Page 102 - 《摩擦学学报》2021年第1期

第 1 期 项载毓, 等: 高速列车制动闸片摩擦块形状对制动界面摩擦学行为的影响 99

Hexagon Pentagon Circle
60 ℃ b 65 ℃ b 70 ℃ b

a a a

Max: 55.9 ℃ Max: 59.9 ℃ Max: 70.6 ℃
30 ℃ Max: 45.3 ℃ 30 ℃ Max: 46.3 ℃ 30 ℃ Max: 40.4 ℃

Fig. 5 The temperature distribution of disc surface
图 5 制动盘表面温度分布

75 75 75
30 s 90 s 30 s 90 s 30 s 90 s
60 s
120 s
Temperature/℃ 60 a b Temperature/℃ 60 a b Temperature/℃ 60 a b
120 s
60 s
120 s
60 s
45
45
45
30 30 30
30 40 50 60 30 40 50 60 30 40 50 60
Friction radius/mm Friction radius/mm Friction radius/mm

Fig. 6 Radial node temperature in friction region of disc
图 6 制动盘摩擦区域径向节点温度
对摩副的制动盘表现出较为对称的双峰特征且峰值 36
Hexagon
分别靠近于内、外摩擦区域，以圆形摩擦块作为对摩 Pentagon
副的制动盘的温度峰值主要靠近于内摩擦区域，并且 24 Circle
温度值从内摩擦区域到外摩擦区域经历先升高后降 Temperature difference/℃
低再微弱升高的过程. 总的来说，相比五边形和圆形
摩擦块的情况，以六边形摩擦块作为对摩副的制动盘 12
摩擦区域内各位置的温度差异明显较小，表明与六边
形摩擦块对摩能够使得制动盘表面温度分布更为均匀. 0
30 60 90 120
计算图6中摩擦区域径向上的最高和最低温度 Time/s

差，结果见图7，可见不同时刻下，与圆形摩擦块对摩 Fig. 7 The temperature difference in the friction region
的制动盘的表面摩擦区域内均具有最大的高低温度 图 7 摩擦区域内最高最低温度差
差，这进一步证实了将圆形摩擦块作为对摩副会使得
中于摩擦切入端. 进一步地，分析试验结束后摩擦块
对应的制动盘上产生热能聚集现象. 结合前述摩擦块
接触压力分布情况，如图9所示. 可见摩擦块接触压力
表面接触平台分布情况，可得出摩擦块磨损表面接触
分布多集中于摩擦块的切出端，这表明试验结束后切
平台大小及分布越均匀(如六边形摩擦块)，拖曳制动
过程中与之配副的制动盘表面温度分布越均匀；反 出端平面较高而切入端较低，即摩擦块的切入端磨损
之，若磨损表面存在数量较多的大接触平台(如圆形 率较大，产生了偏磨现象. 在相同制动力下不同形状
摩擦块)，则容易导致制动盘表面产生温度聚集现象. 摩擦块接触压力均值仍差异较大，其中圆形摩擦块的
对比分析试验结束后不同摩擦块表面温度分布， 最大，五边形摩擦块次之，六边形摩擦块的最小，表明
从图8中可以看出：六边形摩擦块表面温度分布较为 六边形摩擦块与制动盘具有较大的接触面积，据此可
均匀，而五边形和圆形摩擦块表面相对高温区域多集 推测六边形摩擦块切入和切出端磨损较为一致. 而六