Page 71 - 摩擦学学报2025年第4期

第 4 期 于文峰, 等: 高速列车用闸片摩擦学行为与磨损寿命研究 559

表 1 制动盘材料的成分
Table 1 Braking disc material composition
w (Fe)/% w (C)/% w (Cr)/% w (Si)/% w (Mo)/% w (V)/% w (Mn)/%
Balance 0.27~0.33 1.0~1.3 0.4~0.7 0.2~0.5 0.3~0.4 0.5~0.8

表 2 闸片材料的成分
Table 2 Braking pad material composition
w (C)/% w (Cu)/% w (Fe)/% w (O)/% w (Cr)/% w (Si)/% w (S)/% w (Mo)/% w (Zr)/%
34.31±3.90 37.23±2.26 16.73±1.73 5.29±0.68 3.75±0.48 1.22±0.22 0.28±0.04 0.33±0.04 0.84±0.24

铸钢制动盘摩擦副，使用自研高速销-环式摩擦磨损 与台架试验保持一致，以实现相同的能量耗散功率.
试验机等效1:1制动试验台进行了不同循环次数的摩 为等效燕尾I-C型闸片(轴装) 1:1制动试验台
擦试验，试验设备如图1所示. 试验机由试验部分、加 350 km/h速度水平下的制动，参考铁总标准TJ/CL 307–
载部分、润滑系统(可满足常温和高温润滑)和红外测 2019动车组闸片暂行技术条件附录中C.6测试程序，计
温系统等组成，此外为了等效1:1制动试验台设备的动 算动能耗散大小以及制动能量密度. 1:1制动试验台设
能耗散大小，设备添加了摩擦功实时计算模块. 试验 备轴重5 700 kg，其能量耗散大小E 可由公式(1)计算.
k
机高速电主轴转速最高可达22 000 r/min，最大线速度 1
E k = mv 2 (1)
为100 m/s. 设备通过闭环的伺服机械系统实现恒力加 2
载，切向力和法向力传感器范围为0.5~500 N. 为了实 其中，E 为1:1制动试验台的能量耗散大小，单位为J；
k
时监测试验过程中的摩擦温度变化，设备还装配了 m代表1:1制动试验台轴重，单位为kg；v代表1:1制动试
Fluke Ti32红外热像仪，温度测量范围−20~600 ℃. 验台的制动盘外沿线速度，单位为m/s. TJ/CL 307–2019

1.2.2 试验参数 动车组闸片暂行技术条件标准附录C.6中规定试验摩
高速销-环摩擦磨损试验参数的选取原则中，试 擦半径为247 mm，制动能量密度为摩擦界面的动能
验速度选取原则参考国标规定的台架试验不同速度 与接触面积之间的比值，计算方法如公式(2)所示.
条件下的制动能量密度；试验时间的选择主要参考台 mv 2
BED = 1 (2)
架试验中不同速度下消耗的动能大小，结合高速销- 2S
环试验设备中的摩擦功实时计算模块，实现等能量消 其中，v 为摩擦半径上的线速度，单位为m/s；BED为
1
耗的循环摩擦试验；试验过程中摩擦副间的压力水平 制动能量密度，单位为J/cm ；S代表1:1制动试验台中
2

Braking pad
Loading system Lubrication
system

Coupling Test system
Electrospindle
Braking disc

Temperature
Main part of equipment Test system measurement system

Fig. 1 Main structure of high-speed pin-ring friction and wear tester
图 1 高速销-环式摩擦磨损试验机主要结构