[發明專利]一種梯度多孔金屬橡膠制動盤及其工作方法

有效

• 申請號: 202110648397.5
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113236692B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 吳乙萬;程湖;白鴻柏;湯宇;王燃;霍博琛
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: F16D65/12
• 分類號: F16D65/12;F16D65/847
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 謝曉德;蔡學俊

本發明涉及一種梯度多孔金屬橡膠制動盤，包括夾設在兩片制動盤本體之間的多孔金屬散熱件，多孔金屬散熱件為梯度多孔金屬橡膠，梯度多孔金屬橡膠從中心至邊緣的孔隙度不斷增大，以抑制渦流擴大的趨勢。不同車速下，制動盤通風流道內存在渦流現象，而空氣在渦流區域流速較低，不利于制動盤的對流換熱；并且制動盤的渦流區域從中心至邊緣呈不斷擴大的趨勢，本發明采用梯度多孔金屬橡膠，從中心至邊緣的孔隙度不斷增大，以抑制渦流擴大的趨勢。

技術領域

本發明涉及一種梯度多孔金屬橡膠制動盤及其工作方法，涉及車輛技術領域。

背景技術

隨著高速列車、汽車的速度不斷提升，其安全性能備受關注，而制動性能是極其重要的一點。在制動過程中，列車、汽車的動能主要通過制動器中的制動盤與摩擦襯片間的摩擦作用轉換成內能，使制動盤與摩擦襯片的溫度急劇升高，而過高的溫度會使制動器產生熱衰退現象，甚至會導致制動失效。因此，制動盤的散熱問題決定了制動器制動效能恒定性。

大量研究表明，制動產生的高溫以及溫度在制動盤上分布不均會導致制動磨損以及失效，制動產生的熱應力場可能導致制動盤的低周疲勞、破裂等后果。為解決這些問題，需采用多孔結構引發強制的對流空氣流來達到降溫的目的。

發明內容

鑒于現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提供一種梯度多孔金屬橡膠制動盤及其工作方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種梯度多孔金屬橡膠制動盤，包括夾設在兩片制動盤本體之間的多孔金屬散熱件，多孔金屬散熱件為梯度多孔金屬橡膠，梯度多孔金屬橡膠從中心至邊緣的孔隙度不斷增大，以抑制渦流擴大的趨勢。

優選的，多孔金屬散熱件的投影面積與所述制動盤本體的軸線方向上的投影面積一致。

優選的，梯度多孔金屬橡膠的孔隙度為10%~90%。

優選的，多孔金屬散熱件包含自外往內依次同軸設置的輕質高孔隙率金屬橡膠環、中孔隙率金屬橡膠環、低孔隙率金屬橡膠環，使其夾在上摩擦盤、下摩擦盤之間，梯度多孔結構不僅限制了渦流現象，還提高了熱傳遞。

優選的，多孔金屬散熱件包含自外往內依次同軸設置的大扇形高孔隙率金屬橡膠環組、大扇形低孔隙率金屬橡膠環組，大扇形高孔隙率金屬橡膠環組由多個輕質的大扇形高孔隙率金屬橡膠環組成，大扇形低孔隙率金屬橡膠環組由多個輕質的大扇形低孔隙率金屬橡膠環組成，使其夾在上摩擦盤、下摩擦盤之間，多孔金屬散熱件具有很強的抗壓能力，在制動時承受頻繁的高壓應力。

優選的，多孔金屬散熱件包含自外往內依次同軸設置的高孔隙率小扇形金屬橡膠環組、中孔隙率小扇形金屬橡膠環組、低孔隙率小扇形金屬橡膠環組，高孔隙率小扇形金屬橡膠環組由多個輕質的高孔隙率小扇形金屬橡膠組成，中孔隙率小扇形金屬橡膠環組由多個輕質的中孔隙率小扇形金屬橡膠組成，低孔隙率小扇形金屬橡膠環組由多個輕質的低孔隙率小扇形金屬橡膠組成，其中多個高孔隙率小扇形金屬橡膠環向間隔設置，多個中孔隙率小扇形金屬橡膠環向間隔設置，多個低孔隙率小扇形金屬橡膠環向間隔設置，使其夾在上摩擦盤、下摩擦盤之間；多個高孔隙率小扇形金屬橡膠、中孔隙率小扇形金屬橡膠、低孔隙率小扇形金屬橡膠數量相同且一一對應。

優選的，多孔金屬散熱件包含自外往內依次同軸設置的多圈圓柱金屬橡膠環組，圓柱金屬橡膠環組均由多個輕質的圓柱金屬橡膠環向間隔組成，自內而外的多圈圓柱金屬橡膠環組孔隙度不斷增大。

一種梯度多孔金屬橡膠制動盤的工作方法，按以下步驟進行：采用梯度多孔金屬橡膠，從中心至邊緣的孔隙度不斷增大，以抑制渦流擴大的趨勢；通過調整改變梯度多孔金屬橡膠內部金屬絲的空隙大小、孔隙分布、孔隙率以及多孔金屬橡膠的布置方式：不同的入口角、出口角、金屬橡膠直徑及數量，獲得合適的梯度孔隙度；將傳統結構中空氣的二維流動轉化為三維混合流動，從而產生徑向和周向熱量傳遞，進而減小最小化徑向和周向溫度梯度。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：