带式输送机树脂基摩擦片干式制动条件下摩擦学行为

采用热压烧结技术制备桐油改性酚醛树脂和腰果壳油改性酚醛树脂基摩擦片,通过CFT环块摩擦磨损试验机研究其在不同的制动速度、制动正压力下以及在瞬时制动时的摩擦因数以及磨损率的变化规律,采用扫描电镜(SEM)对试样摩擦后的表面形貌进行观察分析。结果表明,2种树脂基摩擦片摩擦因数以及磨损率变化规律具有一致性:摩擦因数均随着制动正压力与制动速度的增加而减小;磨损率随着制动速度的增加而减小,随着制动正压力的增加而增加。以桐油改性酚醛树脂为基体,碳纤维为增强纤维的摩擦片在瞬时制动时具有较稳定的摩擦因数,而且在不同制动正压力与制动速度下磨损率较低。     

提升机盘形制动器闸瓦材料摩擦性能实验研究

用XDZ-A型摩擦材料制样机将石棉闸瓦材料制备成试验所需的标准试样,用X-DM型调压变速摩擦试验机模拟实际工况,对标准试样开展不同正压力、不同滑动速度和多种温度下的组合实验,全面研究了石棉闸瓦材料与16Mn钢摩擦盘对磨的摩擦学特性。实验结果表明:随着正压力、滑动速度和温度的变化,闸瓦材料摩擦因数均发生变化;摩擦因数随正压力的升高而增大,随滑动速度的增加而减小,但滑动速度对摩擦因数的影响大于正压力的影响;摩擦因数随温度的升高而减小,在200℃左右,摩擦因数下降比较明显。     

制动颤振的试验研究

在MM-1000型摩擦试验机上对车轮钢和高磷铸铁闸瓦、H300制动盘和HZ408闸片的制动颤振问题进行了试验,研究了制动初速度、制动压力对颤振的影响,分析了摩擦力-速度负斜率对制动颤振的影响。结果表明,制动初速度对制动颤振有较大影响,制动初速度越大,制动颤振的强度就越大;摩擦力-速度负斜率数值大小对制动颤振没有明显的影响,说明摩擦力-速度负斜率关系不是制动颤振产生的根本原因。     

粉末冶金闸瓦主要制动参数的仿真计算研究

采用热-机耦合方法,利用Marc软件,在经过准确性验证的粉末冶金闸瓦踏面制动计算模型上,专门针对粉末冶金闸瓦的主要制动参数摩擦体脱落面积和不同初始制动速度下闸瓦摩擦系数变化偏差范围(±0.04或±0.03)对制动试验结果的影响进行了验证性的仿真计算研究.仿真计算结果表明,闸瓦摩擦体脱落10%,车轮踏面最高温度增加52℃,制动距离未发生明显变化;不同初始制动速度下闸瓦摩擦系数变化偏差范围对车轮踏面的最高温度和制动距离影响较小,偏差范围设置合理.     

踏面制动尖叫噪声的有限元分析

利用ABAQUS软件建立铁路货车车轮踏面制动系统有限元模型,对其进行制动摩擦尖叫噪声的有限元复特征值分析.根据复特征值实部的正负判断系统发生尖叫噪声的可能性,如果有实部为正的特征值,则可判断系统有发生尖叫噪声的趋势.在ABAQUS建模方法中,闸瓦与车轮之间的法向力根据接触计算确定,不需假设接触弹簧,可以方便处理非平面滑动接触尖叫噪声问题.利用该模型,研究滑动摩擦因数、闸瓦压力角、闸瓦压力和转动方向对尖叫噪声的影响.研究结果显示,闸瓦压力角对制动尖叫噪声有重要影响,当闸瓦压力角α=5°时,制动系统发生尖叫噪声的影响.研究结果显示,摩擦因数越大,系统发生尖叫噪声的趋势就越大;闸瓦压力越大,尖叫噪声发生的趋势就越大.车轮逆时针转动比顺时针转动更容易引起尖叫噪声.     

高速制动工况下Cu基粉末冶金闸片材料的摩擦磨损性能

采用粉末冶金工艺,制得铜基摩擦材料;利用MM 1000Ⅱ型摩擦磨损试验机模拟列车实际工况条件,测试其摩擦磨损性能;用扫描电镜观察铜基摩擦材料表面磨痕,并分析其磨损机制。结果表明：一定制动压力下,铜基摩擦材料摩擦因数和磨损率均随着制动速度的增加先升高后降低,150 km/h时制动性能最好,250~300 km/h时制动性能最为稳定;制动速度一定时,随着制动压力的增加,摩擦因数先升高后降低,磨损率增大并趋于稳定,04 MPa时摩擦因数最大,08~10 MPa时制动性能比较稳定;铜基摩擦材料在高速制动工况下的磨损机制主要为磨粒磨损和疲劳磨损。     

树脂粘结剂含量对刹车材料性能的影响

采用热压烧结技术制备了不同含量腰果壳油(CNSL)改性酚醛树脂基刹车片,研究树脂含量对刹车片力学性能和制动性能的影响,采用扫描电镜JSM-IT300对试样磨损表面进行分析。结果表明:腰果壳油改性树脂基刹车片的密度随着树脂含量的增加略微减少,硬度随着树脂含量的增加明显增大;摩擦系数随着制动压力与速度的增加先增加后减少,树脂含量在(26~28)%时,刹车片在不同制动工况下,摩擦性能较为稳定;低树脂含量试样(Ⅰ、Ⅱ)磨损机理为磨粒磨损,磨损较大;高树脂含量试样(Ⅲ、Ⅳ)摩擦表面形成较好的摩擦膜,摩擦稳定且磨损较小;制动压力与速度的增加有助于摩擦膜的形成。     

粘合剂体系对高摩合成闸瓦摩擦磨损性能的影响

设计了橡胶改性酚醛树脂和酚醛树脂改性橡胶闸瓦,利用闸瓦1:3制动试验台研究了树脂基和橡胶基作为高摩合成闸瓦的摩擦磨损性能,分析了2种粘结剂的增强效果.结果表明,橡胶基闸瓦摩擦温升小、摩擦因数高、性能稳定,磨耗量也仅为树脂基闸瓦的1/2,综合性能优于树脂基闸瓦.     

低温环境下制动参数对列车制动材料摩擦性能的影响

利用销-盘式摩擦磨损试验机与温度控制装置模拟低温环境下列车的制动行为,研究了低温环境(-20℃)下制动压力、制动速度对制动盘与制动闸片摩擦磨损性能的影响.研究结果表明,低温环境(-20℃)下制动盘与闸片之间的摩擦因数和磨损率均比室温环境(20℃)下略微提高.在低温环境下,制动压力和制动速度对制动材料摩擦磨损与损伤行为有明显影响.制动盘与闸片之间的摩擦因数随制动压力的增大呈现先减小后趋于稳定的变化趋势;随制动速度增加,摩擦因数呈现先减小后增加的变化趋势.制动盘和闸片的磨损率随制动压力的增大均呈现先增大后趋于稳定的变化趋势,且闸片材料的磨损率均大于制动盘材料的磨损率;随制动速度的增大,制动盘磨损率呈现快速减小的趋势而闸片磨损率呈现先减小后趋于稳定的趋势.随制动压力和制动速度的增大,闸片磨损表面第三体层分布更加均匀,表面剥落坑数量与面积呈减小趋势.     

基于微尺度的列车制动金属镶嵌行为研究

列车制动过程中,无论是踏面制动还是盘式制动都存在金属镶嵌现象,造成车轮踏面与制动盘盘面损伤,从而对车辆运行带来安全隐患.为研究金属镶嵌的形成原因及行为,选取低摩擦因数合成闸瓦与车轮、粉末冶金闸片与制动盘两种摩擦副产生的金属镶嵌物,进行宏观与微观形貌观察、材料物理及力学性能试验和材质成分含量分析.采用有限元软件ABAQU...     

Development of a high-quality rare earth oxide modified resin-based brake material

A high-quality brake material was developed by using different rare earth oxide modified resin-based brake materials and designing the composite material through an orthogonal optimization test. The effect of rare earth oxide on the properties of the resin-based brake material, such as the friction and wear, thermal decay resistance, and recovery, was explored using the constant-speed friction test, Chase friction test and worn surface morphological observation. The results show that rare earth lanthanum oxide can be added to improve the friction and wear properties of the brake material compared to cerium oxide and yttrium oxide. At 100–350°C, the friction coefficient of the developed brake material fluctuates in the range of 0.40–0.50, and the material has high friction coefficient, good thermal decay resistance and favourable wear resistance. The friction coefficient of the optimal formulation can reach the GF level, so its tribological properties are very good and better than the brake pads of automobiles at home and abroad.     

制动过程中闸片材料与制动盘温度关系试验研究

为探讨碳/陶制动盘与不同闸片材料的匹配性,对碳/陶制动盘分别与碳/陶复合闸片、铜基粉末冶金闸片和铁基粉末冶金闸片组成的摩擦副进行制动试验,研究了在制动过程中盘面各点瞬时温度、最高温度、闸片温度与制动工况的关系。结果表明：碳/陶制动盘与碳/陶复合闸片摩擦副温度及温度梯度均高于其他2种摩擦副,其温度梯度在低速制动时随压力的增加而明显增加,当制动速度较高时,温度梯度并没有随压力的增加而增加;对于碳/陶制动盘与铜基和铁基粉末冶金闸片摩擦副,随制动速度和压力的提高,盘面温度梯度变化不明显。原因在于材料导热性和起始摩擦因数决定了盘面的散热能力和制动功率,碳/陶制动盘与碳/陶复合闸片摩擦副因较高的起始摩擦因数以及较低的导热性,其制动功率高和散热能力低,导致盘面温度持续升高。     

制动摩擦副材质对其摩擦性能影响的研究

对有机石棉和半金属衬片材料与不同化学组分的灰铸铁制动盘（鼓）进行摩擦性能试验。分析了对偶材质对衬片磨损及摩擦系数的影响及衬片材质对制动盘（鼓）磨损的影响。提出了评定衬片材料的耐磨性必须标明对制动盘（鼓）的损伤及制动副材料的最佳选配问题。     

惯性制动条件对铜-石墨材料摩擦性能及第三体的影响

采用粉末冶金技术制备铜-10%石墨烧结材料,通过GF150D型摩擦试验机,在干摩擦状态及制动压力为0.51 MPa的条件下,研究不同制动方式对材料摩擦磨损性能的影响。结果表明,采用从高速到低速分段制动方式(摩擦方式A)时,随着制动速度降低,摩擦表面形成的致密第三体破碎、剥落,机械啮合力增加,摩擦因数提高;同时,摩擦表面温度下降,基体强度提高,磨损率降低。采用从高速到低速连续制动方式(摩擦方式B)的摩擦因数和磨损量均大于摩擦方式A。     

基于ANSYS Workbench的盘式制动器热-机耦合分析

为进一步研究盘式制动器在制动过程中的行为,在建立盘式制动器热-机耦合简化计算模型的基础上,考虑温度变化对材料物理性能和摩擦因数的影响,运用ANSYS Workbench模拟分析不同制动初速度与不同制动压力下制动盘的热-机耦合特性,并从制动盘径向、周向、轴向等维度对其温度场与应力场进行了研究。结果表明：盘式制动器在紧急制动过程中,温度和应力的最大值与制动初速度和制动压力成正相关;制动初速度和制动压力对制动盘温度场和应力场有较大的影响,其中制动压力对制动盘温度和应力最大值的影响比制动初速度更加明显;制动盘温度与等效应力在圆周上都呈环带状分布,二者具有一致性,制动盘达到温度最大值早于达到应力最大值,二者之间具有耦合特性;制动盘温度在径向和轴向上存在较大的温度梯度,从而引起较大的应力变化。研究结果为探索制动盘温度场、应力场分布规律和制动盘在不同工作状态下的热-机耦合特性提供了参考。     

摩托车盘形制动器摩擦片材料磨损形貌分析

采用XDZ-A型摩擦材料制样机将有机石棉摩擦片材料制备成试验所需的标准试样,用X-DM型调压变速摩擦试验机模拟摩托车制动实际工况,对标准试样开展不同压力、滑动速度和温度下的组合试验.对扫描电子显微镜(SEM)观测到的有机石棉摩擦片材料与灰铸铁HT250摩擦盘对磨后的磨损形貌进行了分析.分析结果表明:无论是正压力、速度的增大还是温度的升高,都使得摩擦片磨损越来越严重,形貌越来越复杂.     

石油钻机盘式刹车副材料的摩擦磨损性能研究

为提高深井石油钻机盘式刹车副的摩擦学性能和使用寿命,研制开发了新型刹车盘表面堆焊材料和无石棉刹车块摩擦材料,并通过变温摩擦磨损性能实验,研究了刹车副的摩擦学性能。研究表明,刹车副具有良好的变温摩擦特性和高温抗热衰退性能,高温下的摩擦因数比较稳定;刹车块和刹车盘的磨损率均随温度的升高而增大,但刹车盘表现出相对稳定的耐磨性能。载荷对刹车副的摩擦因数影响不大,变化比较平稳;刹车块和刹车盘的磨损率均随载荷的增大而增大,但刹车块表现出相对稳定的耐磨性。刹车副的摩擦因数随滑动速度的增加而增大,并趋向平稳;但速度对刹车块和刹车盘的磨损率影响不大,变化相对稳定。研制的刹车副材料能够满足石油矿场钻机作业的要求。     

铜基粉末冶金/Q235B摩擦副载流摩擦磨损性能*

磁浮列车中部分制动闸片在服役时一直处于受流状态,导致材料磨损加剧,影响闸片的服役寿命。为研究中低速磁悬浮列车制动闸片在受流工况下的摩擦磨损性能,以制动闸片使用的铜基粉末冶金材料和刹车盘使用的Q235B材料为摩擦副,研究不同制动速度下铜基粉末冶金/Q235B摩擦副的载流摩擦磨损行为。结果表明：无电流时随着滑动速度的增大,摩擦因数及磨损率整体呈现下降的趋势,载流时随着滑动速度的增大,摩擦因数整体呈现下降的趋势,而磨损率则整体呈现上升的趋势;无电流时磨损后的铜基粉末冶金材料表面覆盖着一层靛色的第三体层,该第三体层低速时主要以颗粒状为主,随着速度的增加逐渐被压实成连续致密状,高速时因黏着磨损加剧使得连续致密状第三体被破环,导致材料的摩擦因数和磨损率呈现反向增长的趋势;载流下磨损后的铜基粉末冶金材料表面出现了以机械磨损为主和以电弧烧蚀为主的2个区域,其中以机械磨损为主的区域依然是由靛色的第三体层组成,而以电弧烧蚀为主的区域表面则覆盖了一层金色熔融状物质,并且随着速度的增大,烧蚀区面积也逐渐增大。     

制动条件下石墨对铜基摩擦材料瞬时摩擦性能的影响

为研究石墨对铜基摩擦材料瞬时摩擦性能的影响,采用粉末冶金技术制备铜-SiO2和铜-石墨-SiO2烧结材料,通过干摩擦惯性试验,在始末速度不同的制动区间,测试材料的瞬时摩擦因数、瞬时磨损率,并观察摩擦表面形貌的变化。结果表明:在高速度制动区间,石墨的存在使得铜基摩擦材料摩擦因数的稳定性明显提高,磨损率降低,原因在于铜-石墨-SiO2材料剥落石墨颗粒的分隔和保护作用,减弱冲击波动,从而提高瞬时摩擦因数稳定性并降低磨损;但较低制动速度时,石墨的存在反而提高了磨损率,原因在于摩擦层对颗粒的包裹度和基体强度降低。     

Dynamic thermoanalytical test method for qualifying brake lining materials

A thermoanalytical test method is described for qualifying brake lining materials, based upon the recording of coefficient of friction f versus temperature T diagrams. Tests are performed at a low sliding speed, thus avoiding substantial increase in temperature due to dissipation of frictional energy. During testing, the temperature in the friction interface of a brake lining-metal ring friction couple is increased linearly with time by means of time-controlled inductive heating of the metal ring. It is shown that the method yields a ‘fingerprint’ of the brake lining material, which is characteristic for its friction-temperature behaviour as related to composition and structure and which can thus be used for identification purposes and in acceptance testing. Repeated runs in the range T_o–T_max, performed at , yield information on the f−T behaviour of lining materials which, in previous runs, have been exposed to a maximum contact temperature T_max. The method is illustrated with results obtained with a resin/asbestos and a cermet/graphite material.