Page 33 - 摩擦学学报2025年第8期
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第 8 期 刘雄强, 等: 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 1131
试验台各部件冷却至室温，再进行下一次制动. 保持环 2.2 损伤分析
境温度在25±3 ℃范围内，相对湿度在60% RH±12% RH 图4所示为试验各阶段摩擦块摩擦界面的宏观磨
范围内. 试验过程中，在盘面正前方1 m处，使用热成 损状态. 可以看到，与跑合前相比，跑合后摩擦块表面
[22]
像仪间断测量制动界面的温度分布. 试验结束后，使 覆盖了1层颜色较深的氧化物和石墨混合磨屑 . 当
用电子天平测量摩擦块的磨损质量，并用光学显微 进行1次制动后，摩擦块表面的磨屑数量相比跑合后
镜、扫描电子显微镜(SEM)及白光干涉仪等对摩擦块 有所减少，这可能是由于正式试验中转速较高导致磨
的界面损伤进行观测分析. 对每种制动试验进行3次 屑不易留在摩擦界面. 当进行5次制动后，摩擦块表面
平行试验，保证试验结果的可靠性及可重复性. 这里 整体形貌与1次制动后相比较为平整，剥落数量减少，
需要说明的是，在平行试验中制动界面温度结果及摩 摩擦块边缘(尤其是切出端)出现明显的掉块.
图5所示为单次和多次制动工况下摩擦块表面典
擦块的损伤特征较为相似，因此后续选取1次制动和
型磨损特征的SEM照片. 可以看到，由于磨屑中的硬
5次制动的典型结果进行分析.
质颗粒在摩擦方向上的滑动，摩擦块表面产生沿摩擦
方向的犁沟. 单次制动后，摩擦表面剥落尺寸较小，但
2 试验结果分析与讨论
数量较多且分布密集，导致接触平台数量多但面积小.
2.1 温度分布
多次制动后，剥落尺寸增加，但数量明显减少且较为
制动过程中的温度结果均利用热成像仪进行记
分散，接触平台面积增大.
录. 以20 s为时间间隔，给出了制动过程中制动界面的
图6所示为1次制动和多次制动工况下摩擦块典
典型温度分布情况，如图3所示. 可以看到，在前20 s 型磨损区域的表面局部轮廓. 可以看到在单次和多次
内，温度升高了近60 ℃，随后升温速率明显下降，后 制动后，摩擦块的局部轮廓特征具有较大差别，单次
续每20 s间隔内温度升高幅值均小于40 ℃. 制动开始 制动后摩擦块表面损伤数量较多，分布范围广，如图6(a)
后，高温环带出现在接触区域的内径和外径附近，与 所示. 多次制动后摩擦块表面损伤数量较少，表面轮
其他研究人员测试结果相似 [20-21] . 随着制动的进行，制 廓较为平坦，如图6(b)所示.
动盘外侧散热大于内侧，接触区域内径处的高温环带 进一步对比1次制动与多次制动工况下摩擦块表
逐渐变宽并向外延伸，最终与外径处较窄的高温环带 面轮廓特征的不同，图7所示为沿摩擦方向和垂直于
合并，最高温度出现在平均摩擦半径附近靠近接触内 摩擦方向上摩擦块表面二维轮廓的移动标准差(由图6
径处，表现为1条较窄的环带. 中横竖两条线得到). 如图7(a)所示，可以看出1次制动
Temperature/℃
185
t = 0 s, T max = 26.7 ℃ t = 20 s, T max = 85.1 ℃ t = 40 s, T max = 116.6 ℃
25
t = 60 s, T max = 126.7 ℃ t = 80 s, T max = 146.1 ℃ t = 100 s, T max = 182.9 ℃
Fig. 3 Temperature distribution at the brake interface
图 3 制动界面的温度分布
