一种航空机轮组合式刹车盘
阅读说明：本技术 一种航空机轮组合式刹车盘 (Combined brake disc of aircraft wheel ) 是由 张万顺 王学锋 邓倩 娄金涛 孟帅 李硕 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：一种航空机轮组合式刹车盘,包括压紧盘组件、动盘组件和静盘组件。压紧盘组件、动盘组件和静盘组件中的刹车片均包括碳/碳刹车片和碳/陶刹车片,并将各碳/碳刹车片和碳/陶刹车片按规律间隔排布。在排布时,以M代表碳/碳刹车片,以N代表碳/陶刹车片。压紧盘组件中,碳/碳刹车片和碳/陶刹车片的排布方式为MNMN…；在静盘组件中,碳/碳刹车片和碳/陶刹车片的排布方式为MNNMNN…；在动盘组件中,碳/碳刹车片和碳/陶刹车片的排布方式为MMNMMN…。本发明将各刹车盘组件中不同材质刹车片按照不同数量比例配装,以弥补各刹车盘刹车力矩的不足,平衡单一摩擦材料的刹车盘在使用过程中存在的问题,使刹车力矩整体平稳。(The utility model provides an aircraft wheel combination formula brake disc, includes gland plate subassembly, driving disk subassembly and quiet dish subassembly. The brake pads in the pressure disc assembly, the movable disc assembly and the static disc assembly comprise carbon/carbon brake pads and carbon/ceramic brake pads, and the carbon/carbon brake pads and the carbon/ceramic brake pads are arranged at regular intervals. When the brake pad is arranged, M represents a carbon/carbon brake pad, and N represents a carbon/ceramic brake pad. In the compact disc assembly, the arrangement mode of the carbon/carbon brake pad and the carbon/ceramic brake pad is MNMN …; in the static disc assembly, the arrangement mode of the carbon/carbon brake pad and the carbon/ceramic brake pad is MNNMNN …; in the rotor assembly, the carbon/carbon brake pads and the carbon/ceramic brake pads are arranged in the manner of MMNMMN …. The brake pads made of different materials in each brake disc component are assembled according to different quantity proportions so as to make up the defect of braking torque of each brake disc, balance the problems of the brake disc made of a single friction material in the using process and enable the braking torque to be stable as a whole.)
技术领域
本发明涉及飞机刹车制动领域，具体是一种由块状刹车片组成的航空机轮刹车盘。
背景技术
飞机刹车机轮包括机轮组件和刹车装置，机轮组件与刹车装置一起装于飞机主起落架轴上。机轮组件主要用于承担飞机重量，支撑飞机；刹车装置主要用于飞机的制动。刹车装置主要由汽缸座、活塞组件、刹车壳体、压紧盘组件、动盘组件、静盘、承压盘、钢承压盘等组成。飞机刹车时，刹车液压油在刹车压力作用下，进入汽缸座，推动活塞沿轴向移动，压紧盘压紧静盘、承压盘和随机轮转动的动盘，各刹车盘通过摩擦面的摩擦产生刹车力矩，使机轮制动。
现有刹车装置中的刹车盘种类包括：钢制刹车盘组件：刹车盘的摩擦部分为粉末冶金材料；碳/碳刹车盘组件：刹车盘由碳/碳复合材料沉积成一个整体刹车片；碳/陶刹车盘组件，刹车盘由碳/陶复合材料沉积成一个整体刹车片。
目前整体式刹车盘摩擦面多使用碳/碳复合材料或碳/陶复合材料，但整体沉积成型的刹车盘各有优缺点：碳/碳复合材料的刹车盘刹车力矩特点为前高后低、低速段拖尾，见图1，外场使用高速段打滑、低速段刹车疲软。碳/陶复合材料的刹车盘刹车力矩特点为前低后高、低速段力矩变化率大，见图2，外场使用低速段刹车灵敏、飞机容易出现点头现象，低速刹车振动问题。
目前整体式刹车盘存在初始摩擦时，刹车力矩满足要求，在使用后期，摩擦力矩降低，且磨损加快的现象。主要原因为整体式刹车盘沉积时，内外密度、摩擦材料不均匀导致。
在专利号为CN20755465U的实用新型中提出了一种航空机轮钢刹车盘动盘，将8～12个扇形块通过分别位于各扇形块两端的外圆弧表面上均有径向凸出的凸耳。所述的各扇形块的两个侧表面分别与其他扇形块的侧表面连接。在连接所述扇形块时，由两个相邻的扇形块端头的凸耳之间形成凹槽，在各凹槽内分别通过铆钉安装有键槽，通过该键槽将各扇形块之间连接组合，构成了环形的航空机轮钢刹车盘动盘。该实用新型中采用钢盘，钢盘具有密度大的特点，与新研飞机要求的重量轻相矛盾。该实用新型中各扇形块的两个侧表面分别与其他扇形块的侧表面连接，若一个扇形块的安装出现问题，会影响整体刹车盘的稳定性。
在某型机中使用了一种钢制刹车盘组件，由静盘组件、动盘组件、压紧盘组件、承压盘组件构成，每个组件均由骨架、扇形块和铆钉组成。扇形块均为粉末冶金材料，粉末冶金刹车片存在重量大、寿命短、摩擦系数稳定性差和高温下易产生变形和粘接的不足。
发明内容
为克服现有技术中存在的刹车盘刹车力矩特点为前高后低、低速段拖尾，以及重量大、寿命短、摩擦系数稳定性差和高温下易产生变形和粘接的不足，本发明提出了一种航空机轮组合式刹车盘。
本发明包括压紧盘组件、动盘组件和静盘组件，以件压紧盘组件--动盘组件--静盘组件--动盘组件--静盘组件--动盘组件的顺序依次相贴，安装在刹车装置的刹车壳体上，并使压紧盘组件和静盘组件内圆周键槽与刹车壳体凸键配合，从而固定静盘组件的周向位置；所述动盘组件能够随机轮转动。
本发明的技术特征在于：所述压紧盘组件、动盘组件和静盘组件以1件压紧盘组件--1件动盘组件--1件静盘组件--1件动盘组件--1件静盘组件--1件动盘组件--1件压紧盘组件的顺序依次排布。压紧盘组件、动盘组件及静盘组件中的刹车片均包括碳/碳刹车片和碳/陶刹车片，并将各碳/碳刹车片和碳/陶刹车片按规律间隔排布。在排布时，以M代表碳/碳刹车片，以N代表碳/陶刹车片。压紧盘组件中，碳/碳刹车片和碳/陶刹车片的排布方式为MNMN…；在静盘组件中，碳/碳刹车片和碳/陶刹车片的排布方式为MNNMNN…；在动盘组件中，碳/碳刹车片和碳/陶刹车片的排布方式为MMNMMN…。
所述压紧盘组件包括1个压紧盘骨架和多个压紧盘刹车片。所述压紧盘刹车片中碳/碳刹车片与碳/陶刹车片的比例为1:1。所述压紧盘骨架的内圆周表面均布有用于与刹车壳体凸键配合的键槽。各所述压紧盘刹车片分别固定在所述压紧盘骨架的一个表面。
压紧盘骨架盘面直径为392mm的分度圆和直径308mm的分度圆上各均布有各刹车片的安装通孔；每组通孔对称分布在所述键槽的两侧；位于该键槽同一侧通孔的中心线与键槽周向对称线之间的夹角均为4.5°。
所述静盘组件2包括1个静盘骨架和多个静盘刹车片7。所述静盘骨架内圆周表面均布有多个键槽。所述静盘刹车片中碳/碳刹车片M与碳/陶刹车片N的比例为1:2。所述多个静形刹车片均分为两组，分别安装在该静盘骨架的两个表面，并使分别位于该静盘骨架两个表面的各碳/碳车片位置相对应，位于该静盘骨架两个表面的各碳/陶车片位置相对应。
所述静盘骨架盘面直径为392mm的分度圆上和直径为308mm的分度圆上分别均布有多组用于固定各刹车片的通孔；每组的2个通孔对称分布在所述键槽的两侧；每组中的两个通孔的中心距为25mm。
所述动盘组件包括1个动盘骨架和多个动盘刹车片。在所述动盘骨架的外圆周表面均布有多个键槽。所述动盘刹车片中碳/碳刹车片与碳/陶刹车片的比例为2:1。将各所述动盘刹车片均分为两组，分别安装在该动盘骨架的两个表面，并使分别位于该动盘骨架不同表面的各动盘刹车片的位置相对应。分别位于该动盘骨架两个表面的各碳/碳车片位置相对应，位于该动盘骨架两个表面的各碳/陶车片位置相对应。
在所述动盘骨架盘面直径为382mm和直径为310mm的分度圆上各均布有多个用于固定各刹车片的通孔。
所述各动盘刹车片两侧边之间的夹角为24°。所述刹车盘组件的总重量为16.5kg。
本发明将各刹车盘组件中不同材质刹车片按照不同数量比例配装，以弥补各刹车盘刹车力矩的不足，使刹车力矩整体平稳，平衡单一摩擦材料的刹车盘在使用过程中存在的问题。
本发明中仅包括静盘组件、动盘组件和压紧盘组件，无承压盘。各所述组件中刹车片均由碳/碳复合刹车片和碳/陶复合刹车片按比例组成。所述碳/碳复合刹车片具有重量轻、比强度高、比热大的优点，但存在前期刹车力矩大后期刹车力矩小的不足。碳/陶复合刹车片具有重量轻、比强度高、比热大、机械性能稳定的优点，但存在前期刹车力矩小后期刹车力矩大的不足。因此将碳/碳复合刹车片与碳/陶复合刹车片两种不同材质的刹车片按比例混合使用后，能够平衡两种刹车材料的摩擦特性，保持刹车力矩处于平稳的状态。
与现有技术相比较，本发明提出的块状刹车片组成的航空机轮刹车盘结构具有以下特点：
本发明采用不同刹车材料，通过调整碳/碳、碳/陶刹车片的比例，克服了碳/碳刹车盘刹车力矩前高后低即前期刹车力矩大后期刹车力矩小的缺陷(图1所示)和碳/陶刹车盘前低后高即前期刹车力矩小后期刹车力矩大的缺陷(图2所示)，使整体刹车盘的刹车力矩前后保持同等水平即前期、后期刹车力矩平稳，降低刹车力矩波动性，提高刹车盘性能稳定性，见图3。
本发明中的刹车盘摩擦面为多个小块式刹车片组合而成，刹车片通过铆钉固定于骨架上，骨架将刹车片隔开，相当于缓冲垫，可以避免90％的因整体式刹车盘直接传递刹车力矩，无缓冲垫缓冲导致的刹车振动问题。
本发明在相同刹车盘工艺沉积的条件下，因其采用小体积、小面积、小厚度的分块式刹车片，更易于保证刹车片内部和外部的渗透材料，密度等参数一致。根据具体刹车片的大小，块状刹车片组成的航空机轮刹车盘可保证85％～95％的刹车盘在使用后期的摩擦力矩、磨损速度与初期一致。
本发明以拼装刹车片的方式整合成刹车盘，刹车片沉积完成后，能够保证最小化的后期加工，避免大面积的整体刹车盘机加工及其加工过程中摩擦面平面度不易保证的问题，降低刹车盘的加工难度，并减小机加对刹车片摩擦性能的影响，提高了刹车盘的加工质量。
本发明块状刹车片组成的航空机轮刹车盘结构，采用的刹车片为分块式，并使各刹车片与刹车盘骨架之间的连接点位于该刹车片的盘面上，有利于刹车盘整体尺寸的控制。在使用过程中，若某个刹车盘刹车片存在不可修复的损伤，无需更换整套刹车片，仅更换损坏刹车片，单次更换可减少80％～97％资源浪费，节约维修成本，提高经济性。
本发明采用的刹车片的体积小、面积小，能够有效提高渗透率，保证刹车片内外材料，密度等参数一致。
附图说明
图1是碳/碳刹车盘的刹车力矩曲线特征。
图2是碳/陶刹车盘的刹车力矩曲线特征。
图3是碳/碳与碳/陶刹车片按比例搭配后刹车力矩曲线特征。
图4是刹车盘组件的结构示意图。
图5是压紧盘组件的结构示意图；其中，图5a是主视图，图5b是图5a的左视图。
图6是压紧盘骨架的结构示意图；其中，图6a是主视图，图6b是图6a的侧视图。
图7是压紧盘刹车片的结构示意图；其中，图7a是主视图，图7b是图7a的侧视图。
图8是静盘组件的结构示意图；其中，图8a是主视图，图8b是图8a的侧视图。
图9是静盘骨架的结构示意图；其中，图9a是主视图，图9b是图9a的侧视图。
图10是静盘刹车片的结构示意图；其中，图10a是主视图，图10b是图10a中A-A剖面的示意图。
图11是动盘组件的结构示意图；其中，图11a是主视图，图11b是图11a的侧视图。
图12是动盘骨架的结构示意图；其中，图12a是主视图，图12b是图12a的侧视图。
图13是动盘刹车片的结构示意图；其中，图13a是主视图，图13b是图13a的侧视图。
图中：1.压紧盘组件；2.静盘组件；3.动盘组件；4.压紧盘骨架；5压紧盘刹车片；6铆钉；7静盘刹车片；8.静盘骨架；9.动盘骨架；10.动盘刹车片。
具体实施方式
实施例1
本实施例是用于某型刹车装置的刹车盘组件，如图4所示，刹车盘组件包括2个压紧盘组件1、3个动盘组件2及2个静盘组件3。所述刹车盘组件以1件压紧盘组件--1件动盘组件--1件静盘组件--1件动盘组件--1件静盘组件--1件动盘组件--1件压紧盘组件的顺序依次相贴，安装在刹车装置的刹车壳体上，并使压紧盘组件和静盘组件内圆周键槽与刹车壳体凸键配合，从而固定静盘组件的周向位置；所述动盘组件能够随机轮转动。本实施例中的静盘骨架、动盘骨架、压紧盘骨架均选用GH4169高温合金材料。压紧盘组件、动盘组件及静盘组件中的刹车片均包括碳/碳刹车片和碳/陶刹车片，并将各碳/碳刹车片和碳/陶刹车片按规律间隔排布。刹车盘组件的总重量为16.5kg。
在排布时，以M代表碳/碳刹车片，以N代表碳/陶刹车片。压紧盘组件中，碳/碳刹车片和碳/陶刹车片的排布方式为MNMN…；在静盘组件中，碳/碳刹车片和碳/陶刹车片的排布方式为MNNMNN…；在动盘组件中，碳/碳刹车片和碳/陶刹车片的排布方式为MMNMMN…。
如图5所示，所述压紧盘组件1包括1个压紧盘骨架4和10个压紧盘刹车片5。所述压紧盘骨架外径为410mm，内径为260mm，厚度为6mm。在所述压紧盘骨架的内圆周表面均布有10个用于与刹车壳体凸键配合的键槽，各键槽的宽度为14mm，深度为12.5mm。在压紧盘骨架盘面直径为392mm的分度圆和直径308mm的分度圆上各均布10组通孔，用于固定各刹车片；每组的2个直径6mm的通孔对称分布在所述键槽的两侧，用于固定各刹车片；位于该键槽同一侧通孔的中心线与键槽周向对称线之间的夹角均为4.5°。
所述压紧盘刹车片中，5片为碳/碳刹车片，5片为碳/陶刹车片。各所述压紧盘刹车片的外半径为204.5mm，内半径为145mm，厚度为7mm；各压紧盘刹车片两侧边的夹角均为36°。各所述压紧盘刹车片分别通过铆钉固定在所述压紧盘骨架4的一面，并以MNMN…的方式排布。
如图8所示，所述静盘组件2包括1个静盘骨架8和30个静盘刹车片7。所述静盘骨架的外径为410mm，内径为260mm，厚度为4.5mm。在所述静盘骨架内圆周表面均布有15个键槽，各键槽的宽度为12mm，深度为12.5mm。在该静盘骨架8盘面直径为392mm的分度圆上均布15组通孔用于固定各刹车片；每组的2个通孔对称分布在所述键槽的两侧；所述每组中的两个通孔的中心距为40mm。在所述静盘骨架盘面直径为308mm的分度圆上均布15组用于与刹车壳体凸键配合的的通孔；各通孔的直径为6mm；每组的2个通孔对称分布在键槽两侧，每组中的两个通孔的中心距为25mm。
所述静盘刹车片为扇形，外表面为弧面，该弧面的外径为200mm；扇形片两侧边之间的夹角为22.5°；该刹车片内表面为平面，该平面距离外圆周弧面顶点为62mm。各刹车片的厚度为7mm。所述30个静盘刹车片中，10片为碳/碳刹车片，20片为碳/陶刹车片。装配时，将该30片静形刹车片均分为两组，分别安装在该静盘骨架8的两个表面，并使分别位于该静盘骨架不同表面的各静盘刹车片的位置相对应。在所述两组静盘刹车片中，分别有5片碳/碳刹车片和10片碳/陶车片；以MNNMNN…的方式排布各碳/碳刹车片和碳/陶刹车片，并使分别位于该静盘骨架8两个表面的各碳/碳车片位置相对应，位于该静盘骨架两个表面的各碳/陶车片位置相对应。
如图11所示，所述动盘组件3包括1个动盘骨架9和30个动盘刹车片10。所述动盘骨架为圆盘形，外径为448mm，内径为282mm，厚度为4.5mm。在所述动盘骨架9的外圆周表面均布有9个键槽，该键槽的宽度为20mm，深度为12mm。在动盘骨架盘面直径为382mm和直径为310mm的分度圆上各均布15个用于固定各刹车片的通孔，各通孔的直径为6mm。各所述动盘刹车片的外圆表面的半径为200mm的弧面，两侧边之间的夹角为24°；各动盘刹车片内表面为平面，该平面距离外圆周弧面顶点为65mm。各动盘刹车片厚度为7mm。
所述30个动盘刹车片10中，20片为碳/碳刹车片，10片为碳/陶刹车片。装配时，将该30片动盘刹车片均分为两组，分别安装在该动盘骨架9的两个表面，并使分别位于该动盘骨架不同表面的各动盘刹车片的位置相对应。在所述两组动盘刹车片中，分别有10片碳/碳刹车片和5片碳/陶刹车片；以MMNMMN…的方式排布所述各碳/碳刹车片和碳/陶刹车片。分别位于该动盘骨架9两个表面的各碳/碳车片位置相对应，位于该动盘骨架两个表面的各碳/陶车片位置相对应。
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