高速动车组粉末冶金闸片研制及试验研究

时速350km/h高速列车在紧急制动过程中将产生巨大的热负荷,制动过程中闸片的瞬时温度将达到900℃以上,在此极端工况下普通的闸片材料将难以胜任。根据UIC标准相关要求,结合中国高速列车的运用特点,研制出一种性能优良的高速列车铜基粉末冶金闸片,经大量试验研究分析最终证明所研制高速动车组粉末冶金闸片摩擦性能优良、导热性、耐磨性好,对制动盘无损伤,满足350km/h高速列车制动系统相关需求。     

高速动车组用铸钢制动盘试验分析

对研制的250km/h动车组用铸钢制动盘进行了盘体材料的金相组织试验、力学性能试验和热物理性能试验,还进行了制动盘1∶1制动动力试验、疲劳试验和60万km载客运用考核。     

CR200J动力集中电动车组拖车铸钢制动盘研究与开发

在现有25T型客车铸铁制动盘的技术基础上,结合近年来在铸钢盘体材料研究方面的新成果,研制适用于CR200J动力集中电动车组拖车(包括控制车)的铸钢制动盘,以提升电动车组的制动性能和运用安全性,保证电动车组长期、高效服役。经盘体铸钢材料研究、制动盘结构研究、热容量仿真计算、1:1制动动力性能试验及1 000次以上的疲劳试验,表明新研制的合金铸钢制动盘能够满足速度160/km速度等级、轴重18t以下车辆的制动要求,并经电动车组现车综合试验和20万km以上运用考核,新研制的铸钢制动盘运用状态良好,能够满足CR200J动力集中电动车组运用要求。     

200km/h城际动车组制动与热负荷性能

根据200km/h城际动车组制动系统的总体技术要求,制订出了制动力的分配原则,合理设计出车辆减速度曲线,并对城际动车组在紧急工况及模拟线路运营工况下,对闸片材料及制动盘配置下制动摩擦副的热容量进行仿真计算分析,满足了动车组在运营条件下满足热负荷要求。     

不同工况对制动闸片摩擦性能的影响

针对高速列车制动系统运行条件,采用1︰1制动动力试验台模拟低温造雪环境,进行不同制动压力和不同制动初速度下有无残砂或制动盘有碎屑的紧急制动试验,以及低温造雪环境下初速度250km/h不同制动低压力的持续制动试验。测试闸片的平均摩擦系数和制动过程中盘面的最高温度,并观察制动盘和闸片的表面状态。结果表明,紧急制动不同工况下,闸片的平均摩擦系数随着制动压力和制动初速度的升高呈曲折升高趋势,盘面最高温度也不断升高并在初速度160 km/h时趋于一致;无残砂工况下,连续致密的摩擦膜在制动初速度80km/h时形成,有残砂或制动盘有碎屑工况下在制动初速度120km/h时形成。低压持续制动时,闸片平均摩擦系数和制动盘表面温度受接触面带冰膜的摩擦膜影响。     

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。     

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。     

动车组粉末冶金闸片摩擦性能试验研究

对批量运用的3种进口和国产粉末冶金闸片的摩擦性能进行对比试验,并对测得的平均摩擦系数进行分析研究,发现闸片压力、制动初速度和初始温度会对闸片的摩擦系数产生影响。根据该研究成果,在评价某种闸片性能优劣时,可以重点考核其在低压力、低速和高温初始条件下摩擦系数的稳定性。最终,挑选闸片A作为装车闸片,该闸片完成60万km载客运用考核后,制动盘摩擦面没有出现热斑、划伤、热裂纹等不良现象,闸片摩擦块状态良好,没有出现掉块等异常现象,证明该闸片可以满足250 km/h动车组使用要求。研究成果可以为今后修订闸片标准提供参考。     

时速350km标准动车组粉末冶金闸片的研究

根据时速350 km"复兴号"中国标准动车组现车车况及国内使用环境多样性的特点对闸片进行配方和结构设计研究。主要研究了闸片配方中各组元成分对制动性能的影响,制动闸片的制备工艺和试验验证技术,以及装车考核中闸片的实际运用状况等。结果表明:研制的粉末冶金闸片摩擦因数稳定、耐磨性能优异、抗热衰退性好、可靠性高,满足运行使用要求。     

城际动车组总体技术设计

围绕城际动车组的定位与功能,阐明了设计原则,对城际动车组顶层技术指标进行研究,重点论述了车辆限界、车辆供电、速度等级、载客量、轴重、牵引制动等总体技术设计,介绍了CINOVA技术平台城际动车组型谱、城际动车组研制以及30万km运用考核情况。     

动车组粉末冶金闸片研制

根据动车组制动系统对闸片的要求,研制动车组粉末冶金闸片.动车组制动系统要求闸片应具有耐磨、耐热及摩擦系数稳定等性能.因此研制的闸片:摩擦材料以铜基为主要成分,含有铁、二硫化钼、镍、钨、石墨及其他化学成分,通过材料选配,用正交设计方法优化得到各化学成分的含量;采用弹性结构;运用粉末冶金摩擦材料生产工艺进行生产.1:1制动台架试验结果表明:闸片摩擦系数稳定,制动盘温升不超过500℃,磨耗量小于0.35 cm3·MJ-1,对制动盘无不良损伤现象,闸片的各项性能指标优良,符合UIC标准,能够满足动车组制动系统的技术要求;闸片的成本优势比较明显,可以批量生产.     

时速350 km动车组用锻钢制动盘的开发

通过提升现有锻钢制动盘的材料及性能,改善制动盘结构设计,研发了适用于时速350 km动车组的锻钢制动盘。通过热容量仿真及一系列试验验证,所研制的锻钢制动盘满足时速350 km动车组的运用要求,可以与铸钢制动盘实现对等替换。     

高速动车组用制动盘的研究

通过选材试验和改进结构设计,研制的高速动车组制动盘材料的常温及高温下机械性能较好、热膨胀系数较小、热传导系数较高并且锻造工艺性能好.高速动车组制动盘与粉末冶金闸片相匹配的摩擦副,其摩擦制动性能良好,安全可靠性较高,能满足200 km/h和300 km/h高速动车组的运行要求,可以在200 km/h和300 km/h高速动车组上装车试运行.     

基于兰新线长大坡道动车组制动盘热仿真分析

制动盘是动车组制动系统的关键部件。电制动发挥异常时,在长大坡道线路上运营动车组对制动盘热负荷是一个严峻考验,因此研究动车组制动盘在长大坡道服役时温升情况对于分析整个制动系统的可靠性及安全性具有重要的意义。基于CRH5G动车组制动盘在兰新线军马场站-民乐站长大坡道线路上运用实际情况,建立了制动盘的三维模型及有限元网格模型,进行了军马场站-民乐站长大坡道调速制动及进站停车制动状态下的有限元热分析和试验验证。理论仿真结果得到了制动盘在长大坡道上最高温升为629℃,在室内1:1制动动力实验台上对相同工况进行试验验证,室内台架试验结果的最高温度为576℃,均高于UIC541-3-2010规定550℃的正常最大工作温度。为了提高动车组制动盘及闸片使用可靠性,建议在电制动异常情况下对动车组在长大坡道线路上的限速运营进行研究。     

时速350公里长编标准动车组在京沈客专完成整车专项型式试验

正5根据中国铁路总公司统一安排,中车长客股份公司研制的首列时速350 km长编标准动车组(CR400BF-A-5048)已完成铁科院环线静态160 km等级以下和京沈客专沈阳西站至朝阳站间正线时速350 km等级试验。经过2个月努力,车辆完成了包括动力学、弓网、牵引制动、空气动力学和噪声等共计28项型式试验,最高试验达到时速389 km,所有试验结论均符合试验大纲要求。时速350 km长编标准动车组于2月27日从中车长客     

时速250km城际动车组保持制动方案设计

对时速250km城际动车组保持制动方案设计进行了说明;通过计算和试验,证明保持制动的能力满足设计要求,并在综合分析的基础上,制定了合理可靠的控制逻辑。     

高速列车铝基复合材料制动盘及其闸片的研制

采用移动坩埚式喷射共沉积技术及其装置以及大型环件楔形压制致密化技术成功地制备了高速列车用Al-20%Si/SiCp复合材料制动盘,通过自行研制的MM-1000摩擦磨损试验机,探索出了与之配副的摩擦材料配方,采用共混改性及二次压制技术制备出了制动盘用半金属树脂基复合材料闸片。制动盘及其闸片进行了1:1台架实验,试验模拟轴重21t、制动最高时速200km。实验结果表明:摩擦系数基本上在0.35￣0.38之间;闸片磨耗量为0.18 g/MJ;制动曲线平稳;制动过程无火花、烟尘、气味等。表明在紧急制动(干态)、常用制动(干态)、常用制动(加水)、坡道和静摩擦等方面均达到了很好的效果,基本上达到了装车试运用的要求。     

380km/h高速列车轮装制动盘研制

综合分析研究了380km/h高速列车制动盘的结构、材料化学成分及力学性能,得到满足制动盘技术要求的低合金铸钢材料及循环对称散热筋结构。热应力计算结果表明紧急制动过程中最大热应力为448MPa,小于材料的屈服极限。首次针对高速列车制动盘提出并实施了1 000次11制动动力台b架疲劳试验,疲劳试验表明制动盘摩擦面没有出现热斑、热裂纹等不良状况。初速度为420km/h紧急制动工况下热成像测试显示制动盘表面温度分布比较均匀,制动盘摩擦面最高温度为608℃,满足380km/h高速列车基础制动技术条件要求。     

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。     

250km/h动车组国产化材料轮对的研制

介绍250 km/h动车组转向架车轮、车轴、制动盘及轮对的结构特点,分析所采用材料与国外常用材料的化学成分、力学性能、疲劳性能、机械性能、冲击试验性能等方面的不同,并进行正线试验。正线试验结果表明,自主化研制的轮对完全能够满足250 km/h速度的要求。