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。     

高速动车组制动摩擦副匹配性试验研究

随着越来越多的高速动车组闸片和制动盘投入使用,新开发的闸片和制动盘构成的摩擦副是否匹配,成为一个亟待解决的问题。采用1∶1制动动力试验台对高速动车组制动摩擦副在同种工况下的摩擦性能进行了对比测试研究,比较了3种工况下,同一闸片与不同制动盘匹配摩擦性能的差异。利用统计学分析方法对测试的摩擦系数进行了详细分析,指出两种摩擦副的匹配性优劣以及是否可以互换。本文的研究方法对于分析制动摩擦副匹配性提供了借鉴。     

一种有效降低闸片制动温度和制动噪声的新途径

通过对摩擦制动温度及制动噪声的理论研究,调整摩擦材料配方和工艺,成功研制了一种新型微孔性复合闸片,这种闸片具有微孔型结构,且微孔为通孔,可以有效解决散热问题,从而降低制动温度,制动盘无热斑、龟裂和剥落等损伤现象,同时降低制动噪声,磨耗优于进口闸片,减少了对空气中粉尘的排放,更有利于环保。     

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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

基于摩擦功率法的列车制动盘瞬态温度场分析

针对在已有的制动盘瞬态温度场模拟中,摩擦表面摩擦生热热流密度的计算没有考虑摩擦热流在摩擦面上分布的差异,提出用摩擦功率法及摩擦副周向接触长度确定制动盘摩擦面摩擦生热热流密度的方法。根据温度场分析时的载荷和边界条件,建立制动初速200 km.h-1条件下列车紧急制动过程中制动盘瞬态温度场的有限元模型并进行数值分析,结果表明:在制动过程中,制动盘高温区域集中在制动盘摩擦半径至外径区域,温度最高可达289.9℃;摩擦热流对盘体内径附近区域的影响较小;能反映出制动盘和闸片周向接触长度径向分布对制动盘表面温度场分布产生的影响。     

悬挂式单轨车辆制动盘模态分析

由于制动盘制动时产生的振动会造成制动噪声和闸片与制动盘之间的接触不均匀,因此研究制动盘的振动特性对于分析整个制动系统的工作性能具有重要的意义。以日本千叶县0系悬挂式单轨车辆为基础,建立制动盘以及制动闸片的实体模型,进行了自由模态和约束模态的有限元分析,得到了制动盘和制动闸片的前8阶固有频率,分析了两者的振动特性,为制动系统未来的优化和改进提供了理论依据。     

铁路车辆盘形制动尖叫噪声的有限元分析

为降低铁路车辆盘形制动尖叫噪声,应用全模型直接复特征值分析方法研究制动系统的运动稳定性。使用NASTRAN有限元软件建立了包括制动盘、闸片、闸片托、制动杠杆和杠杆托等部件的全尺寸铁路车辆盘形制动系统有限元模型。在模型中,制动摩擦面间的法向力用线性弹簧力表示,摩擦力取为线性弹簧力与摩擦系数的乘积。应用Hess方法解有限元系统特征方程的特征根,根据特征根实部的正负,判断制动系统发生制动尖叫噪声的趋势。计算结果表明,摩擦系数、制动盘转动方向以及闸片托的厚度对制动尖叫噪声都会产生重要影响,可以通过优化制动系统闸片托的厚度来抑制制动尖叫噪声。     

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。     

140～160km/h城市快速轨道交通车辆基础制动模式及其选材

发展城市快速轨道交通是缓解城市交通拥堵的重要途径。列车运行速度提高到120 km/h以上时,传统的闸瓦-车轮踏面制动已不能满足列车制动的要求。重点分析了140~160 km/h城市快速轨道交通列车基础制动的模式、制动件的选材可行性。对其车辆转向架建议采用颗粒增强铝基复合材料制动盘与粉末冶金闸片配副的盘形制动装置,每轴两盘。动车采用轮装盘、拖车采用轴装盘的制动方式。     

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.     

160 km/h货物列车制动盘、闸片材料及制动性能试验研究

通过选材试验研制出了特种蠕墨铸铁.该材料在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,并且铸造工艺性能好.特种蠕墨铸铁制动盘与半金属基合成闸片相匹配的摩擦副,不仅结构合理,摩擦制动性能良好,而且安全可靠性较高,能满足160 km/h高速货物列车的运行要求.     

广州地铁3号线车辆制动盘与闸片国产化研究

通过优化结构设计,选用蠕墨铸铁及复合材料,研制出适用于广州地铁3号线车辆的制动盘和闸片。经过台架试验、装车试验及运营验证,国产制动盘和闸片制动摩擦性能满足120km/h地铁车辆运用要求。     

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。     

关于DL-6型有轨电车制动力不足的改进建议

针对DL-6型有轨电车紧急制动力不足的问题进行了分析和计算,提出可通过增加制动盘和闸片摩擦系数的方法解决制动力不足的问题.     

低噪声金属陶瓷闸片

与其他材料制成的闸片如合成闸片相比，金属陶瓷闸片具有诸多优势，但其缺陷是易产生高频噪声。文章介绍了德国Knorr—Bremse公司为解决这一问题而对噪声产生的机理所作的分析以及改进该公司的2种闸片的材料配方和结构设计后所作的试验情况。