不同制动初速度下铁路合成闸瓦磨屑的研究

磨屑可以提供摩擦磨损相关的信息,但目前有关铁路合成闸瓦磨屑组成的研究还不全面。在1∶1制动动力试验台上采用2种制动初速度进行了合成闸瓦制动试验,研究了2种制动初速度下合成闸瓦外观形貌、摩擦系数的变化,对比分析了磨屑的粒径、组成差异等。结果表明:与制动初速度35 km/h相比,125 km/h时合成闸瓦摩擦面形成了面积较大的第三体,导致摩擦系数减小;磨屑的粒径更细;磨屑中有机物含量减小,650℃下残重率从88.01%增加到93.08%;钙、硅、钡、硫、钾等无机元素含量增加;铁元素含量(质量分数)从59.61%减小到51.35%。分析认为,2种制动初速度下磨屑粒径和组成差异是由于较高制动初速度下产生的剪切力更大、摩擦表面温度更高导致的。

全寿命周期内合成闸瓦的摩擦磨损性能研究

利用1:1制动动力试验台,按照紧急制动和常用制动的测试程序,对全新的和即将磨耗到限的高摩擦系数合成闸瓦进行全寿命周期内摩擦磨损性能测试。新闸瓦经过5个完整的常用制动和紧急制动测试循环后有以下表现:在每个循环内,相同制动压力下,摩擦系数随制动初速度的提高而降低;相同初速度下,常用制动的摩擦系数比紧急制动高,车轮踏面温升比紧急制动低;同样制动条件下,常用制动平均摩擦系数的变异系数在1.28%~5.17%范围内,车轮踏面温升的变异系数在4.85%~6.67%范围内;紧急制动平均摩擦系数的变异系数在2.36%~5.04%范围内,车轮踏面温升的变异系数在2.31%~5.51%范围内;每个测试循环的能量磨耗量没有显著变化,在0.24~0.26 cm3/MJ之间。即将磨耗到限的闸瓦,其摩擦系数及磨耗量数值在新闸瓦5组测试结果的波动范围之内。研究结果表明:在全寿命周期内,合成闸瓦摩擦磨损性能没有显著变化。研究结论为合成闸瓦的失效分析提供了依据。

轴重对高摩擦系数合成闸瓦摩擦性能的影响

铁路机车、货车和城市轨道交通车型众多,车辆轴重各不相同,轴重对合成闸瓦摩擦性能的影响需要系统研究。利用1∶1制动动力试验台,系统研究了LH2-45型高摩擦系数合成闸瓦在15.5 t轴重和23.0 t轴重、不同制动初速度的磨合、常用制动、紧急制动工况下的摩擦磨损性能。结果表明:轴重对高摩擦系数合成闸瓦的制动距离、踏面温升、磨耗量有影响,随着轴重的增大,踏面温升增加,制动距离增长,磨耗量增加;23.0 t轴重的制动距离约为15.5 t轴重的1.5倍,23.0 t轴重的闸瓦能量磨耗量约为15.5 t轴重的1.3倍;轴重对高摩擦系数合成闸瓦的摩擦系数没有显著影响;对于常用制动和紧急制动,不同轴重下合成闸瓦的摩擦性能随制动初速度变化的规律一致。

不同材质闸瓦和车轮滑动摩擦磨损试验及其结果分析

为了研究不同材质闸瓦和车轮滑动摩擦磨损性能,采用M2000型摩擦磨损试验机,针对4种材质闸瓦摩擦块与车轮钢摩擦环摩擦副,开展滑动摩擦磨损试验,试验结果表明,4种材质闸瓦摩擦块对车轮钢的体积磨损量由大到小对应的材质依次为钢轨钢、粉末冶金闸瓦、合成闸瓦、铸铁闸瓦。用扫描电镜观察4种材质闸瓦摩擦块和车轮钢摩擦环摩擦磨损试验后的摩擦环表面形貌,结果显示,摩擦环表面均出现磨粒磨损和疲劳磨损,LH2型高摩擦系数合成闸瓦和QU70型钢轨钢对车轮钢的磨损以磨粒磨损为主,高磷铸铁闸瓦和M型粉末冶金闸瓦对车轮钢的磨损以疲劳磨损为主。用能谱仪测试4种材质闸瓦摩擦块和车轮钢摩擦环摩擦磨损试验后的摩擦环表面元素,结果显示,摩擦环表面均发生氧化反应,出现闸瓦材料向车轮钢转移现象。