标准地铁车辆用新型制动摩擦副设计与试验研究

结合标准地铁摩擦副安装接口要求和车辆制动参数，通过方案设计、计算校核和试验验证等方式开展新型轻量化制动摩擦副的设计与试验研究，论证新型轻量化制动摩擦副在标准地铁车辆上的适用性和制动匹配性。新型轻量化制动摩擦副中的闸片采用合成材料，制动盘采用铝基复合材料，并利用搅拌摩擦成型技术制备。通过仿真分析对制动盘热容量进行计算校核，同时基于VDI 2230标准对制动盘紧固件安全系数进行计算校核，结果显示铝基复合材料制动盘热容量与紧固件连接安全系数均满足相关标准要求。通过对新型制动摩擦副开展相关试验，铝基复合材料制动盘和合成闸片的物理和力学性能均能满足标准地铁规定要求；铝基复合材料制动盘与紧固件连接安全可靠，满足振动冲击试验标准要求。已完成的制动摩擦副全尺寸制动动力台架试验结果显示，摩擦副的平均摩擦因数稳定、闸片磨耗量小、制动盘温升小、制动噪声低，摩擦副具有良好的匹配性。根据校核分析和试验结果，新型制动摩擦副满足标准地铁车辆制动需求，可进行推广使用。     

合成闸片匹配钢质制动盘的热衰退试验研究

文章为研究合成闸片在动车组上应用的可行性,开展了合成闸片匹配钢质制动盘热衰退试验研究。试验在1∶1盘形动力试验台上进行,测试相同试验工况下,合成闸片和粉末冶金闸片匹配铸钢制动盘的热衰退性能。试验研究表明,由于既有合成闸片抗热衰退较弱,限制了车辆在长大坡道上的运行速度,因而不适合在较高速度等级下的应用。既有合成闸片若不改进材料性能,尚无法替代粉末冶金闸片,开发新型合成闸片要提高耐热性能。     

高寒动车组粉末冶金闸片研制

针对冬季冰雪天气CRH380B型高寒动车组制动盘易发生划伤的实际情况,对制动盘异常划伤原因进行研究,优化闸片结构,设计出适用于冬季的大间隙粉末冶金闸片。干燥及冰雪工况的1∶1制动动力试验结果显示,新研制闸片瞬时摩擦系数平稳、平均摩擦系数符合既有车辆要求,与其对偶的制动盘摩擦面状态良好;装有大间隙粉末冶金闸片的整车紧急制动试验结果显示,制动初速度200 km/h纯空气紧急制动距离为1 525 m,小于2 000 m评价指标要求,制动初速度300 km/h纯空气紧急制动距离为3 711 m,小于3 800 m评价指标要求;正线载客运营结果表明,大间隙粉末冶金闸片对改善高寒地区冬季动车组运营中出现的制动盘异常划伤问题有较好的效果。     

时速250 km速度等级城际动车组用制动盘和闸片的研发

基于国内某时速250 km速度等级的城际动车组平台，开展了动车组用制动盘和闸片的研制。按照动车组用制动盘和闸片技术条件和标准的要求，对制动盘和闸片进行了方案设计，制动盘的金相组织、力学性能、内部缺陷和表面缺陷等均满足技术要求；通过制动盘热负荷计算，制动盘在最高制动初速度下的连续两次紧急制动工况下的最高温度未超过制动盘的许用温度；最后通过1∶1制动动力试验及疲劳试验，测试制动盘在不同制动工况下的最高温度，考核制动盘的疲劳性能并验证制动盘和闸片的匹配性，试验结果均满足相关技术条件和标准的要求。研制的制动盘和闸片在国内某时速250 km速度等级的城际动车组上历经2年时间完成了60万km的运用考核，期间经历了雨雪、风沙、高温和重载等复杂运用工况的考验，运用情况良好。     

弹性盘型制动闸片装置振动特性研究

设计了一种新型的具有弹性的盘型制动闸片装置,建立了低速的轨道车辆弹性盘型制动的数学模型,与无弹性的制动闸片进行了单轴制动特性的动态仿真比较。仿真结果表明,具有弹性的闸片制动时同样能够保证车辆的制动性能;在制动盘或闸片摩擦面有缺陷时,弹性闸片能有效降低闸片与制动盘间摩擦力引起的振动。该设计为盘型制动系统的设计及分析提供了新的思路。     

关于提高制动盘镟修质量的研究

东日本铁路公司郡山综合车辆中心根据经过镟修的制动盘导致制动闸片磨耗量增加的现象,深入开展分析、调查,结果了解到经该中心镟修(削正)了的制动盘其表面粗糙度比新品制动盘大些。而且,经过现车上制动闸片磨耗量调查,得知制动盘表面粗糙度越高,闸片的磨耗量越大。介绍了为减轻闸片磨耗所采取的措施以及降低镟修制动盘表面粗糙度的研究成果。     

密炼技术在轨道交通合成闸片及闸瓦生产上的应用

轨道交通合成闸片和制动盘在高速制动时会产生局部温度过高的热点现象,严重时制动盘会产生热裂纹,这种现象的产生是由于轨道交通盘式制动器夹紧力较小,闸片不易与制动盘贴合,采用压缩模量较小的闸片材料可以有效地解决这一问题。采用密炼工艺制作合成闸片样件,同时采用干法混料工艺制作对比样件,并对两类样件的压缩性能和惯性台架试验后制动盘的表面状况进行对比,结果表明,采用密炼工艺生产合成闸片可以有效地解决制动盘局部热点现象。     

160km/h及以上速度等级客运机车制动盘和闸片的开发及试验研究

以HX_D1D型机车为平台,展开对客运机车制动盘和闸片的技术研究,并开发了适合160 km/h及以上速度等级客运电力机车的铸钢制动盘和粉末冶金闸片。经过大量的1:1型式试验验证,其满足相关的技术要求。装车考核结果显示,机车铸钢制动盘和粉末冶金闸片完全满足160 km/h及以上速度等级客运电力机车的实际使用要求。     

制动时温升的处理

本文就车辆摩擦制动时的温升,介绍了发热引起车轮、闸片等的龟裂、破损的危害性。针对制动盘和闸片的温升,介绍了若干解决措施。     

闸片结构对制动盘温度场及热应力场的影响

制动盘表面温度和应力的分布关系到制动盘的寿命,而制动闸片的结构是影响制动盘表面温度和应力的关键因素。利用有限元软件,建立了闸片结构与制动盘温度场及热应力场分布的关系,并提出了与闸片结构和摩擦功率密切相关的结构因子的概念,摩擦面积和摩擦速度增加都将增加结构因子。模拟计算表明,随结构因子的增加,表面温度及热应力增加,结构因子的波动程度决定了热应力。减小结构因子变化的范围则可改善制动盘热应力的分布。结构因子的提出为改善制动盘温度场及应力场提供了参考依据,对闸片结构的设计具有指导意义。