一种刹车片的制作方法

1.本实用新型涉及风力发电机组技术领域，特别是涉及一种刹车片。


背景技术：

2.现有技术的刹车片采用带螺纹的金属探针检测其磨损程度，外部电路通过导线连接到带螺纹的金属探针上，带螺纹的金属探针旋进偏航刹车片的螺纹孔中，当达到偏航刹车片磨损厚度极限值时，负极接通，外部电路发出电压信号，以此检测刹车片磨损厚度。
3.但是，旋入刹车片的金属探头，用于检测刹车片磨损厚度电气信号，存在以下问题：
4.仅适用于偏航刹车片，无法适用于高速轴刹车片。以双馈型机组为例，因风机高速轴刹车动作时刹车片与刹车盘之间相对角速度在7200
°ꢀ‑
10800
°
/s，当刹车片磨损至金属探头部位时，在制动过程中可能对刹车盘造成损伤；
5.金属探头旋入刹车片螺孔的安装方式对刹车片安装有影响，以某型 2.0mw双馈型风电机组为例，偏航刹车片由金属背板与有机材料组成，总厚度为21mm，金属背板用于连接液压缸，有机材料用于接触刹车盘制动，有机材料总厚度为9mm，当厚度低于2mm时即为磨损严重需更换。金属探头在的组装过程，当金属探头长度过高，高于金属垫板时，会影响刹车片与液压缸的连接安装，当金属探头过短(2～9mm)时，很难通过螺纹调节所需设定值。且部分型号刹车卡钳金属背板位于卡钳内部，无法将电信号接线由金属背板顶部引出。
6.绝大多数刹车片的磨损材料为有机材料，但部分厂家刹车片的磨损材料为金属基，带电信号的金属探针无法有效工作，通用性不强。
7.综上所述，如何有效地解决刹车片磨损厚度不易检测的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的是提供一种刹车片，该刹车片可通过磨损检测单元判断刹车片磨损状态，以便及时更换刹车片，结构简单，易于实施，判断准确。
9.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：
10.一种刹车片，包括金属背板层、叠放至所述金属背板层下表面的有机材料层，所述金属背板层和有机材料层在边缘处预留有至少一个孔洞，所述孔洞的下端贯穿有机材料层的下表面，所述孔洞在金属背板层和有机材料层的侧面具有开口；还包括安装于所述孔洞内的磨损检测单元，所述磨损检测单元包括碳棒、一端连接于碳棒上端用于外部电路连接的引出线以及浇筑于孔洞和碳棒之间的硫酸钙，其中至少一根碳棒为极限磨损厚度碳棒，所述极限磨损厚度碳棒的下端面与有机材料层的预设极限磨损厚度平齐。
11.优选地，所述孔洞的上端到达金属背板层且未穿出金属背板层的上表面，所述碳棒的上端面顶于金属背板层上。
12.优选地，所述金属背板层在孔洞顶部设置有绝缘层，所述碳棒的上端面和引出线
顶于绝缘层上。
13.优选地，所述硫酸钙的下端面与碳棒的下端面平齐。
14.优选地，至少一根碳棒为告警磨损厚度碳棒，其下端面与有机材料层的预设预警磨损厚度平齐。
15.优选地，所述极限磨损厚度碳棒和告警磨损厚度碳棒置于不同孔洞内。
16.优选地，所述孔洞设置于金属背板层和有机材料层的边角处。
17.优选地，所述孔洞的截面形状为优弧弓形。
18.优选地，所述孔洞与碳棒之间的最小间隙与碳棒的直径尺寸相等。
19.优选地，所述孔洞的内壁和碳棒的外壁均经过粗糙处理。
20.本实用新型所提供的刹车片，包括金属背板层、有机材料层和磨损检测单元，有机材料层叠放至金属背板层的下表面，金属背板层和有机材料层在边缘处预留有至少一个孔洞，金属背板层和有机材料层为石墨、尼龙等烧结而成，孔洞在烧结过程中成型。孔洞的下端贯穿有机材料层的下表面，孔洞在金属背板层和有机材料层的侧面具有开口，便于引出线引出。
21.磨损检测单元安装于孔洞内，磨损检测单元包括碳棒、引出线以及硫酸钙，碳棒需具有一定长度，引出线的一端连接于碳棒上端，一端经硫酸钙包裹引出至刹车片结构外用于外部电路连接，也就是连接电气信号回路。硫酸钙浇筑于孔洞和碳棒之间，硫酸钙水溶液中加入带引出线的碳棒形式一体倒模制成，硫酸钙包裹碳棒及引出线，使碳棒及引出线处于对地绝缘状态，硫酸钙易于倒模，易于与刹车片结构相连。
22.其中至少一根碳棒为极限磨损厚度碳棒，极限磨损厚度碳棒的下端面与有机材料层的预设极限磨损厚度平齐。工作时，刹车片有机层正常磨损，此时磨损检测单元的碳棒不磨损，有机材料层是从下向上磨损，当达到一定磨损程度时，碳棒与刹车大盘接触，0v接地，此时引出线及碳棒上所带 24vdc信号导通，外部信号继电器动作，信号继电器辅助回路24vdc输入plc di接口，可通过程序判断刹车片磨损状态，风机后台告警，以便指导运维人员及时更换刹车片。
23.应用本技术实施例所提供的技术方案，刹车片具有孔洞，磨损检测单元安装于孔洞内，利用硫酸钙水溶液中加入带引出线的碳棒形式一体倒模制成，通过碳棒磨损情况判断刹车片磨损状态；因硫酸钙、碳棒均具有较好的稳定性，且硬度较低，适用于风机高速轴刹车片磨损检测；刹车片具有通用性，当刹车片安装于卡钳后，金属背板上表面完全进入卡钳内部，刹车片需具有现场更换的便捷性，不增加过多设定流程，同时需兼顾经济性。
附图说明
24.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
25.图1为本实用新型中一种具体实施方式所提供的刹车片的结构示意图；
26.图2为图1中金属背板层和有机材料层的结构示意图；
27.图3为图1中磨损检测单元的结构示意图；
28.图4为孔洞的截面图。
29.附图中标记如下：
30.金属背板层1、有机材料层2、碳棒3、硫酸钙4、引出线5、孔洞6。
具体实施方式
31.本实用新型的目的是提供一种刹车片，该刹车片可通过磨损检测单元判断刹车片磨损状态，以便及时更换刹车片，结构简单，易于实施，判断准确。
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.请参考图1至图4，图1为本实用新型中一种具体实施方式所提供的刹车片的结构示意图；图2为图1中金属背板层和有机材料层的结构示意图；
34.图3为图1中磨损检测单元的结构示意图；图4为孔洞的截面图。
35.在一种具体实施方式中，本实用新型所提供的刹车片，包括金属背板层1、叠放至金属背板层1下表面的有机材料层2，金属背板层1和有机材料层2在边缘处预留有至少一个孔洞6，孔洞6的下端贯穿有机材料层2的下表面，孔洞6在金属背板层1和有机材料层2的侧面具有开口；还包括安装于孔洞6内的磨损检测单元，磨损检测单元包括碳棒3、一端连接于碳棒3上端用于外部电路连接的引出线5以及浇筑于孔洞6和碳棒3之间的硫酸钙4，其中至少一根碳棒3为极限磨损厚度碳棒3，极限磨损厚度碳棒 3的下端面与有机材料层2的预设极限磨损厚度平齐。
36.上述结构中，刹车片包括金属背板层1、有机材料层2和磨损检测单元，有机材料层2叠放至金属背板层1的下表面，金属背板层1和有机材料层2 在边缘处预留有至少一个孔洞6，金属背板层1和有机材料层2为石墨、尼龙等烧结而成，孔洞6在烧结过程中成型。孔洞6的下端贯穿有机材料层2 的下表面，孔洞6在金属背板层1和有机材料层2的侧面具有开口，便于引出线5引出。
37.磨损检测单元安装于孔洞6内，磨损检测单元包括碳棒3、引出线5以及硫酸钙4，碳棒3需具有一定长度，引出线5的一端连接于碳棒3上端，一端经硫酸钙4包裹引出至刹车片结构外用于外部电路连接，也就是连接电气信号回路。硫酸钙4浇筑于孔洞6和碳棒3之间，硫酸钙4水溶液中加入带引出线5的碳棒3形式一体倒模制成，硫酸钙4包裹碳棒3及引出线5，使碳棒3及引出线5处于对地绝缘状态，硫酸钙4易于倒模，易于与刹车片结构相连。
38.其中至少一根碳棒3为极限磨损厚度碳棒3，极限磨损厚度碳棒3的下端面与有机材料层2的预设极限磨损厚度平齐。工作时，刹车片有机层正常磨损，此时磨损检测单元的碳棒3不磨损，有机材料层2是从下向上磨损，当达到一定磨损程度时，碳棒3与刹车大盘接触，举例说明有机材料层2是从下向上由9mm向2mm磨损，当磨损至厚度2mm时要有信号动作，此时2mm为碳棒3的最下端。由于引出线5接入的0v接地，碳棒3与刹车大盘接触后，信号传送至外部电路。具体地说信号继电器线圈回路接通，信号继电器常开触点接通，将信号送出对应plc中，可通过程序判断刹车片磨损状态，以便及时更换刹车片。
39.应用本技术实施例所提供的技术方案，刹车片具有孔洞6，磨损检测单元安装于孔
洞6内，利用硫酸钙4水溶液中加入带引出线5的碳棒3形式一体倒模制成，通过碳棒3磨损情况判断刹车片磨损状态；因硫酸钙4、碳棒3均具有较好的稳定性，且硬度较低，适用于风机高速轴刹车片磨损检测；刹车片具有通用性，当刹车片安装于卡钳后，金属背板上表面完全进入卡钳内部，刹车片需具有现场更换的便捷性，不增加过多设定流程，同时需兼顾经济性。
40.需要说明的是，碳棒3为绝缘体，可为磨损检测单元的正常工作提供绝缘，可适用于部分“金属基”磨损材料的刹车片，也针对磨损材料电阻率较高的刹车片中碳棒3与金属背板之间的绝缘；碳棒3易加工生产，水溶液倒模即可与刹车片结合，可将碳棒3及信号引出线5与刹车片一同倒模即可；碳棒3磨损后产生的颗粒物与磨损材料磨损后产生的颗粒物类似，且因硬度较低，不会对刹车大盘造成损伤。
41.并且，在制动力时，滑石粉是增加摩擦力的，石膏粉末虽与滑石粉不同，但石膏粉末颗粒直径是大于粉尘的，且正常刹车片有机材料磨损后也会产生极细碳粉，在风机刹车100bar左右的压力下，粉末无法进入刹车片与刹车盘接触面，均会由刹车片边缘推出。为降低此类不可控风险，也可优化石膏外壳，如有机材料层2厚度为9mm，磨损临界值2mm，修正值3mm，即碳棒3伸入有机材料层2长度为3mm，此时石膏外壳可做成4mm，以减少在刹车片在正常工作时石膏粉末影响。
42.在上述各个具体实施例的基础上，孔洞6的上端到达金属背板层1且未穿出金属背板层1的上表面，也就是孔洞6的上端未贯穿金属背板。金属背板具有完整板面，尽量不影响刹车片的整体强度。
43.同时，碳棒3的上端面顶于金属背板层1上，金属背板为碳棒3和硫酸钙4提供纵向支撑力，增加磨损检测单元在刹车片上的稳固性。
44.优选地，金属背板层1在孔洞6顶部设置有绝缘层，绝缘层可以是在金属背板上喷涂绝缘漆，也可以是在金属背板安装绝缘板，此时碳棒3的上端面及引出线5顶于绝缘层上，碳棒3的上端及引出线5连接，在硫酸钙4水溶液倒模时，绝缘层可以进一步增加碳棒3末端及引出线5与金属背板的绝缘可靠性。
45.当然，还可以优化碳棒3，在碳棒3的上端设置绝缘帽，绝缘帽顶于金属背板上，绝缘帽也可以增加碳棒3末端及引出线5与金属背板的绝缘可靠性。
46.另一种较为可靠的实施例中，在上述任意一个实施例的基础之上，硫酸钙4的下端面与碳棒3的下端面平齐。工作时，刹车片有机层正常磨损，此时磨损检测单元不磨损，当达到一定磨损程度时，碳棒3与刹车大盘接触，在整个过程中，硫酸钙4与刹车大盘不磨损或者磨损较少，减少以减少在刹车片在正常工作时硫酸钙4粉末影响。
47.另一种较为可靠的实施例中，在上述任意一个实施例的基础之上，至少一根碳棒3为告警磨损厚度碳棒3，其下端面与有机材料层2的预设预警磨损厚度平齐，告警磨损厚度碳棒3的下端面比极限磨损厚度碳棒3的下端面距离刹车大盘近。工作时，刹车片有机层正常磨损，当达到一定磨损程度时，告警磨损厚度碳棒3先于极限磨损厚度碳棒3与刹车大盘接触，告警信号先于极限信号发送至外部电路，先发出刹车片磨损告警，提前提醒工作人员即将到达刹车片磨损严重停机，使工作人员做好准备工作。之后极限磨损厚度碳棒3与刹车大盘接触，发出刹车片磨损严重停机信号，保证及时准确停机。同时具有告警磨损厚度碳棒3和极限磨损厚度碳棒3，发出刹车片磨损告警刹车和片磨损严重停机信号，通过碳棒3长度
判断刹车片磨损状态，具有多级保护作用。
48.上述极限磨损厚度碳棒3和告警磨损厚度碳棒3的设置方式包括至少两种方案，第一种情况中，极限磨损厚度碳棒3和告警磨损厚度碳棒3内置于一个孔洞6内，减少孔洞6数量，工作量减少；孔洞6体积相对较大，易于加工。
49.第二种情况中，极限磨损厚度碳棒3和告警磨损厚度碳棒3分别设置于不同孔洞6内，极限磨损厚度碳棒3和告警磨损厚度碳棒3独立设置，连接方便，减少相互干扰。
50.另一种较为可靠的实施例中，在上述任意一个实施例的基础之上，由于金属背板上有多个液压缸受力点，即刹车片中部为应力最集中部位，将孔洞6设置于金属背板层1和有机材料层2的边角处，可减少对刹车片强度影响；并且孔洞6设置在边角可方便信号引出线5接出。
51.金属背板层1和有机材料层2的具有四个角，孔洞6优选选择设置于靠近塔筒中心处的2个角，其次选择靠近塔筒壁的2个角。
52.需要说明的是，当金属背板足够厚，不存在边角磨损较轻情况，即使有，为消除检测厚度影响，可提高边角值，比如边角值由2mm提升至3mm。
53.在上述各个具体实施例的基础上，孔洞6的截面形状为优弧弓形，图4 所示，也就是孔洞6截面形状为圆柱状在金属背板层1和有机材料层2的侧壁具有开口，刹车片上的孔洞6类似半月形，为圆柱形孔洞6，硫酸钙4 碳棒3外壳是圆柱状的，孔洞6对碳棒3的包裹性较好，增加连接强度，连接更加可靠；同时磨损检测单元基本完全固定，稳定性较好。
54.需要说明的是，偏航刹车片动作时因偏航速度很低，动作时间短，刚性结构强，刹车距离短，刹车片与刹车大盘之间不存在多余振动；高速轴在刹车片边角，孔洞6优选采用优弧弓形。
55.当然，孔洞6的截面形状为优弧弓形只是一种优选的实施方式，并不是唯一的，也能做长方体切角设计，基本不增加刹车片制作成本，后续的检测单元进行倒模即可，相比于在角周围做个圆柱形洞，制作过程简单无难度，制作成本较低。
56.需要说明的是，孔洞6的形状不受限制，可以根据具体使用情况的不同自行设定，不论是圆柱状或棱柱状孔洞6，侧面都不能被刹车片完全包裹住，要给信号线留出位置。
57.在上述各个具体实施例的基础上，孔洞6与碳棒3之间的最小间隙与碳棒3的直径尺寸相等，优选地，孔洞6与碳棒3之间的最小间隙为碳棒3 的直径的2-4倍，间隙较大，可以浇筑较多的硫酸钙4，保证孔洞6与碳棒 3之间的连接强度；同时，结构紧凑，尽量降低对刹车片的强度影响。
58.在上述各个具体实施例的基础上，磨损检测单元与刹车片结合采用硫酸钙4水溶液倒模，可在制作时在孔洞6的内壁和碳棒3的外壁等接触面做粗糙处理，以增加硫酸钙4水溶液凝固后与刹车片的附着力，提高结合牢固可靠性。
59.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
60.以上对本实用新型所提供的刹车片进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实
用新型权利要求的保护范围内。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。