Page 37 - 摩擦学学报2025年第8期

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 1135

1.2 Experiment 20 0 (a)

Accumulated wear mass/g 0.8 2D contour/μm −20 Experiment
1.0
Simulation
0.6
−40
−60
0.4
Simulation
0.2
20
0.0 −80
1 2 3 4 5 (b)
Number of brakings 0
2D contour/μm
Fig. 11 Comparison of accumulated wear mass −20
图 11 累积磨损质量结果对比 −40 Experiment

深度超过60 μm，而多次制动后最大磨损深度约40 μm. −60 Simulation
−80
[27]
这是因为，单次制动时，磨损的随机性较高 ，而多次
Fig. 12 Comparison of overall wear two-dimensional
制动时磨损会逐步达到动态平衡，因此磨损深度相对 contours: (a) after one braking; (b) after five brakings
于单次制动减小. 由于犁沟和剥落的存在，试验获取 图 12 整体磨损二维轮廓对比：(a)制动1次；(b)制动5次
的二维轮廓波动较大，而仿真得到的二维轮廓曲线非
端，随着跑合的进行，主要磨损部位由切入端向切出
常平滑，但两者整体的磨损分布趋势较为吻合.

端延伸，直至摩擦块表面整体均匀磨损.
4 仿真结果分析与讨论 图14所示为第1次制动过程中摩擦块表面的接触
压力分布及主要磨损区域的变化. 从图14(a)中可知，
图13所示为跑合过程中摩擦块表面的接触压力
制动开始时，摩擦块内侧压力大于外侧，制动过程中伴
分布及主要磨损区域的变化. 接触压力分布的演变情
随温度的升高，摩擦块中部因膨胀而凸起，最大压力
况如图13(a)所示，可以看到在跑合开始时，摩擦块的
切入端出现应力集中现象，切入端压力为0.62 MPa， 由内侧向中部转移，此时升温速率较快，膨胀程度
切出端压力为0.03 MPa，差值为0.59 MPa，压力分布极 较高，最大接触压力逐渐增大. 随着制动过程的持续
不均匀. 随着切入端不断磨损，最大接触压力从切入 进行，升温速率下降，膨胀速率降低，摩擦块中部的
端向内侧转移，在跑合结束时摩擦块内侧接触压力为 膨胀凸起部分逐渐被磨平，最大压力由中部向内侧转
0.27 MPa，外侧接触压力为0.20 MPa，差值为0.07 MPa， 移，并最终保持稳定. 图14(b)所示为主要磨损区域随
压力分布较为均匀. 跑合过程中主要磨损区域演变结 时间的变化情况，可以看到，制动初期摩擦块中部的
果如图13(b)所示，跑合开始时主要磨损部位为切入 磨损量较大，随着制动的进行，最大磨损部位由中部

Contact pressure/MPa Contact pressure/MPa Contact pressure/MPa Contact pressure/MPa

(a) 0.62 0.31 0.28 0.27

0.03 0.15 0.18 0.20
Time
Depth/μm Depth/μm Depth/μm Depth/μm
(b) 7.60 5.32 5.11 5.07

2.56 4.39 4.80 4.80
Time

Fig. 13 Evolution of wear behavior during the running-in process: (a) pressure distribution; (b) main wear areas
图 13 跑合过程中磨损行为的演变：(a)压力分布；(b)主要磨损区域