；且該凸起部8上用于安裝固定銷4 一端的第二安裝孔9，以及，所述第一鋼背1上接觸第二鋼背3的一側(cè)設(shè)有凹部10，該凹部10與凸起部8相配合，且該凹部10上設(shè)有固定銷4自由穿設(shè)第一鋼背1 的第一安裝孔11 ；在第一鋼背1上背離第二鋼背3的一側(cè)設(shè)有卡接固定銷4另一端的卡簧 5，且卡簧5位于第一鋼背1內(nèi)。本實施例中的閘片采用具有球面體形狀凸起部的第二剛背與固定銷相結(jié)合的結(jié)構(gòu)能夠減少閘片中摩擦塊的偏磨現(xiàn)象，且使得與閘片配合的制動盤的摩擦面受力均勻，以有效減少制動盤熱裂紋的產(chǎn)生，進而提高了制動效率。通常使用的第一鋼背的形狀為現(xiàn)有中的形狀，其為整體連接的結(jié)構(gòu)，由此可保證制備閘片的結(jié)構(gòu)簡單。當(dāng)然，上述凸起部優(yōu)選使用球面體形狀，以及第一安裝孔、第二安裝孔優(yōu)選采用圓形，進而較好的配合固定銷的形狀。另外，上述的第二鋼背3和凸起部8是一體結(jié)構(gòu)制備的， 且凹部10和第一鋼背也可以通過模具一體結(jié)構(gòu)制備。優(yōu)選地，本實施例中的摩擦塊為實心的六邊形、四邊形或五變形等結(jié)構(gòu)，其只要滿足使其摩擦塊與第二鋼背連接的表面能夠比較平整即可，進而可保證摩擦塊和第二鋼背能夠較好的燒結(jié)在一起。當(dāng)然，該摩擦塊上還可設(shè)置有摩擦限位標(biāo)記，以使本實施例中的制動系統(tǒng)能夠較好安全的使用。進一步地，摩擦塊2、第二鋼背3與固定銷4的一端燒結(jié)為一體結(jié)構(gòu)，即通過高溫加壓燒結(jié)將固定銷、摩擦塊和第二鋼背連為一體以組成的最小摩擦單元， 該最小摩擦單元與第一鋼背1的第一安裝孔之間可以相對運動。也就是說，最小摩擦單元的固定銷可在第一安裝孔中可自由轉(zhuǎn)動和上下運動，有利于閘片和制動盤之間的接觸面積最大化從而提高制動裝置的制動效率。另外，上述摩擦塊上設(shè)置摩擦限位標(biāo)記，以有效保證維護人員維護和檢修閘片，進而可較好的降低列車的危險系數(shù)。上述閘片損傷時，可直接更換最小摩擦單元即可實現(xiàn)閘片的重新使用，以便有效降低列車的運營成本。需要說明的是，固定銷4連接卡簧5的一端位于第一鋼背1內(nèi)，以有效的使閘片安裝于制動裝置中。在圖2A和圖2B中顯示的第一鋼背1設(shè)置卡簧5的一面可先設(shè)有放置卡簧5的凹槽，進而再采用卡簧5卡接固定銷，使卡簧5位于第一鋼背1的凹槽內(nèi)，保證卡簧 5和固定銷4均不伸出于第一鋼背1的外面，有利于閘片和閘片托的較好配合。當(dāng)然，上述閘片中相鄰摩擦塊2下方的第二鋼背3之間設(shè)置有間隙，即相鄰的第二鋼背3之間設(shè)置有間隙，該間隙可以為2-4mm，以便于在制動裝置產(chǎn)生較多的熱量時，通過各摩擦塊之間的間隙較好的散熱，進而使制動裝置較好的冷卻。另外，第二剛背的凸起部與第一鋼背的凹部10配合有利于解除摩擦塊與第一鋼背的面積最大化，有利于摩擦塊上的溫度以較快的速度傳遞給散熱性能更好的第一鋼背，從而使閘片在制動過程中起到最大限度的釋放制動所產(chǎn)生的熱能的目的。另外，在本實施例中，為使制動裝置的閘片較好的散熱，該閘片的第二鋼背3優(yōu)選使用導(dǎo)熱性能好的金屬材料制備，以便使間片產(chǎn)生的熱量可以迅速傳遞至第一鋼背進行釋放，進而減輕較大熱負(fù)荷對制動盤的熱沖擊。為進一步使較大熱負(fù)荷對制動盤的不良影響降至最低，閘片的摩擦塊材料采用機械性能及熱學(xué)性能優(yōu)良的銅基粉末冶金材料，本實施例中的摩擦塊選取的材料可包括銅粉、二硫化鉬、鎳粉、鎢粉、石墨粉、錫粉、二氧化硅、氧化鋁或鐵粉等。舉例說明摩擦塊的采用的材料(重量百分比包括銅粉50-65、二硫化鉬3-6、鎳粉5-10、鎢粉2-6、石墨粉8-14，錫粉3-6、二氧化硅2-6，氧化鋁2-5等，優(yōu)選的余量可采用鐵粉。本實施例中可以選擇上述任一組分進行配比，以形成較好具有耐熱性能的摩擦塊。上述金屬基體選用銅合金，其主要是具有足夠高的熔點，耐熱強度和熱穩(wěn)定性以及在工作溫度范圍內(nèi)高的塑性變形抗力，進而可以保證摩擦塊材料高的熱容量和導(dǎo)熱性。 在金屬銅基體中優(yōu)選加入熱容量高的合金元素(鉬、釩、錳等)，以提高材料的比熱容，適應(yīng)高速列車制動時時吸入高熱的元素有鎳、鉻、錳、鉬、釩等，它們可以大大提高熱容量和耐磨性。進一步，為調(diào)節(jié)摩擦塊材料成分中的粘結(jié)程度，以減小或完全消除粘結(jié)和卡滯，促使摩擦平穩(wěn)、減小表面磨損，可優(yōu)選采用多元硫化物復(fù)合，磨擦?xí)r生成高溫潤滑膜，以便在補償固體潤滑劑的影響及在不損害摩擦表面的前提下增加滑動的阻力，可以有效保護制動盤不受傷害。
由此，上述閘片的摩擦塊以銅基為主要成分，另外還含有鐵、二硫化鉬、鎳、鎢、石墨及其他化學(xué)成分，但不含鉛粉等污染性原材料，摩擦塊材料配方重量百分比的范圍可參照上述說明。與現(xiàn)有技術(shù)中的閘片中的摩擦塊相比，本實施例中的閘片的熱容量大，熱能釋放快，交換性能好，制動時閘片與制動盤的溫度升高值基本一致，降低了閘片或制動盤由熱應(yīng)力梯度原因產(chǎn)生的熱裂紋，提高了閘片或制動盤的使用壽命。當(dāng)然，上述摩擦塊還可以采用的以下材料制備，具體的摩擦塊的材料(重量百分比)包括銅粉50-70、鉍粉2-5、粉粒石墨5-11、氮化硼1-4、錫粉4-8、鉻粉1-5、鈦粉1-5、 鎳粉2-6、鐵粉3-8、三氧化二鋁2-6、二氧化硅3-8、鋯英石2_7。以下通過兩個實現(xiàn)數(shù)據(jù)詳細說明上述閘片的測試結(jié)果。如圖3和圖4所示，圖3 示出了本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片實施例的試驗一數(shù)據(jù)曲線圖；圖4示出了本發(fā)明中的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片實施例的試驗二數(shù)據(jù)曲線圖。圖3和圖4的橫坐標(biāo)均為列車的停車速度，單位km/h ；其縱坐標(biāo)為列車車輪的瞬時摩擦系數(shù)。另外，圖3中曲線所示的實施例中的試驗一數(shù)據(jù)和圖4中曲線所示的實施例中的試驗二數(shù)據(jù)所包括的摩擦塊的材料選擇、配比、瞬時摩擦系數(shù)、平均摩擦系數(shù)、磨耗量等可參照如下的表1和表2說明。表1顯示的是試驗一和試驗二提供的摩擦塊的配方成分，表2顯示的是采用表1 中成分的摩擦塊所制成的閘片的平均摩擦系數(shù)及磨耗量。表1閘片摩擦塊材料化學(xué)成分范圍(wt. % )
權(quán)利要求
1.一種用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，包括整體結(jié)構(gòu)的第一鋼背，該第一鋼背上方設(shè)置有一個以上間隔開的摩擦塊；其特征在于，每一摩擦塊和所述第一鋼背之間設(shè)置有第二鋼背，且所述第二鋼背的中間區(qū)域具有朝向第一鋼背的凸起部；且該凸起部上用于安裝固定銷一端的第二安裝孔，以及，所述第一鋼背上接觸第二鋼背的一側(cè)設(shè)有凹部，該凹部與所述凸起部相配合，且該凹部上設(shè)有所述固定銷自由穿設(shè)第一鋼背的第一安裝孔；在所述第一鋼背上且背離所述第二鋼背的一側(cè)設(shè)有卡接所述固定銷另一端的卡簧，且卡簧位于所述第一鋼背內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，其特征在于，所述摩擦塊上設(shè)置有摩擦限位標(biāo)記。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，其特征在于，所述摩擦塊、第二鋼背與固定銷的一端燒結(jié)為一體結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，其特征在于，相鄰摩擦塊分別連接的第二鋼背之間設(shè)置有間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，其特征在于，所述固定銷連接卡簧的一端位于所述第一鋼背內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，其特征在于，所述摩擦塊采用的材料(重量百分比)包括銅粉50-65、二硫化鉬3-6、鎳粉5-10、鎢粉2_6、石墨粉 8-14，錫粉3-6、二氧化硅2-6和氧化鋁2-5。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，其特征在于，所述摩擦塊采用的材料和重量百分比為銅粉50-70、鉍粉2-5、粉粒石墨5-11、氮化硼1_4、錫粉4_8、鉻粉1-5、鈦粉1-5、鎳粉2-6、鐵粉3-8、三氧化二鋁2_6、二氧化硅3_8、鋯英石2_7。
8.一種制動裝置，包括閘片托，該閘片托具有圓柱，其特征在于，還包括如上權(quán)利要求 1至7任一項所述的用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，所述閘片托的圓柱用于頂住所述閘片。
9.一種軌道交通車輛，包括車輪，其特征在于，還包括權(quán)利要求8所述的制動裝置，該制動裝置安裝于所述車輪上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于高速列車制動系統(tǒng)的閘片，包括整體結(jié)構(gòu)的第一鋼背，該第一鋼背上方設(shè)置有一個以上間隔開的摩擦塊；每一摩擦塊和所述第一鋼背之間設(shè)置有第二鋼背，且所述第二鋼背的中間區(qū)域具有朝向第一鋼背的凸起部；且該凸起部上用于安裝固定銷一端的第二安裝孔，以及，所述第一鋼背上接觸第二鋼背的一側(cè)設(shè)有凹部，該凹部與所述凸起部相配合，且該凹部上設(shè)有所述固定銷自由穿設(shè)第一鋼背的第一安裝孔；在所述第一鋼背上且背離所述第二鋼背的一側(cè)設(shè)有卡接所述固定銷另一端的卡簧，且卡簧位于所述第一鋼背內(nèi)。上述閘片能夠承受較高的熱負(fù)荷，且能夠減少閘片中摩擦塊的偏磨現(xiàn)象，使得相對應(yīng)的制動盤的摩擦面受力均勻，提高了制動效率。
文檔編號F16D69/04GK102261409SQ20111009774
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者李和平, 李繼山, 焦標(biāo)強, 韓曉輝 申請人:中國鐵道科學(xué)研究院機車車輛研究所, 鐵道部運輸局