[发明专利]一种高利用率的压接式高速轨道车辆用制动闸片

说明书

本发明公开了一种高利用率的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，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，金属托盘与钢背连接，摩擦块为碳陶复合材料。本发明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，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，采用压接式连接，解决了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。

技术领域

本发明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

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。

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。

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。

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。

发明内容

本发明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。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：