高速列车制动盘材料的研究进展
高速列车车辆制动系统的刹车盘材料性能与寿命研究
高速列车车辆制动系统的刹车盘材料性能与寿命研究随着高速列车的快速发展，车辆制动系统的安全性和可靠性需求也越来越高。
而刹车盘作为车辆制动系统的核心组成部分之一，其材料性能与寿命对于整个系统的运行效果具有重要的影响。
因此，对高速列车车辆制动系统的刹车盘材料性能与寿命展开研究显得尤为重要。
刹车盘材料的性能主要包括摩擦特性、热稳定性、耐磨性、抗疲劳性和耐高温性等指标。
首先，刹车盘材料的摩擦特性对于高速列车的制动效果至关重要。
摩擦特性的好坏直接关系到刹车盘与刹车片之间的摩擦系数，进而影响制动力的传递和稳定性。
因此，刹车盘材料需要具备较高的摩擦系数，以确保在各种复杂的路况下都能够提供稳定的制动效果。
另外，刹车盘材料的热稳定性也是一个非常重要的指标。
在高速列车运行过程中，由于制动引起的能量转化，刹车盘会受到较高的温度影响。
因此，刹车盘材料需要具备良好的抗热性能，能够在高温环境下保持稳定的性能并不发生过热膨胀等问题。
同时，刹车盘材料的耐磨性也是需要考虑的关键因素。
高速列车在长时间运行中，频繁制动会对刹车盘材料造成较大的摩擦磨损。
因此，刹车盘材料需要具备较好的耐磨性能，能够在长时间使用过程中保持相对较低的磨损量，以延长刹车盘的使用寿命。
除了上述性能指标外，刹车盘材料的抗疲劳性和耐高温性也非常重要。
抗疲劳性能是指刹车盘在长时间使用过程中不发生裂纹和断裂等现象，能够保持长期的可靠性。
耐高温性是指刹车盘材料在高温环境下能够保持强度和稳定性，不会发生变形或损坏。
在研究刹车盘材料性能与寿命的过程中，可以采取多种方法和手段进行实验和测试。
例如，可以利用摩擦试验机对刹车盘材料的摩擦系数和摩擦特性进行测试。
同时，可以借助高温试验设备对刹车盘材料的热稳定性和耐高温性进行测试。
此外，还可以通过试验台对刹车盘材料的耐磨性和抗疲劳性进行测试，以评估其在长时间使用过程中的性能。
除了实验和测试，理论研究也是研究刹车盘材料性能与寿命的重要手段之一。
高速动车组制动盘运用现状及其发展趋势
高速动车组制动盘运用现状及其发展趋势摘要：随着铁路“引进技术－消化吸收－再创新”战略的实施，我国高速动车组制动技术达到了国际先进水平，ＣＲＨ系列动车组分别采用了德国克诺尔公司和日本纳博特斯科公司的制动系统，使我国微机控制直通电空制动技术、大功率盘形基础制动技术得到显著提升。
我国动车组制动技术的自主研发取得突破，自主研制的动车组制动系统和关键部件已在标准动车组和部分既有动车组上投入运营或运用考核。
近几年，国外知名的轨道车辆制动系统开发商不断推出新的制动系统产品，对我国动车组制动技术的持续改进和发展具有借鉴作用。
关键词：高速动车组；制动盘；运用现状；发展趋势1我国高速动车组制动系统技术现状1.1基本技术现状国内批量运用的ＣＲＨ系列高速动车组均采用微机控制直通电空制动控制技术和大功率盘形基础制动技术，制动技术主要来源于德国克诺尔公司和日本纳博特斯科公司。
另外，ＣＲＨ３／５、ＣＲＨ３８０Ｂ／Ｃ型动车组还装有备用自动空气制动装置，ＣＲＨ３／５以及ＣＲＨ３８０Ｂ／Ｃ／Ｄ型动车组装有撒砂装置，ＣＲＨ２系列和ＣＲＨ３８０Ａ型动车组装有踏面清扫装置。
在制动控制方面，ＣＲＨ２系列和ＣＲＨ３８０Ａ型动车组按１动１拖或２动１拖为单元进行制动力管理，ＣＲＨ１／３／５、ＣＲＨ３８０Ｂ／Ｃ／Ｄ型动车组按整列车进行制动力管理。
常用制动时采用动力制动（再生制动）和空气制动（或空气－液压制动）的复合制动方式，优先使用动力制动，当动力制动力不能满足制动力需求时，空气制动力自动补偿，制动过程中制动力能根据理论黏着力要求和车辆载荷变化自动调整，具有冲动限制功能；紧急制动时根据速度－黏着变化进行制动力分级控制，采用克诺尔制动技术的制动系统设有空重车调整阀，能够根据车辆载荷变化自动调整制动缸压力，采用纳博特斯科制动技术的制动系统通过减压阀调整制动缸压力。
在防滑控制方面，采用克诺尔公司制动系统的动车组，空气制动和电制动的防滑控制分别由空气制动系统和牵引系统完成，采用纳博特斯科制动系统的动车组，牵引系统不进行防滑控制，只有空气制动系统进行防滑控制。
CRH380B动车组制动盘有限元分析与优化
CRH380B动车组制动盘有限元分析与优化摘要：动车组制动盘在列车制动过程中起到重要的作用，为了保证制动效果和制动安全性能，有限元分析和优化方法被广泛应用于制动盘结构设计中。
本文以CRH380B动车组为研究对象，采用有限元分析方法对制动盘进行了结构分析，并通过参数优化方法对其结构进行改进和优化，以提高制动性能和制动安全性。
1. 引言动车组制动盘是高速列车制动系统的重要组成部分，它负责将制动力通过摩擦将能量转化为热能，并将速度转化为制动力。
制动盘的结构与性能直接影响了列车的制动效果和制动安全性能。
因此，深入研究制动盘的结构和性能，并进行有限元分析与优化，对于提高动车组的制动效果和制动安全性能具有重要意义。
2. 有限元分析模型建立针对CRH380B动车组制动盘的结构特点，建立了有限元模型。
首先，采用三维建模软件对制动盘的几何形状进行建模，并根据实际情况给予适当的约束条件。
然后，将建模结果导入有限元分析软件，进行网格划分和材料属性设置。
最后，通过施加相应的载荷，得到制动盘在制动过程中的应力和变形分布。
3. 结果分析通过有限元分析，得到了CRH380B动车组制动盘在制动过程中的应力和变形分布。
结果表明，制动盘表面的应力集中区主要集中在制动盘的刹车面和孔洞周围，而变形较大的区域主要集中在制动盘的孔洞附近。
这些应力集中和变形较大的区域容易导致制动盘的疲劳破裂和变形失效，从而降低了制动效果和制动安全性能。
4. 优化方法探讨为了改善制动盘的结构和性能，采用了参数优化方法进行改进和优化。
首先，对制动盘的材料参数进行优化，选择具有较高抗疲劳性能和热稳定性的材料，以提高制动盘的耐久性和热稳定性。
其次，优化制动盘的几何形状参数，减小制动盘刹车面的应力集中区，降低变形区域的变形值，以提高制动性能和制动安全性能。
5. 优化结果分析通过参数优化方法，得到了改进后的制动盘结构。
与初始结构相比，改进后的制动盘表面应力集中区减小了约20%，变形区域的变形值降低了约15%。
高速列车钢质制动盘锻造技术研究与发展
１ｔ ｇ Ｏ ｍ ｍ ｔ ｌ ｏ ｉｌｌ Ｓ ． ｏ ｌ ｒ ｃ
量 毋 参磊’ｒ 工 。 ．热 ’” 加
着制动盘 径向扩展 。此外 ，由于制动过程 中制动盘
度场随时间的变化可分为三个阶段 ：①制动开始后
中碳 低合金 钢 ，并 经纯净 化处理 。其 始锻温 度为
１５ ℃、终 锻温度为８ ０ １０ ８ ℃，锻造成 形￣ ０ ｍｍ× ７０
￣ ０ ｍｍ的制 动盘环坯 。经过计算机模拟 、试验优 １０ 化热处理工艺 ，制定 了淬火温度为 （１ ４５ ９０ － ）℃，
回火温度为６０Ｃ４５ ０ ￣ － ℃的热处理工艺 。经此工艺热
时 ，动车平均每盘摩擦系数均 比拖车平均每盘摩擦
系数小 ，动车实际制动距离均比拖车 实际制动距离 大；动车、拖车平均每盘摩擦 系数分别随各 自制动
６
初速的增大而减小 ，但拖车平均每盘摩擦 系数下降 速率更快 ；动车、拖车实际制动距离随制动初速的
７
增大而增加 ，但拖车实际制动距离增加速率更快 。 中国铁道科学研究院机车车辆所进行了 “ 中华
处理后的高纯净度钢质锻造制动盘试件的力学性能 如表８ 所示 。测试 结果表 明 ， １ ｍｍ试件具有更高 ０
的强度 、硬度和断面收缩率 ，较低的伸长率和冲击 吸收功 。这是由于较小直径试件在热处理过程 中冷
比。对 比制动试验表明 ，试制的钢质锻造制动盘完
全满足我 国高速动车组制动技术条件及 铁路主要 技 术政策 的规定 ：２ ０ ｍ／时紧急制动距离小于 ０ｋ ｈ ２ ０ ｍ；３ ０ ｍ／时 紧急制 动距离 小于３ ０ ｍｌ制 ００ ０ｋ ｈ ７０ 动盘盘面最高温度不大于５０２，盘面光洁 。 ０￣
８
之星”和 “ 先锋号”高速列车合金钢锻造制动盘裂 纹状况调查。在分拆检测过程中，发现一些制动盘 摩擦面上出现裂纹 ，主要集 中在摩擦面的中部 ，沿
高速动车组制动盘运用现状及发展趋势
高速动车组制动盘运用现状及发展趋势马鹏飞卢铁鹏（通讯作者）王清章中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛266100摘要：高速动车组制动盘根据动车组的运营情况和对速度的不同追求，都有着不同的结构形状和材质的划分。
本文将对高速动车组制动盘的发展历史，现阶段的配置情况以及制动盘的材料和以后的发展趋势进行详细的分析和论述。
关键词：高速动车组；制动盘；运用现状；发展趋势随着经济的高速发展，人们对动车速度的追求也是越来越高。
随着动车时速的提高和能量需求的加强，原来的踏面制动系统已经不能够满足当前速度下对制动系统的要求。
所以高速动车组的制动系统也一直在不断的进行改造和创新。
结合实际，盘形制动系统进入到了高速动车组。
以下将会对盘形制动系统进行更加详细的解说。
一盘形制动系统的概述。
盘形制动系统主要应用与时速高，能量大的轨道车辆。
它们的时速一般都在100公里以上，同时车辆的制动能量也很大，传统的踏面制动系统无法满足这两个条件。
盘形制动系统的采用也是建立在了改造的基础之上的，比如在结构方面，通风式的结构代替了非通风式的结构，轴装结构和轮装结构共存的模式代替了原来的单纯的轴装结构。
再比如在材料方面，也由最早期的铸铁材料向着合金材料进行着发展和改变。
在我国现行的轨道车辆盘形制动系统的材料使用上上，时速160千米是一条分界线，此速度以上运采用的是新型的合金材料，以下用的是普通的合金材料。
合金材料的不同，制动盘的承受能力就不同。
目前最高时速可达400千米的轨道车辆运用的则是承受力更强的新型材料的制动盘。
二高速公车组制动盘的使用现状我国的高速铁路在高速的发展，现在已经拥有时速超过250公里的动车组，并且还自主研发了许多的动车组新车型。
虽然我国的高铁发展很快，但是动车组使用的制动盘产品还是基本靠进口。
“复兴号”的研发成功，标志着我国国产动车组的制造水平已经有了大幅度的提升，因为80%的零件都是国产的，并且制动盘产品都是我国自主研发的。
高速列车制动盘传热特性实验研究
高速列车制动盘传热特性实验研究高速列车制动盘传热特性实验研究在高速列车的运行过程中，制动系统是至关重要的部分，它保障列车的安全与稳定。
而制动盘的传热特性对制动性能和寿命具有重要影响。
因此，对高速列车制动盘传热特性进行实验研究具有重要的理论与实际意义。
本次实验旨在探究高速列车制动盘在制动工况下的传热特性，并对制动盘的温度分布和传热过程进行分析。
实验所使用的制动盘为上海机车车辆有限公司研发的高速列车制动盘，具备较高的制动性能和热容量。
为了探究制动盘的传热特性，我们首先设计了实验方案。
在制动盘上设置了多个测温点，以测量不同位置的温度变化。
同时，在制动盘周围则布置了多个热电偶以监测空气温度和热交换过程。
该实验采用了机械制动的方式来模拟实际列车制动过程，并通过实验数据分析制动盘的传热过程。
在实验中，我们分别对不同速度下的制动盘进行测试。
首先将制动盘的表面温度均匀升温至某一设定温度，然后制动盘开始受到机械制动，记录下制动盘表面温度随时间的变化。
同时，通过监测制动盘周围的空气温度和热电偶温度，可以了解空气和制动盘之间的温度传导情况。
通过实验数据的分析，我们得到了制动盘表面温度随时间的变化曲线图，同时观察到了制动盘不同位置的温度分布差异。
在刚开始制动时，由于制动盘与制动片间摩擦产生的热量迅速传导到制动盘表面，使其温度迅速上升。
而随着时间的推移，制动盘表面温度变化逐渐趋于稳定，达到一个相对平衡的状态。
此外，通过热电偶监测可以发现，制动盘附近的空气温度也随着制动盘温度的上升而升高，具有较好的热传导性能。
实验结果表明，高速列车制动盘具有良好的传热特性。
制动盘通过与制动片的摩擦来将热量迅速传导至表面，并与周围空气进行热交换。
其表面温度随时间变化的规律符合传热理论。
通过研究制动盘的传热特性，可以为高速列车制动系统的优化提供科学依据。
同时，对于制动盘的材料选择和制动性能的改进也具有一定的指导意义。
综上所述，本次实验通过对高速列车制动盘传热特性的研究，深入了解了制动盘在制动工况下的传热过程。
高速动车组制动盘试验研究分析
制 动盘 直径
图 ４ 材 料 冲 击 韧 度 一 温 度 试 验 曲线
制 动盘摩 擦半 径 制 动盘 材料
闸片材 料 ２ ３ 试验 结果 及分 析 ．
３ ５ １ｉ ： ０ Ｔｍ
铸钢 ； 粉末 冶金 。
试 验结 果见 图 ９ 图 １ 。试 验前 后 制 动 盘 摩擦 面 ～ ２ 状况 见 图 １ 。 图 ８和 图 ９分 别 为 制 动 初 速 度 为 ３ ０ ２ ３
求。
动 车组 制动盘 采用 铸钢 材料 ， 钢 材质 通 过热 处 理 铸
改善其 力学 性 能 。铸 钢制 动 盘 材 料先 后 经 过 正 火 预处
理 及调 质处 理 后 得 到 细小 的索 氏体 基 体 组 织 （ 图 １ 如 、 图 ２所示 ） 。该基 体不 仅组织 致密 ， 具有 较高 的强度 ， 而
１ ３ 热学 性能试验 分析 ． 试验 测得 材料 的 平 均线 膨 胀 系 数及 导 热 率 分 别 见
图 ６和图 ７ 。试验 表 明平均线 膨胀 系数及 导热 率 随温度
图 １ 横 向 试 样 的 金 相 组 织 ５０ ０ｘ
图 ３ 材 料 强 度 一 温度 试 验 曲线
李 继 山 （ ９ ２ ）男 ， 南 唐 河 人 ，副研 究 员 （ 稿 日期 ：０ １ ０ — ２ ） １７ 一 河 收 ２ １ — ７ ８
高速 动 车组 制动 盘试 验研 究 分析
焦标 强 ，李继 山 ， 陈德 峰 ， 顾磊 磊 ，吕宝 佳 （ 中国铁道 科 学研 究院 机 车车 辆研 究所 ，北 京 １ ０ ８ ） ００１
摘 要 对 所 研 制 的 制 动 盘 进 行 力 学 性 能 、 相 组 织 、 学 性 能 试 验 分 析及 １ １制 动 动 力 试 验 分 析 ， 金 热 ： 结果 显 示 新 研
高速动车组制动盘运用现状及发展趋势
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图 3 列车在时速 300 km 进行紧急制动时的能量分布
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中 国 铁 道 科 学 第 25 卷
从制动能量上看 , 拖车上的摩擦制动能量占主 导地位 , 提高了拖车上的制动能量 , 也就提高了列 车的制动性能 。因此 , 对拖车摩擦制动技术和摩擦 材料的研究一直是列车制造业研究的重点 。 在研究拖车摩擦制动方面 , 所要解决的关键问 题是在提高制动能量的基础上 , 进一步降低制动装 置的重量 。
1 制动摩擦副对材料性能的要求
高速列车摩擦制动材料必须同时具有以下 3 方 面的性能 。 ①稳定的摩擦性能 。摩擦系数不随压 力 、温度 、速度和湿度的变化而变化 。 ②良好的耐 疲劳性能 。摩擦表面的急冷急热造成相当高的热应 力 , 这要求材料具有极好的抗热裂纹扩展能力 。 ③ 较高的耐磨损性能 。摩擦中形成的第三体与基体有 良好的粘附性 , 保证材料有相当低的磨损率 。
宋宝韫1 , 高 飞1 , 陈吉光1 , 于庆军1 , Yves Berthier2
(11 大连铁道学院 材料科学与工程系 , 辽宁 大连 116028 ; 21 Laboratoire de Mecanique des Contacts , LMC , UMR CNRSΠINSA de Lyon 5514 , France)
2 目前高速列车使用的制动盘材料
法国第一代高速列车巴黎东南号 ( 营运时速 270 km) 于 1981 年投入使用 , 在列车的拖车上 , 早 期使 用 的 是 具 有 通 风 结 构 的 铸 铁 制 动 盘[3] ( 图 6
图 6 高速列车制动盘的结构形式
第 4 期 高速列车制动盘材料的研究进展
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中 国 铁 道 科 学 第 25 卷
术 , 通过调整涂层结构和涂层材料 , 可以实现对制 动盘表面的强化 。图 10 是文献 [ 9 ] 中提出的多层 涂层的结构 。如图所示 : 第一层为粘着层 , 目的是 提高盘体与涂层的结合性能 ; 第二层为热屏障层 , 这层材料的主要性能是具有低的导热系数 , 阻碍热 量向轮轴传递 ; 第三层为耐磨层 , 满足高速列车制 动条件下的摩擦磨损性能 。这种多层结构涂层 , 最 大的特点在于通过热屏障层的隔热作用 , 降低了盘 体温度 。然而 , 试验表明 , 这种多层结构涂层在降 低盘体温度的同时 , 明显增加了盘表面的温度 , 这 相应地对闸片材料的硬度和耐高温磨损性能提出了 更高的要求 。同时 , 这种多层结构由于各涂层采用 不同的材料 , 其性能是不同的 , 不同材料间不同的 热膨胀系数和杨氏模量使涂层间出现了应力场 , 因 而 , 涂层间的结合强度成为要研究的问题 。
速阶段 , 电阻制动力较低 ; 高速时 , 风阻的作用接 近电阻制动力 ; 在任何速度范围内 , 拖车上的摩擦 制动力均起主导作用 。图 3 是高速列车在时速 300 km 时 实 施 紧 急 制 动 时 的 制 动 能 分 布 图[1] , 可 见 , 在紧急制动时 , 风阻为 9 % , 电力制动为 22 % , 摩 擦制动为 69 % , 其中拖车上的摩擦制动达 62 %。
31113 材料表面强化技术 将制动盘表面制造一层可提高摩擦磨损性能的
强化材料是制造高能量制动盘的一个新途径[7 , 8] 。 由于制动盘对热学性能和力学性能都有相当高的要 求 , 因此 , 通过表面强化技术来改善制动盘表面的 性能 。一般从两个方面考虑 , 一种是仅考虑提高制 动盘表面的力学性能 , 另一种是在提高力学性能的 基础上改善热学性能 。方法之一是等离子热喷涂技
在考虑上述问题的基础上 , 对制动盘材料和闸 片材料性 能 要 求 的 重 点 有 所 不 同[2] 。对 制 动 盘 材 料 , 要求其有很高的热容量以利于制动能储存 , 同 时具有良好的导热性以降低温度梯度 , 减少热斑形 成 。图 4 给出了制动盘材料性能要求 。
(a) ) 。这种通风结构制动盘可有效地降低盘体温 度 , 因此 , 可以配用耐热温度较低的有机合成闸 片 。然而 , 在高速运行时 , 通风结构制动盘最大的 问题是风阻消耗功率太大 , 风阻消耗功率已达到列 车功率的 1Π4 。因而 , 不得不考虑实心制动盘 。基 于实心 制 动 盘 的 盘 体 温 度 大 大 高 于 通 风 结 构 制 动 盘 , 对材料的热疲劳性能提出了更高的要求 , 同 时 , 也要求相匹配的闸片具有更高的耐热温度 。所 以 , 实心锻钢制动盘很快取代了通风结构制动盘 , 粉末冶金闸片取代了有机合成闸片 (图 6 (b) ) 。这 种形式的制动器最大制动能量达 23 MJ 。到目前为 止 , 各国高速列车的盘式制动器仍局限于这种结 构。
始在巴黎东南号高速列车上进行试验[3] 。设计的第
一个结构形式仍为传统的盘式结构 , 即两块闸片抱
紧在制动盘上 , 闸片的面积为 400 cm2 , 每轴装有
两个制动盘 。这种试验装置于 1987 年 7 月～1989 年 4 月进行了装车试验 , 结果表明 , 其摩擦系数随
图 8 陶瓷制动盘
速度 、压力和湿度的变化幅度达 6 倍 , 尤其是在雨
图 7 C —C 纤维复合材料制动盘
低 、弹性模量小等适合用于高能量摩擦盘的优点 ,
尤其是可在 1 000 ℃高温下正常工作 , 最高工作温
度可达 2 000 ℃, 这是其它材料无法比拟的 。同时 ,
材料的密度为 1175 , 这为降低盘重创造了条件 。
早在 1981 年 , C —C 纤维复合材料制动盘就开
与盘温的变化 , 计算结果表明 , 当制动功率达 3 000 W 时 , 金属陶瓷闸片表面温度高于铁铜粉末闸 片 40 ℃, 实际测量表明 , 表面陶瓷强化盘体温度明 显低于非强化盘 。同时 , 金属陶瓷闸片的磨损量也 大大低于铁铜粉末闸片 (图 13) 。
图 11 表面陶瓷强化盘摩擦系数的变化
图 10 多层涂层的结构
摘 要 : 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 。
利用热喷涂技术改善制动盘表面性能 , 所试验 的涂层材料主要有两类 , 一类是陶瓷材料 , 另一类 是超合金材料 。
在陶瓷材料涂层方面 , 文献 [ 2 ] 中进行了大 量的研究 。通过等离子热喷涂技术 , 将钢盘表面制 造一层 NiCr2Cr3 C2 陶瓷涂层 , 涂层硬度达 800 HV , 涂层厚度为 250μm , 陶瓷涂层下的衬层材料为 Ni2 CrAl Y , 衬层厚度为 80μm。考虑到钢盘经陶瓷表面 强化后 , 具有更高的表面温度和耐磨性 , 普通的粉 末冶金闸片难于满足这种高温高磨损条件要求 , 因 此 , 相配的闸片选用了 Al2 TiO5 陶瓷闸片 , Al2 TiO5 陶瓷闸片硬度为 420 HV 。为比较这种强化盘的性 能 , 在同样的试验条件下进行了非强化盘匹配铁铜 粉末冶金闸片的对比试验 。试验表明 (图 11) , 陶 瓷表面 强 化 钢 盘 与 陶 瓷 闸 片 间 的 摩 擦 系 数 相 当 稳 定 , 其稳定性已好于非强化盘和铁铜粉末冶金闸 片 , 尤其是在淋水的条件下 , 摩擦系数也几乎没有 变化 , 远远好于现行使用的钢盘与粉末冶金闸片 。 陶瓷间的摩擦系数不受水气影响的原因在于摩擦表 面的高温使水膜难于形成 。图 12 给出了制动功率
雪天气条件下 , 材料的磨损量急剧增加 。为解决这
些问题 , 人们采用了飞机制动器的结构形式[5] (见
图 7) , 制动器由两个静盘和两个动盘构成 , 配有通
风冷却装置和伺服系统 , 所采用的封闭结构解决了
受雨雪天气影响的问题 。这种形式的制动器可使制
动能达到 90 MJ 。尽管如此 , 这种制动器仍存在许
13
3 研究中的高速列车制动盘材料
高速列车制动盘的主要障碍 。图 8 是欧洲 Becorit 公 司试制的 30 MJ 和 50 MJ 陶瓷制动盘[6] , 图 9 是与 陶瓷制动盘相配的 NT 型陶瓷闸片 。
要求制动盘既要有高制动能量 , 再要降低重量
是相当困难的 。为解决这一问题 , 研究工作形成两
多棘手的问题 , 如 : ①摩擦系数的变化幅度仍为 4
倍左右 ; ②制动盘的高温对相邻附件提出了相当苛
刻的要求 ; ③结构复杂 ; ④价格昂贵 。这些因素均 是阻碍 C —C 纤维复合材料被进一步开发利用的原
图 9 陶瓷闸片
因 。因此 , 到目前为止 , C —C 纤维复合材料制动 器仍局限应用在赛车和大型飞机上 。 31112 陶瓷材料
在动车上 , 已由踏面制动过渡到轮装盘式制 动[4] (图 6 (c) ) , 制动盘的材料为铸铁 、铸钢和锻 钢等多种形式 , 相要求
对制动闸片材料 , 则主要考虑其稳定的摩擦系 数和良好的耐磨性 (图 5) 。
图 5 制动闸片材料的性能要求
图 2 法国双层高速列车制动力分布图
图 1 法国大西洋号高速列车拖车上的盘式制动
由上述可见 , 列车的制动力由动车的电阻制 动 、动车的摩擦制动 、拖车的摩擦制动和风阻构 成 , 各部分的制动力随速度的变化而变化 。图 2 是 法国双层高速列车制动力的分布图[1] , 可见 , 在低
收稿日期 : 2003212208 作者简介 : 宋宝韫 (1941 —) , 男 , 上海人 , 博士生导师 , 教授 。 基金项目 : 国家 863 计划项目 (2003AA331190)
个发展方向 : 一是研制高能量制动盘 ; 另一个是发
展中能量制动盘 。