Page 30 - 摩擦学学报2025年第8期

第 45 卷 第 8 期 摩擦学学报（中英文） Vol 45 No 8
2025 年 8 月 Tribology Aug, 2025

DOI: 10.16078/j.tribology.2024146 CSTR: 32261.14.j.tribology.2024146
刘雄强, 卢纯, 孙田龙, 陈孝婷, 杨冬, 牛超. 多次制动工况下列车制动闸片摩擦块磨损行为的演变规律分析[J]. 摩擦学学报（中
英文）, 2025, 45(8): 1128−1139. LIU Xiongqiang, LU Chun, SUN Tianlong, CHEN Xiaoting, YANG Dong, NIU Chao. Evolution
Analysis of Wear Behavior of Brake Pad Friction Block under Multiple Braking Conditions[J]. Tribology, 2025, 45(8): 1128−1139.

多次制动工况下列车制动闸片摩擦块

磨损行为的演变规律分析

刘雄强 , 卢 纯 , 孙田龙 , 陈孝婷 , 杨 冬 , 牛 超 3
1,2*
1
3
1
1
(1. 西南交通大学 机械工程学院，四川 成都 610031；
2. 轨道交通运维技术与装备四川省重点实验室，四川 成都 610031；
3. 天津轨道交通运营集团有限公司，天津 300392)
摘 要: 为了明确多次制动工况下摩擦块的磨损行为，利用缩比制动试验台分别进行了单次和多次制动试验，并通
过有限元模型进行了热机耦合磨损分析，探讨了制动过程中摩擦块接触压力及磨损的演变规律. 结果表明：多次制
动后摩擦块表面剥落尺寸增大但数量减少，边缘掉块增多. 靠近摩擦界面处的基体裂纹数量增多、裂纹尺寸增大，
单次制动后平均裂纹长度为51 μm，多次制动后平均裂纹长度增大至149.2 μm. 在跑合过程中摩擦块切入端磨损严
重，第1次制动中摩擦块中部磨损严重，最大磨损深度为56.1 μm，最小磨损深度为37.8 μm，相差18.3 μm. 在后续制
动过程中，摩擦块磨损较为均匀，最大磨损深度与最小磨损深度差值在1 μm以内，总磨损深度随着制动次数的增加
而不断增加. 摩擦块的接触压力分布和主要磨损区域的演变受初始磨损状态、热膨胀行为和磨损行为共同影响. 研
究结果揭示了多次制动工况下摩擦块磨损行为的演变规律，可为摩擦块的设计优化提供必要的理论支撑.
关键词: 多次制动; 摩擦块; 磨损行为; 压力演变; 铁路列车
中图分类号: TH117.1 文献标志码: A 文章编号: 1004-0595(2025)08–1128–12

Evolution Analysis of Wear Behavior of Brake Pad Friction

Block under Multiple Braking Conditions

1,2*
1
3
1
1
LIU Xiongqiang , LU Chun , SUN Tianlong , CHEN Xiaoting , YANG Dong , NIU Chao 3
(1. School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Sichuan Chengdu 610031, China;
2. Technology and Equipment of Rail Transit Operation and Maintenance Key Laboratory of
Sichuan Province, Sichuan Chengdu 610031, China;
3. Tianjin Rail Transit Operation Group Limited Company, Tianjin 300392, China)
Abstract: The air brake system is one of the crucial safeguards for the safe operation of railway vehicles. It achieves
braking by converting the train’s kinetic energy into thermal energy through the friction contact between the brake disc
and the brake pad friction block. During the train’s service life, the friction block is used for the frequent stopping, speed
reduction, and speed adjustment, and these actions can lead to continuous wear of the brake pad friction block until it

Received 8 June 2024, revised 16 August 2024, accepted 19 August 2024, available online 2 January 2025.
*Corresponding author. E-mail: clu@swjtu.edu.cn, Tel: +86-18382406509.
This project was supported by the National Natural Science Foundation of China (52105160, U22A20181), the China Postdoctoral
Science Foundation (2022M720537) and the Natural Science Foundation of Sichuan Province China (2022NSFSC1877).
国家自然科学基金项目(52105160，U22A20181)、中国博士后科学基金项目(2022M720537)和四川省自然科学基金项目
(2022NSFSC1877)资助.