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。     

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。     

铝基复合材料对铜基粉末冶金材料的摩擦磨损特性

通过铝基复合材料对铜基粉末冶金材料之间的摩擦试验,讨论了两种材料之间的摩擦磨损特性,说明 两种材料的摩擦因数和摩擦稳定性符合高速列车对制动材料的要求。最后分析了铝基复合材料表面的磨损情 况,说明了它的磨损是剥落、粘着和磨粒磨损共同作用的结果。     

高速列车粉末冶金制动闸片的研制

针对我国高速列车对制动闸片材料的性能要求,采用粉末冶金加压烧结工艺制备了高速列车用制动闸片。通过对材料的组合和工艺参数的试验研究,制备了6种体系的铜基摩擦材料,对其进行力学性能及1:1摩擦制动性能试验,从中获得一种铜基粉末冶金摩擦材料。研究表明:该种制动闸片的材料具有较高的抗压强度、高而稳定的摩擦因数、低的磨损和良好的制动性能,能满足300 km/h高速列车的制动要求。     

250km／h高速客车锻钢制动盘和粉末冶金闸片的研究

通过对锻钢制动盘和粉末冶金闸片的结构，材质理化性能及１：１摩擦制动性能的分析和研究，证明研制的锻钢制动盘和粉末冶金闸片能满足２５０ｋｍ／ｈ高速客车使用要求。     

高速列车粉末冶金制动闸片摩擦、磨损性能研究

采用粉末冶金技术,研制出铜基摩擦材料。通过定速摩擦试验机,测试了转速、制动压力对高速列车闸片摩擦、磨损性能的影响。     

高速列车用浮动式制动闸片的研制

利用粉末冶金方法制备了高速列车用铜基闸片材料,通过优化既有制动闸片结构,研制出浮动式结构制动闸片,并测试了其物理力学性能和摩擦磨损性能,研究结果表明:该浮动式制动闸片结构可靠,摩擦性能稳定,磨耗量小,可满足350 km/h及以上高速列车的制动要求。     

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。     

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.     

广深线准高速客车盘形制动研究

论述了广深线１６０ｋｍ／ｈ准高速客车客车用大功率盘形制动装置；制动盘与闸片的结构与材质研究；制动盘通风散热性能试验及耐热裂性能计算机模拟及实物验证试验；盘形制动摩擦－摩擦－靡损性能试验研究。以及在环行线进行的准高速客车溜放制动试验及准高速列车制动运行试验。试验结果表明，所研究的大功率盘形制动装置能满足准高速客车制动要求，１６０ｋｍ／ｈ速度下列车的紧急制动距离均小于提出的１４００ｍ要求。     

高速列车制动模式探讨

高速列车的功能比普通列车的大几倍，而高速下轮机间的粘着系数及闸瓦与动轮之间的摩擦系数都降低了一个数量级，故高速列车必须采用新的制动体系，电阻制动技术成熟，而再生制动能回收大部分动能，且制动特性较好，在直流牵引电动机和交流同步，异步电动机驱动中得到广泛应用。盘形制动在高速车辆上是必不可少的。在非粘着的电气制动中，磁轨制动的磨耗大，适用于紧急制动，而轨道涡流制动在８０～３００ｋｍ／ｈ速度内，制动特性平     

和谐型大功率内燃机车高摩合成闸瓦的研制

以丁腈橡胶改性酚醛树脂为黏合剂,石墨、铝矾土、钾长石粉、还原铁粉和沉淀硫酸钡等为填料,钢纤维和海泡石纤维为增强纤维,混合构成了高摩合成闸瓦的摩擦材料;通过反复实验,优化配方及工艺,研制出适合我国和谐型大功率内燃机车运用需求的高摩合成闸瓦。测试结果显示:研制的高摩合成闸瓦的各项物理力学性能及制动摩擦磨损性能符合和谐型大功率内燃机车的技术要求,其中冲击强度和压缩模量分别达到3.8kJ.m-2和460MPa。在1∶1制动动力试验台上的测试也显示,在120km.h-1速度下重车的制动距离以及车轮踏面最高温度和磨耗量分别为817m,215℃和0.87cm3.MJ-1,完全满足120km.h-1速度下紧急制动距离小于1 100m、车轮踏面最高温度小于400℃、重车制动磨耗量小于1.5cm3.MJ-1的使用要求,综合性能达到了国外同类型高摩合成闸瓦的水平。     

高速列车制动盘寿命预测系统设计与实现

基于断裂力学有关原理对制动盘寿命进行预测。根据应力强度因子理论，提出用断裂率Kr以及载荷率Sr为失效双判据的缺陷评定图对含裂纹的制动盘进行安全评定的方法。在VB环境下，以Paris公式为理论依据，对制动盘剩余寿命预测系统进行设计并实现。系统采用模块设计思想，能够根据给定的数据对制动盘进行快速有效的评估分析、合理评价及寿命预测，对提高我国高速列车基础制动系统的可靠性和安全性具有重要的实用价值。     

高速列车制动盘材料的研究进展

综述提高高速列车制动盘能量和降低盘重方面的研究成果。研究用C—C纤维复合材料、陶瓷材料、铝基陶瓷强化复合材料,以及材料表面强化技术等改善高速列车制动盘材料性能的问题。分析认为C—C纤维复合材料密度低、耐高温性能好,但表现出环境影响摩擦性能的问题;陶瓷材料具有优良的摩擦性能,但具有韧性低的问题;铝基陶瓷强化复合材料密度低,但面临着使用温度较低的问题;材料表面强化技术可提高钢盘的摩擦性能,但仍需要解决不同材料间的结合性能问题。     

高速列车制动盘残余应力数值仿真及试验验证

通过建立极坐标下热应力平衡方程,求解得到制动盘热应力表达式;采用有限元分析法对初速度为270 km/h的高速列车合金锻钢制动盘紧急制动工况后的残余应力进行数值模拟分析。结果表明,较大的残余拉应力分布在摩擦面上,随厚度方向逐渐减小,最大残余应力值542 MPa,且在摩擦环内应力分布并不均匀。用X射线应力测定仪对制动盘摩擦环的残余应力进行测定,试验测得最大残余应力值为348.4 MPa。仿真结果和试验结果相差35.7%,结果虽相差较大,但变化趋势基本一致,且合乎实际。理论仿真结果能直接用于制动盘疲劳裂纹扩展评定和寿命预测。     

不同材质闸瓦的等效(二次换算)系数近似取值的修正

现时我国铁路普通货物列车与普通旅客列车已用高磷铸铁闸瓦取代中磷铸铁闸瓦,而不同材质闸瓦车辆混编主要发生在90km/h以下的普通货物列车。鉴于铸铁闸瓦和低摩合成闸瓦的摩擦系数均受制动初速影响,所以相关的等效(二次换算)系数要按普通货物列车的制动初速约80km/h进行修正。具体修正的不同材质闸瓦的等效(二次换算)系数推荐用于编制机车车辆每台(辆)等效换算闸瓦力表及其他相关方面。     

高摩闸瓦和高磷闸瓦制动效果的比较

列车制动摩擦材料的制动效果不能光看摩擦系数的大小,制动效果的最终表现是制动距离的长短。高摩闸瓦（片）和高磷闸瓦的摩擦系数差别较大,而在速度90 km/h以下时,其制动距离却相差甚微。两者制动距离的差别主要表现在更高的速度段。     

安装风阻制动装置的高速列车制动距离研究

随着高速列车运行速度的提高,采用包括风阻制动技术在内的组合制动方式以保证高速列车紧急制动时达到规定的制动距离成为热点研究方向。文章针对目前研发中的新型分布式风阻制动装置,采用计算流体力学(CFD)方法对安装风阻制动装置的列车进行了制动力计算,并将相关结果作为输入参数,评估不同布置工况下风阻制动装置对高速列车制动距离的影响。依据评估结果,确定了风阻制动装置的适用速度范围、使用特点及效果。     

制动摩擦材料导热性能试验及其选择

根据制动摩擦材料导热性能试验结果,提出了应提高闸片导热性能以减少制动盘热裂的观点,对时速180km以上列车用制动摩擦材料的选择进行了论述,并对其经济性进行了分析。     

300 km/h动力分散电动车组制动方式研究

对我国将要研制的 3 0 0km/h电动车组中制动方式进行了分析论证。在“先锋号”和“中华之星”高速动车组研制的基础上 ,通过理论计算及比较 ,提出了较为合理的制动方式 :动车采用合金锻钢轮装制动盘 电阻制动 再生制动 ,拖车采用合金锻钢轮装制动盘 盘形涡流制动。这样的配置可减轻制动盘和闸片的负荷 ,制动装置的制动能力得到很大提高 ,满足 3 0 0km/h电动车组所需的制动力以及制动距离的技术条件