Page 32 - 摩擦学学报2025年第8期

1130 摩擦学学报（中英文） 第 45 卷

磨损分析模型，进一步探讨了多次制动工况下摩擦块 制动试验，试验转速及加载压力等参数连续可调. 试
接触压力及磨损行为的演变规律. 验台主要有控制系统、驱动系统和制动系统等组成，

其原理如图1所示. 控制系统具有控制电机启停、电机
1 试验概述 转速、旋转方向、离合器闭合、夹具气缸启停、制动力

1.1 试验装置 大小及紧急停止等功能. 驱动系统主要包括变频调速
本文中利用的试验台为1:2的缩比盘型制动试验 电机、联轴器、离合器和惯性飞轮等. 制动系统包括制
台，可实现盘面单侧加载和双侧加载. 同时，试验台可 动盘、夹具、摩擦块、夹钳和加载气缸等，通过制动盘
对加载夹具部分进行改造，实现盘型制动试验及踏面 和摩擦块间的相互摩擦模拟制动过程.

Control system Variable frequency Transmission Flywheel Coupler Torque Air cylinder Thermal
motor shaft sensor camera
Clutch Clamp

Brake disc

Fig. 1 Diagram of the test equipment
图 1 试验台原理示意图

[18]
试验所用的制动盘为锻钢材料 ，其具体成分列 跑合. 为了缩短跑合时间，且防止跑合时温度过高影响
于表1中，其硬度为360 HV0.5，弹性模量为210 GPa. 材料性能，通过预试验结果，确定跑合转速为300 r/min，
摩擦块为铜基粉末冶金材料，由生产厂家直接提供， 制动力为300 N. 正式试验时，设置制动模式为拖曳制
采用等压烧结的方法制备，硬度为202 HV0.5，弹性模 动，根据标准TJ/CL 307-2019确定较严重工况时的名义
量为5.2 GPa. 根据试验台尺寸要求对制动盘及摩擦块 压强为1.6 MPa，结合摩擦块面积确定制动力为1 400 N，
样品进行加工，制动盘半径为160 mm，厚度为30 mm， 以保证名义压强与标准中较严重的工况相近. 根据预
摩擦块半径为16.5 mm，厚度为12 mm，平均摩擦半径 试验结果，在保证较好的升温效果及磨损量的条件下，
为120 mm，两者的尺寸及相对位置如图2所示. 确定正式试验的制动时间为100 s，转速为1 000 r/min.
分别对已跑合的摩擦块进行单次和多次制动试验，多
表 1 制动盘材料组成及相应含量 次制动试验选择制动次数为5次，每次制动结束后，待
Table 1 Composition and corresponding content of

brake disc material Average friction
radius

Element Si C Mo Mn Cr Ni Fe R160 ω R120
Mass friction/% 0.25 0.31 0.50 0.75 1.10 1.80 Balance

1.2 试验流程
在正式试验前需进行跑合试验以保证制动盘和 R16.5
[19]
摩擦块接触良好，标准TJ/CL 307-2019 中指出，当闸
片接触面积达到其名义面积的85%时，认为跑合完成. 12
在实际跑合过程中，由于磨损的原因，摩擦块已接触 30 Unit: mm
[4]
和未接触部分颜色有明显差别 ，为了避免人为判定
Fig. 2 Diagram of brake disc and friction block
误差造成的影响，当观察到接触面积达到90%时停止 图 2 制动盘和摩擦块样品示意图