摩擦条件对制动闸片摩擦磨损性能的影响

论文摘要

列车速度的提高,制动系统承受着巨大的负荷。在实际运行过程中,由于闸片与制动盘的制造误差、装配误差、使用中的不均匀磨损及外界环境的多变,会造成局部接触压力及温度高于标准值的情况,在这些恶劣摩擦条件下,材料所表现出的性能往往是决定产品性能的关键。因此,研究合适的高速列车用铜基粉末冶金闸片材料,并对其恶劣条件下摩擦磨损性能进行分析具有重大的意义。采用粉末冶金技术制备铜基粉末冶金闸片材料,在定速摩擦实验机上进行性能测试,摩擦速度为200～3000r/min,摩擦压力变化范围为0.5～1.2MPa,湿环境为淋水量5.3ml/min(相当于200cm~2条件下25L/h,UIC标准)。实验研究在这些条件下材料的摩擦磨损性能变化规律,结果表明:干摩擦条件下,在摩擦速度小于1500r/min条件下,随摩擦速度增加,摩擦系数降低,在更高的摩擦速度条件下,摩擦系数维持在一个稳定的数值。原因在于随转速增加,试样表面第三体致密性增加,起到稳定摩擦系数的作用。低速情况下磨损率随速度的增加显著提高,高速摩擦情况下,磨损率波动不明显;摩擦速度不同,制动压力对摩擦性能的影响程度不同,低速条件下,随制动压力变化,摩擦系数的波动程度大,高摩擦速度条件下,随制动压力增加,摩擦系数有所增加。过高的压力加速了硬质粒子破损,降低了对基体的支撑作用,增加了真实接触面积,从而增加了摩擦系数,并使材料表现出较高的磨损率。湿摩擦条件下,水分对低速与低制动压力情况下的摩擦性能影响较大,水分的润滑和冲刷作用,降低了摩擦系数,增加了磨损量。在高摩擦速度与高制动压力情况下,由于高温蒸发和离心力作用减少了水分对表面的影响程度,相比于干摩擦条件,摩擦系数变化不明显。摩擦顺序对摩擦摩磨损性能有影响,当摩擦顺序为低速到高速进行时,摩擦系数的波动程度及磨损率较之从高速到低速摩擦情况要大。原因在与高速条件下形成的致密第三体层具有稳定摩擦磨损性能的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 绪论
• 第一章 高速列车的盘式制动及材料
• 1.1 盘式制动
• 1.2 粉末冶金摩擦材料
• 1.3 制动盘材料
• 1.4 制动闸片材料
• 1.4.1 铁基粉末冶金闸片材料
• 1.4.2 铜基粉末冶金闸片材料
• 1.4.3 粉末冶金材料的制备工艺
• 本章小结
• 第二章 材料的摩擦与磨损
• 2.1 摩擦理论概述
• 2.1.1 机械啮合理论
• 2.1.2 分子作用理论
• 2.1.3 分子机械理论
• 2.2 磨损理论概述
• 2.2.1 磨粒磨损
• 2.2.2 粘着磨损
• 2.2.3 疲劳磨损
• 2.2.4 氧化磨损
• 2.3 影响材料摩擦磨损性能的因素
• 2.3.1 速度对材料摩擦磨损性能的影响
• 2.3.2 温度对材料摩擦磨损性能的影响
• 2.3.3 制动压力对材料摩擦磨损性能的影响
• 2.4 摩擦表面第三体
• 本章小结
• 第三章 研究的意义、内容及方法
• 3.1 研究的意义
• 3.2 研究的内容
• 3.3 研究的方法
• 3.3.1 实验设备
• 3.3.2 闸片试样的制备
• 3.3.3 摩擦磨损实验
• 本章小结
• 第四章 转速对材料摩擦磨损性能的影响
• 4.1 转速对干摩擦情况下材料摩擦磨损性能的影响
• 4.2 转速对湿摩擦情况下材料摩擦磨损性能的影响
• 本章小结
• 第五章 制动压力对材料摩擦磨损性能的影响
• 5.1 制动压力对干摩擦条件下材料摩擦磨损性能的影响
• 5.2 制动压力对湿摩擦条件下材料摩擦磨损性能的影响
• 本章小结
• 第六章 干湿条件对材料摩擦磨损性能的影响比较
• 6.1 不同摩擦速度下干湿摩擦方式的比较
• 6.1.1 低速摩擦中干湿摩擦方式对材料性能影响
• 6.1.2 高速摩擦中干湿摩擦方式对材料性能影响
• 6.2 不同制动压力下干湿摩擦方式的比较
• 6.2.1 低速摩擦中干湿摩擦方式对材料性能影响
• 6.2.2 高速摩擦中干湿摩擦方式对材料性能影响
• 本章小结
• 第七章 摩擦方式对材料摩擦磨损性能的影响
• 7.1 摩擦顺序对材料摩擦磨损性能的影响
• 7.2 摩擦初始温度对材料摩擦磨损性能的影响
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 实验数据
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢