机车列车制动力基本概念(汇编)
列车牵引与制动重点内容

列车牵引与制动重点内容牵引计算第一章1.掌握牵引力、制动力、阻力的概念牵引力:由机车或动车的动力传动装置引起的与列车运行方向相同的外力,是司机可以控制的使列车发生运动或加速的力。
阻力:列车运行中由于各种原因自然发生的与列车运行方向相反的外力,是司机不可以控制的,它的作用是阻止列车发生运动或使列车自然减速。
列车阻力是机车阻力与车辆阻力之和。
制动力:由列车制动装置引起的与列车运行方向相反的力,司机可以控制的,它的作用是使列车产生较大的减速度或者在长大下坡道防止列车超速运行,或者阻止列车在车站停车时由于坡度或大风而自然溜走。
2.不同工况下,作用于列车上的合力的情况牵引工况:C=F-W惰行工况:C=-W制动工况:C=-(W+B)3. 什么是黏着,黏着状态黏着:a.轮轨间非点接触,是椭圆形面接触b.列车运行中要发生各种冲击与振动c.车轮踏面是圆锥形的d.车轮在钢轨上滚动时,伴随微量的轮轨间的纵向和横向振动黏着状态:轮轨间接触状态为黏着状态4. 黏着系数与哪些因素有关概念:把黏着力与轮轨间的垂直载荷之比称为粘着系数因素:列车运行速度、车轮与钢轨的表面状况、环境气候、机车构造第二章1.什么是车钩牵引力、轮周牵引力车钩牵引力:机车牵引客、货车辆的纵向力轮周牵引力:机车或动车是一种能量转换装置。
使机车牵引车辆沿轨道运行的外力肯定来自钢轨和轮周。
产生条件:A.机车车轮上有动力传动装置传来的旋转力矩B.动轮与钢轨接触并存在摩擦作用2.机车牵引特性曲线是怎样的反映了机车的牵引力与速度之间的关系。
在一定功率下,机车运行速度越低,机车牵引力越大。
第三章1. 列车运行阻力包括哪些,附加阻力包括哪些,如何计算列车运行中由于各种原因自然发生的与列车运行方向相反的外力基本阻力的构成:轴承阻力、滚动阻力、滑动阻力、冲击与振动阻力、空气阻力附加阻力不分机车、车辆,而是按列车计算。
决定于线路条件坡道:W I=i 曲线:W R=A/R 隧道:W S=0.00013Ls第四章1.什么是制动、缓解制动:人为的制止物体的运动,包活使其减速、阻止其运动或加速运动缓解:对已经实行制动的物体,解除或减弱其制动作用2.制动装置有哪几部分构成?分别起什么作用制动机:产生制动原动力并进行操纵和控制的部分基础制动装置:传送制动原动力并产生制动力的部分3.列车制动作用分几种常用制动:调速或进站停车紧急制动:紧急情况下,为了尽快停车非常制动:在常用制动无效或制动力不够胆并非紧急情况下使用的一种制动备用制动:在常用制动系统发生故障但情况并不紧急时使用的制动闸瓦制动、盘形制动、磁轨制动、轨道涡流制动、电阻制动、再生制动、液力制动、翼板制动4.制动机的种类有哪些?空气制动机的工作原理?手制动机、空气制动机、电制动机、真空制动机空气制动机的原理:缓解:当司机将制动阀放在缓解位置时,总风缸的压缩空气进入制动主管,经制动支管进入三通阀,推动主动活塞连同滑阀向右移动,打开充气沟,使压缩空气经充气沟进入副风缸,直到副风缸内的空气压力和制动主管内的压力相等为止。
电力机车的制动方式及其原理

电力机车的制动方式及其原理1、制动技术概念列车制动就是人为地制止列车的运动,包括使它减速、不加速或停止运行。
对已制动的列车或机车解除或减弱其制动作用,则称为“缓解”。
为施行制动和缓解而安装在机车、车辆、列车上的一整套设备,总称为“制动装置”。
“制动”和“制动装置”俗称为“闸”。
施行制动常简称为“上闸”或“下闸”,施行缓解则简称为“松闸”。
“列车制动装置”包括机车制动装置和车辆制动装置。
不同的是,机车除了具有像车辆一样使它自己制动和缓解的设备外,还具有操纵全列车制动作用的设备。
2、机车制动方式1)闸瓦制动:铁路机车车辆采用的制动方式最普遍的是闸瓦制动。
用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块,在制动时抱紧车轮踏面,通过摩擦使车轮停止转动。
在这一过程中,制动装置要将巨大的动能转变为热能消散于大气之中。
而这种制动效果的好坏,却主要取决于摩擦热能的消散能力。
使用这种制动方式时,闸瓦摩擦面积小,大部分热负荷由车轮来承担。
列车速度越高,制动时车轮的热负荷也越大。
如用铸铁闸瓦,温度可使闸瓦熔化;即使采用较先进的合成闸瓦,温度也会高达400~450℃。
当车轮踏面温度增高到一定程度时,就会使踏面磨耗、裂纹或剥离,既影响使用寿命也影响行车安全。
可见,传统的踏面闸瓦制动适应不了高速列车的需要,需要一种新型的制动装置以满足要求。
2)盘形制动:它是在车轴上或在车轮辐板侧面安装制动盘,用制动夹钳使以合成材料或者粉末冶金制成的两个闸片紧压制动盘侧面,通过摩擦产生制动力,使列车停止前进。
由于作用力不在车轮踏面上,盘形制动可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗。
另外制动平稳,噪声小。
盘形制动的摩擦面积大,而且可以根据需要安装若干套,制动效果明显高于踏面制动,尤其适用于时速120公里以上的列车,这正是各国普遍采用盘形制动的原因所在。
但不足的是车轮踏面没有闸瓦的磨刮,将使轮轨粘着恶化;制动盘使簧下重量及冲击振动增大,运行中消耗牵引功率。
踏面制动和盘形制动都要通过轮轨之间的粘着来实现,因此都属于粘着制动。
机车制动的名词解释

机车制动的名词解释机车制动是指机车运行过程中,通过控制机械、液压或电气装置来减速、停车或保持车辆在行进中的稳定状态,以确保行车安全和运行效率的一种技术手段。
机车制动的核心目标是减速、控制速度和停车,以适应列车在不同路况和工况下的需求。
一、机车制动系统机车制动系统是机车牵引、制动和辅助装置的总称。
它包括制动装置、制动传动装置、控制装置和监测装置等。
制动装置用于产生制动力,制动传动装置将制动力传递给车轮并转化为制动效果,而控制装置和监测装置则负责控制和监测制动过程中的各项参数。
1. 机械制动机械制动是一种基于机械传动方式的制动方法,通过机械装置将人工或机械的力量传递给制动装置。
常见的机械制动系统有手刹、脚刹和制动杆等。
机械制动的特点是结构简单、维修方便,但制动响应速度较慢,受制动装置磨损程度和外界温度等因素的影响较大。
2. 空气制动空气制动是一种基于气压传输的制动方式,通过控制气压来使制动装置产生制动力。
空气制动系统由气压制动装置、控制阀门和气源系统等组成。
其中,气压制动装置包括制动缸、制动鞋、制动盘和制动鼓等。
空气制动的特点是反应灵敏、制动力大、效果稳定,广泛应用于铁路和公路交通中。
3. 电控制动电控制动是一种基于电信号传输的制动方式,通过控制电磁阀和电机等电气装置来产生制动力。
电控制动系统由电动制动器、感应器和控制单元等组成。
电控制动的特点是制动灵活、能量回收效率高、制动过程可监控,适用于电力传动和混合动力机车。
4. 液压制动液压制动是一种基于液压传输的制动方式,通过控制液压设备来实现制动功能。
液压制动系统由液压缸、制动泵和油管路等组成。
液压制动的特点是制动力均匀、响应速度快、操作力小,广泛应用于重型车辆和特殊工况下的机车制动系统。
二、机车制动方式根据实际应用需求和技术发展,机车制动的方式也有不同的选择。
1. 机械制动与空气制动组合机械制动与空气制动的组合方式是较为常见的机车制动方式。
在这种方式下,机械制动器负责初次制动,而空气制动器负责加强制动和实现持续制动。
列车制动 第1章 列车制动总论讲解

《列车制动》
第一章 列车制动总论
逆汽制动 飞轮贮能制动
制动时,把列车动能转移入飞轮贮存, 启动加速时使该能量放出以节约能源。飞轮 质量较大,传动装置也复杂。
且与列车运动状态有关、随列车速度的 升高而降低。
粘着系数
粘着力与车轮与钢轨间的垂直载荷之比 称为“粘着系数”。
《列车制动》
第一章 列车制动总论
计算粘着系数 (规定的假定值)
制动力和惯性力不是作用在同一水平面内, 造成各个车轮对钢轨的法向反力并不相等。
假定垂直载荷固定不变,认为粘着力的变 化仅由粘着系数的变化引起的。粘着系数为 假定值。
《列车制动》
第一章 列车制动总论
第五节 其他制动方式
主要内容:铁道车辆常见的制动方式分类及 其作用原理、各自的特点和具体应用中应注 意的问题。
学习重点:用能量的观点来分析具体的制动 方式。
《列车制动》
盘形制动 结构: 在车轴上或在车 轮辐板侧面装上制 动盘,用制动夹钳 使合成材料制成的 两个闸片紧压制动 盘侧面,通过摩擦 产生制动力,把列 车动能转变成热能。
轴制动率:一个制动轴上的全部闸瓦压力与
该轴轴重的比值,用 0 表示。
轴制动率是制动设计中校验有无滑行危 险的重要数据。
《列车制动》
第一章 列车制动总论
车辆制动率:
一辆车总闸瓦压力与该车总重的比值。
K Qg
车辆制动率表示设计新车在构造速度 的情况下紧急制动时在规定距离内停车所 具备的制动能力。
列车制动

1.制动:人为的制止物体的运动,包括使其减速、阻止其运动或加速运动。
2.缓解:对已实行制动的物体,解除或减弱其制动作用。
3.列车制动装置:为使列车能实行制动和缓解而安装于列车上的一整套设备。
4.列车制动分类:①.常用制动②.紧急制动。
①.常用制动:正常情况下为调节或控制列车速度,包括进站停车所实施的制动。
(特点:作用较缓和、制动力可调节,通常只用制动能力的20%~80%)②.紧急制动:紧急情况下为使列车尽快停住而实施的制动。
(特点:作用较迅猛,需利用列车全部制动能力)5.制动距离:从司机实施制动的瞬间起到列车速度降为零的瞬间止,列车所走过的距离。
6.制动限速:在较陡的下坡道,为了满足制动距离限制的要求而规定的限制速度。
7.黏着系数影响因素:①.车轮和钢轨的表面状况②.列车运行速度。
8.制动率:机车、车辆和列车所具有的闸瓦压力和其所受重力之比。
9.闸瓦摩擦系数影响因素:闸瓦材质、列车运行速度、闸瓦压强、制动初速。
10.三通阀活塞动作的条件:①.列车管开始排风减压②.足够快的减压速度③.一定的动作时间。
11.减压速度临界值:缓解稳定性0.5~1.0kPa/s 制动灵敏度5~10kPa/s12.缓解稳定性和制动灵敏度:既要保证在列车管减压速度低于缓解稳定性要求的临界值时不发生自然制动;又要保证减压速度达到制动灵敏度规定的临界值时制动能启动。
13.局部减压:机车制动阀的排风减压。
(凡是控制列车管空气压强的阀排列车管的风,为非局部减压。
对机车或车辆上受列车管控制而且只控制本车制动作用的阀排列车管风时,为局部减压)14.紧急制动灵敏度:紧急制动的下限值。
(列车管减压速度达到紧急制动灵敏度指标时候,必须紧急制动)15.常用急制动:在常用急制动位情况下,列车管风顶开止回阀同时进入制动缸;使列车管产生轻微的常用局部减压,促使列车后部制动动作加快的制动。
16.常用急制动位:常用制动时处于列车后部的三通阀因列车管减压较慢、较小,主活塞左移至接触递动弹簧即停止的位置。
列车制动——精选推荐

列车制动列车制动(train braking)人为地制止列车的运动,包括使它减速、不加速或停止运行,对已制动的列车或机车解除或减弱其制动作用,则称为“缓解”。
为施行制动和缓解而安装在列车上的一整套设备,总称为列车“制动装置”。
“制动”和“制动装置”均可俗称为“闸”。
施行制动常简称为“上闸”或“下闸”,施行缓解则简称为“松闸”。
“列车制动装置”包括机车(或动车)制动装置和车辆(或拖车)制动装置。
即,在铁路列车中,不管是具有牵引动力装置的机车(或动车),还是被牵引的客货车辆(或拖车),都各自具有自己的制动装置。
不同的是,机车(或动车中的车头)除了具有像车辆(或拖车)一样使它制动和缓解设备外,还具有操纵全列车(包括机车或头车自身及其他各车)制动作用的设备。
基本概念由制动装置产生的与列车运行方向相反的外力,称为“制动力”。
这是人为的阻力。
由于行车安全的需要,制动力比在列车运行中由自然原因产生的阻力一般要大得多。
列车制动在操纵上按用途可分为“常用制动”和“紧急制动”两种。
在正常情况下为调节或控制列车速度包括进站停车所施行的制动,称为“常用制动”。
它的特点是作用比较缓和而且制动力可以调节,通常只用列车制动能力的20%~80%,多数情况下只用50%左右,在紧急情况下为使列车尽快停住所施行的制动,称为“紧急制动”(在中国也称为“非常制动”)。
它的特点是作用比较迅猛而且要把列车制动能力全部用上。
从施行制动的瞬间起,至列车速度降为零的瞬间止,列车驶过的距离,称为制动距离。
这是综合反映列车制动装置性能和效果主要技术指标。
有的国家不用制动距离而用制动(平均)减速度作为其主要技术指标。
两者实质上是一样的。
它们之间的关系可用下式表示:或式中,υ为施行制动时的列车初速度,简称制动初速(单位:km/h);S为制动距离(单位:m);a为列车在制动距离内的平均减速度(单位:m /s2)。
为了确保行车安全,世界各国都要根据列车速度、牵引重量、信号和制动技术等制定出制动距离标准(或减速标准)—紧急制动距离最大允许值,又称计算制动距离,一般在700~1 200m之间(高速列车为3 000m 或更长)。
第3章列车制动力

紧急制动时制动缸的空气压强
制动机类型
K1 及 K2 型 GK型 120型 103型
重车位 空车位 重车位 空车位 重车位 空车位
L3、GL3型关闭附加风缸、104型 机车各型分配阀
列车管空气压力 p0 (kPa)
500
600
360
420
360
420
190
190
350
410
190
190
360
420
第三章 列车制动力
1
制动力
定义:由制动装置引起的与列车运 行方向相反的外力。
比列车运行阻力大的多。 在列车制动减速过程中,起主要作
用的是列车制动力。
2
本章内容
制动力的分类、产生及限制 闸瓦摩擦系数 闸瓦压力的计算 列车制动力的计算
实算法 换算法 二次换算法
动力制动
3
1 制动力的分类、产生及限制
1-空气压缩机 2-总风缸 3-总风缸管 4-制动阀 5-列车管 6-三通阀 7-制动缸 8-副风缸 9-紧急制动阀
11
二、制动力的产生
12
二、制动力的产生
将轮对作为隔离体而建立的力矩平衡方
程式∑M=0求得:
∑K·Фk·R = ∑BL·R
制动力在数值上等于闸瓦摩擦力,即
∑BL = ∑KФk (kN)
110 0.247 0.177 0.150 0.136 0.128 0.122 0.118 0.115 0.112 0.110 0.108 -
100 0.254 0.184 0.157 0.143 0.135 0.129 0.125 0.122 0.119 0.117 - -
90 0.261 0.191 0.164 0.150 0.142 0.136 0.132 0.129 0.126 -
动车组制动系统检修与调试-制动的基本概念认知

三、制动方式分类
9.黏着系数的影响因素 运行速度、气候、车辆构造、线路品质和轮轨表面状态等。
1)运行速度
随 着 制 动 过 程 中 列 车 速 度 的 降 低 , 冲 击 振 动以 及 伴 随而来的纵向和横向的少量滑动都逐渐减弱,因而 黏着力和黏着系数也逐渐增大,
请判断:
列车制动时,速度越高,需要升高制动缸压力,
安装座
气囊
轮对轴承 拉杆
18
线圈
5.轨道涡流制动
三、制动方式分类
运动电荷在磁场中所受到的力称为洛伦兹力 公式为F=QvB
几毫米
19
6.旋转涡流制动
三、制动方式分类
涡流线圈安置在转向架的构架上,而涡流盘像制动盘一样安 装在车轴上,当涡流线圈励磁后,即在线圈与涡流盘之间产 生洛伦兹力,形成涡流制动。
➢ 纵向水平作用力超过黏着力——滑动摩擦——打滑。
22
三、制动方式分类
9.黏着系数的影响因素 运行速度、气候、车辆构造、线路品质和轮轨表面状态等。
2)气候
下 雨 与 否 、 雨 量 大 小 和 持 续 时 间 、 有 无 霜 雪 等!
3)轮轨表面状态
轮 轨 干 燥 而 清 洁 时 黏 着 系 数 较 大 , 轮 轨 刚 刚 潮湿 , 或 有 霜雪、油污时黏着系数明显减小。 但 如 果 连 续 大 雨 , 钢 轨 被 冲 刷 得 很 洁 净 , 则 钢 轨 虽然 很 湿,黏着系数也不会小
速度V1相同时,制动距离:A〈B〈C 制动距离S1相同时,速度:A〉B〉C
9
二、制动对动车组的意义
2.制动装置的重要意义 1.在任何情况下,减速、停车或防止加速,确保 行车安全;
2.提高列车运行速度、牵引重量的先决条件,及性 能先进的制动装置是提高铁路运输能力的前提条 件。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
(一)、列车制动力的定义由制动装置引起的、与列车运行方向相反的、司机可根据需要控制其大小的外力,称为制动力,用字母B表示。
列车制动力与机车牵引力一样,同样是钢轨作用于车轮的外力,所不同的是机车牵引力仅发生在机车的动轮与钢轨间,而列车制动力则发生在全列车具有制动装置的机车、车辆的轮轨之间。
在操纵方式上,列车制动作用按用途可分为两种:常用制动和紧急制动。
常用制动是正常情况下调控列车速度或停车所施行的制动,其作用较缓和,而且制动力可以调节,通常只用列车制动能力的20%至80%,多数情况下,只用50%左右。
紧急制动是紧急情况下为使列车尽快停住而施行的制动,它不仅用上了全部的制动能力,而且作用比较迅猛。
(二)、制动力产生的方法产生列车制动力的方法很多,主要可分为三类:1.摩擦制动传统的摩擦制动指的是将空气压力通过机械传动装置传到闸瓦或闸片上,利用闸瓦与车轮踏面或闸片与制动盘的摩擦而产生制动力,分为闸瓦制动和盘形两种。
电磁轨道制动是另外一种摩擦制动。
(1)闸瓦制动:以压缩空气为动力,通过空气制动机将闸瓦压紧车轮踏面由摩擦产生制动力。
是常速机车车辆采用的主要制动方式。
(2)盘形制动:以压缩空气为动力,通过空气制动机将闸片压紧装在车轴或车轮上的制动盘产生摩擦形成制动力,从而减轻车轮踏面的热负荷,延长车轮使用寿命,保证行车的安全。
准高速和高速列车普遍采用这种制动方式,我国新造客车也采用盘形制动。
(3)电磁轨道制动也叫磁轨制动,是利用装在转向架的制动电磁铁,通电励磁后,吸压在钢轨上,制动电磁铁在轨面上滑行,通过磨耗板与轨面的滑动摩擦产生制动力。
磁轨制动力不受轮轨粘着力的限制,是一种非粘着制动方式。
在紧急制动时同时附加此制动可以显著缩短制动距离。
据国外实验资料报导,在列车速度为200~210km/h施行紧急制动,同时附加电磁轨道制动比不加此制动时的制动距离要缩短25%。
2.动力制动依靠机车的动力机械通过传动装置产生的制动力。
包括电阻制动、再生制动、电磁涡流制动、液力制动等。
(1)电阻制动利用电机的可逆性,把牵引电动机变为发电机,将列车的动能转换成电能由制动电阻变成热能,散逸到大气中去。
电磁转矩成为阻碍牵引电机转子运行的动力,从而起到制动作用。
我国电力机车和电动车组普遍采用,内燃机车和内燃动车组多数采用。
(2)再生制动与电阻制动相似,同样利用电机的可逆性,只不过将牵引电动机作发电机产生的电能通过逆变装置回送给电网。
目前,在国外高速动车组、交流传动电力机车已广泛应用,我国部分国产电力机车上已经应用。
(3)电磁涡流制动电磁涡流制动是利用电磁铁和电磁感应体相对运动,在感应体中产生涡流,将列车的动能转换成电磁涡流并产生热能,达到制动的目的。
根据电磁铁和感应体的型式,电磁涡流制动分为电磁涡流轨道制动(线性电磁涡流制动)和电磁涡流转子制动(盘式电磁涡流制动)。
电磁涡流轨道制动是将转向架上的电磁铁落至距轨面6-7mm处,由电磁铁与钢轨间的相对运动在钢轨内产生感应涡流,这些涡流在磁场中运动,受到一个与运动方向相反的力的作用,形成制动力。
电磁涡流转子制动是在轮轴上安装与盘形制动制动盘类似的金属圆盘,制动时金属盘在电磁铁产生的磁场中旋转,制动盘内产生涡流作用,从而产生电磁力作为制动力,起到制动作用。
闸瓦制动、盘形制动、电阻制动、再生制动、电磁涡流转子制动,都是利用轮轨之间的粘着而转变成制动力,均属于粘着制动,其制动力要受产生制动力的那些车轴的轮轨间粘着力的限制。
同一根轴上各种粘着制动力之和不能超过该轴轮轨间的粘着力。
电磁轨道制动和电磁涡流轨道制动不通过轮轨间的粘着起作用,属于非粘着制动,不受轮轨间粘着极限值的限制。
其中电磁涡流制动优于电磁轨道制动,因为它没有任何摩擦副。
电磁制动目前在国外作为高速列车的辅助制动装置。
(三)、闸瓦制动力的形成在司机的操纵下,制动缸的空气压力通过基础制动装置的传递和扩大,使闸瓦以K (kN )的压力作用于滚动的车轮踏面,引起与车轮回转方向相反的摩擦力k k K ϕϕ(⋅为轮瓦间摩擦系数)。
对列车来说,此摩擦力是内力,它不能使列车运动状态发生变化,但它对车轮中心形成一个力矩,从而在轮轨接触点产生一个车轮对钢轨的纵向水平作用力k K ϕ⋅,根据作用与反作用原理,必然引起一个钢轨对列车作用并阻碍列车运行的外力,即制动力(图3—1)。
图3—1 闸瓦制动力的形成示意图每块闸瓦产生的制动力亦可写成kK B ϕ⋅= (3—1)上式说明,在不超过轮轨间粘着力的范围内,制动力的大小是由k ϕ和K 这两个数值来决定的。
由此可见,列车制动力与机车牵引力一样,也是发生在车轮踏面与钢轨间的外力,所不同的是,机车牵引力仅发生在机车动轮踏面与钢轨间,显然,列车制动力就有可能比机车牵引力大得多。
这主要是因为两种力都受轮轨间粘着力的限制,列车总重比机车动轮荷重大得多。
(四)、闸瓦制动力的限制从制动力的形成过程可知,制动力是由轮瓦间摩擦力引起的钢轨对车轮的纵向水平反作用力,因此它的大小要受到轮轨间粘着力的限制。
如每轴作用在钢轨上的垂直载荷为q 0、轮轨间的粘着系数为z μ,每轴上的闸瓦压力为∑K ,故必须使:z kq K B μϕ⋅≤⋅=∑0max (3-2)kzoq K ϕμ≤∑ (3-3)当闸瓦压力较小(如常用制动小减压量),∑⋅kK ϕ的值小于轮轨间的粘着力时,∑⋅kK ϕ就是当时的制动力。
随着闸瓦压力的增大,制动力也增大。
当制动力增大到轮轨间粘着力,车轮就会被抱死不转而在钢轨上滑行。
若轮轨间的滑动摩擦系数为h ϕ,则滑行时的制动力就完全变成轮轨间的滑动摩擦力,即h q B ϕ⋅=0。
滑行时,虽然闸瓦压力很大,但制动力很小,反而延长了滑行距离,并造成车轮踏面擦伤。
从公式(3-3)可知,当比值0q K ∑值大或kzϕμ值小时,易发生滑行,下面分析几种情况:1.当速度v 低时,粘着系数z μ略大,而k ϕ随v 下降而急剧增加,故比值kzϕμ下降易发生滑行,尤其是在快停车时,更易滑行。
2.当轨面状况不好时,粘着系数受其影响而下降,比值kzϕμ低,易发生滑行。
3.紧急制动时,由于闸瓦压力K 值大,而使0q K ∑增大,易滑行。
二、 闸瓦摩擦系数(一)、闸瓦摩擦系数及影响因素机车车辆闸瓦与车轮踏面间的摩擦系数简称为闸瓦摩擦系数,以k ϕ表示。
闸瓦摩擦系数是直接影响列车制动力的重要因素,在闸瓦压力一定时,制动力的大小和变化,就决定于摩擦系数的大小和变化。
所以要求闸瓦摩擦系数的数值要高且比较稳定。
影响闸瓦摩擦系数的因素很多,主要有以下几方面。
1.闸瓦材质和制造工艺闸瓦材质对摩擦系数影响很大,现在机车车辆上大多使用的是铸铁闸瓦。
铸铁闸瓦中配有碳、硅、锰、硫、磷五种添加成分。
其中磷是对摩擦性能起主要作用的元素,适当提高含磷量,摩擦系数与耐磨性均可相应增加。
1999年6月以后,我国主要使用含磷量为2.5~5%的高磷闸瓦,取代含磷量为0.7~1.0%的中磷闸瓦。
此外,闸瓦的铸造工艺也影响着摩擦系数,用铁模浇铸的铸铁闸瓦,其摩擦系数就小于用砂模浇铸的闸瓦。
随着对铸铁闸瓦的研究不断深入,据国内外一些文献报道,铸铁闸瓦的浇铸温度、浇铸方法及闸瓦中所含的杂质,都会大大降低闸瓦的耐热性与导热性,使闸瓦易于熔化,对摩擦系数也必然会有影响,从而导致同一材质的闸瓦就有可能有不同的摩擦系数。
2.闸瓦压力闸瓦对车轮单位面积上的压力越大,摩擦系数越小,反之摩擦系数越大。
这是因为,闸瓦压力大时,摩擦产生的热量多,闸瓦温度升高,在接触面上可能有一薄层因高温而变软,起着近似润滑剂的作用,所以降低了摩擦系数。
3.列车运行速度铸铁闸瓦与车轮间的摩擦系数受列车运行速度的影响较大。
列车速度高,闸瓦与车轮踏面摩擦的相对速度就越大,在摩擦过程中产生的热量多,使闸瓦温度升高,摩擦系数减小。
这显然不能满足高速时需要有较大制动力的要求(列车速度降低,摩擦系数反而增大)。
尤其是在速度很低时,摩擦系数急剧上升,容易发生“抱死轮”即“滑行”现象。
4.列车制动初速度初速度较低时,其摩擦系数较高。
当制动初速度较高时,闸瓦温度高,则摩擦系数较低。
根据试验:制动初速每提高10km/h,铸铁闸瓦和低摩合成闸瓦的摩擦系数将降低0.006~0.012。
除上述几种主要因素外,闸瓦摩擦系数还与气候、接触面状态等有关。
(二)、改善闸瓦摩擦性能的措施对闸瓦除要求有高的、比较稳定的摩擦系数外,还要求它有较好的耐磨性和导热性,以及一定的机械强度,并且希望制造成本低。
因此,世界各国都在对闸瓦的摩擦性能进行广泛研究,以提高制动效能,降低材料消耗。
1.提高铸铁闸瓦中的含磷量据研究,含磷量高的高磷铸铁闸瓦可明显减小以至完全消除火花,制动效果好,但容易脆裂。
我国研究出采用钢背作为补强措施的高磷铸铁闸瓦,现在已普遍使用高磷铸铁闸瓦。
2.采用双侧制动或复式闸瓦双侧制动即每一车轮两侧各有一块闸瓦。
复式闸瓦是一个闸瓦托上安装两块或两块以上闸瓦。
采用双侧制动或复式闸瓦能增加闸瓦的摩擦面积,减小闸瓦单位面积的压力。
根据试验,闸瓦单位面积的压力较小者,可获得良好的摩擦系数与较小的磨耗量;同时闸瓦单位面积的压力小,制动时的温度较低,由此而引起的闸瓦变形也较小,使闸瓦与车轮有较好的接触状态,得以提高其摩擦系数。
据国外试验资料表明,采用复式闸瓦时制动距离比采用单式闸瓦可缩短10~15%。
此外,为减小制动过程中闸瓦因高温而发生的变化,除采用上述的复式闸瓦外,还可以采用两端硬化的闸瓦,来防止闸瓦冷却后两端翘起,闸瓦接触面减小,摩擦系数降低。
3.采用合成闸瓦由于铸铁闸瓦摩擦系数较低,而且随速度增加而减小,耐磨性亦较差,已不能满足铁路运输高速、重载和行车安全的要求,因而出现了一种很有前途的新型闸瓦——合成闸瓦。
合成闸瓦是用非金属材料(石墨粉、石棉、矿渣、云母、粘土等)和金属粉末(铸铁粉、铜粉、铅粉和铅锌等氧化物)为填充料,用橡胶或树脂等粘性材料作为粘结剂,通过加热而成。
与铸铁闸瓦相比,它的摩擦系数大而稳定,而且可以在制造时,通过采用不同的配方和工艺进行调节。
耐磨性也有显著提高,制动时的摩擦火花也小,可防止火灾。
目前,我国快速旅客列车上已采用合成闸片。
(三)、闸瓦摩擦系数的试验公式由于闸瓦摩擦系数的影响因素很多,而且比较复杂,难以推导出它的计算公式,通常是综合试验结果得出的经验公式进行计算的。
,按下列各式计算:《牵规》规定,我国各型闸瓦和闸片的实算摩擦系数k中磷闸瓦:)110(0007.0100141006.3100510064.00v v v K K k -+++⋅++=ϕ (3-4)高磷闸瓦:)120(0012.01006010017100710082.00v v v K K k -+++⋅++=ϕ (3-5)低摩合成闸瓦:)100(0006.0150101504500650025.00v v v K K k -+++⋅++=ϕ (3-6)高摩合成闸瓦和闸片:1502150200420041.0++⋅++=v v K K k ϕ (3-7)式中 K —每块闸瓦的闸瓦压力,kN ; v —列车运行速度,km/h ; v 0—制动初速度,km/h 。