碟簧（Disc Spring，又称碟形弹簧、贝勒维尔弹簧）凭借其高承载能力、小变形量、紧凑结构及优异的疲劳寿命，在刹车制动系统中被广泛应用，尤其适用于对空间、可靠性和压力稳定性要求严苛的场景（如汽车、轨道交通、重型机械、航空航天等领域的制动系统）。

刹车制动系统的核心是通过摩擦力矩实现减速或停车，而碟簧的核心作用是为制动执行机构（如制动钳、制动蹄）提供稳定且可控的预紧力 / 压力，确保制动间隙补偿、压力保持或紧急制动时的动力传递。其基本工作逻辑如下：

制动触发阶段：当驾驶员踩下制动踏板（或系统接收制动信号）时，制动主缸产生液压 / 气压，推动制动推杆或活塞，压缩碟簧；

压力传递阶段：碟簧在压缩过程中储存弹性势能，同时将压力均匀传递至制动摩擦片（或制动蹄），使其与制动盘（或制动鼓）紧密贴合，产生摩擦力；

制动释放阶段：制动信号解除后，液压 / 气压消失，碟簧依靠自身弹性恢复力推动活塞 / 推杆复位，带动摩擦片与制动盘分离，消除制动拖滞；

间隙补偿功能：当摩擦片因磨损导致制动间隙增大时，碟簧的弹性变形可自动 “补偿” 间隙，确保每次制动时的压力传递效率一致，避免制动失效。

为确保碟簧在制动系统中可靠工作，需重点关注以下设计参数：

载荷与变形匹配：根据制动所需的最大压力（由制动扭矩、摩擦系数、制动盘半径计算），确定碟簧的额定载荷和工作变形量，确保在制动行程内，碟簧的压力处于 “线性稳定区间”（避免进入非线性区导致压力骤变）；

尺寸与安装方式：

尺寸：需匹配制动单元的轴向空间（碟簧厚度）和径向空间（碟簧外径），避免与活塞、壳体干涉；

安装方式：单个碟簧承载不足时，可采用 “叠合”（同向叠放，增加变形量）或 “对合”（反向叠放，增加承载能力），制动系统中多为 “对合” 安装（需保证多组碟簧受力均匀）；

材料与表面处理：

材料：优先选择60Si2MnA、50CrVA等弹簧钢（耐疲劳、高强度），或高温场景（如制动盘附近）选用Inconel 合金（耐温 600℃以上）；

表面处理：必须进行磷化、镀锌、达克罗（Dacromet） 等防锈处理（制动系统易接触水、油污，避免碟簧锈蚀导致载荷衰减）；

疲劳寿命验证：制动系统需频繁工作（如乘用车制动次数可达百万次以上），设计时需通过有限元分析（FEA）和台架试验，验证碟簧在额定载荷下的疲劳寿命（通常要求≥100 万次循环无断裂）。

应用注意事项（避免失效风险）

避免过载使用：碟簧的工作载荷不得超过其极限载荷（通常为额定载荷的 1.5 倍），否则会导致碟簧永久变形（失去弹性），引发制动压力不足；

控制工作温度：制动过程中摩擦片会产生高温（可达 300-800℃），需确保碟簧与制动盘 / 摩擦片之间有隔热结构（如隔热垫片、金属隔套），避免碟簧因高温退火（硬度下降、载荷衰减）；

定期维护检查：

检查碟簧是否有裂纹、锈蚀（尤其是边缘和接触面）；

测量碟簧的自由高度（若高度降低超过 5%，说明已产生永久变形，需更换）；

清洁碟簧接触面（避免油污、杂质导致受力不均，引发偏磨）。

碟簧凭借 “小体积、大承载、高可靠” 的特性，已成为刹车制动系统中 “压力控制与安全保障” 的核心部件，尤其在对安全性要求极高的轨道交通、重型机械领域，碟簧的 “失效保护” 功能（如气压失效时的紧急制动）更是不可替代。在设计和应用中，需严格匹配载荷、控制温度、做好维护，才能充分发挥其性能优势，确保制动系统的稳定与安全。