【摘 要】
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列车制动过程中,摩擦副的摩擦系数影响着制动功率,导致制动盘面温度变化。反之,摩擦系数是材料性能的反映,温度又影响到材料性能的变化,摩擦系数与温度之间是相互作用的关系。因此,探讨摩擦系数与制动盘温度的相互影响规律,对于认识制动过程力能转化规律具有指导意义。本文针对铜基粉末冶金闸片与锻钢制动盘组成的摩擦副,采用ADINA软件数值模拟和列车缩比试验相结合的方法,在制动初速度80、120、160和200
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列车制动过程中,摩擦副的摩擦系数影响着制动功率,导致制动盘面温度变化。反之,摩擦系数是材料性能的反映,温度又影响到材料性能的变化,摩擦系数与温度之间是相互作用的关系。因此,探讨摩擦系数与制动盘温度的相互影响规律,对于认识制动过程力能转化规律具有指导意义。本文针对铜基粉末冶金闸片与锻钢制动盘组成的摩擦副,采用ADINA软件数值模拟和列车缩比试验相结合的方法,在制动初速度80、120、160和200 km/h,制动压力0.5、0.7和0.9 MPa工况下,建立摩擦系数和制动盘温度关系。主要结论如下:数值模拟结果表明:(1)制动盘温度与摩擦系数正相关,且制动初速度增大,摩擦系数对盘温度影响程度越大。制动压力为0.5 MPa,制动初速度为80、120、160和200 km/h条件下,摩擦系数增加0.01,盘面峰值温度分别升高0.5℃、1.5℃、2.4℃和5.9℃。(2)摩擦系数对制动盘温度的影响程度随制动压力增加而增加。制动初速度为160km/h,制动压力为0.5、0.7以及0.9 MPa时,摩擦系数增加0.01,盘面峰值温度分别升高2.4℃、2.7℃和4.7℃。(3)摩擦系数对制动盘温度的影响程度主要体现在制动中前期,且摩擦系数对盘面最高温度的影响程度大于对平均温度的。制动初速度由80 km/h增至200 km/h,摩擦系数增加0.01,盘面最高温度分别升高1.4℃和6.6℃,而平均温度分别升高1.2℃和3.6℃。制动试验测试结果表明:(1)盘面峰值温度与摩擦系数未表现出明显的相关性,其原因可能摩擦副接触状态对峰值温度的影响程度大于摩擦系数的影响。摩擦系数与平均温度存在相关性,平均温度随摩擦系数的增加而增加。(2)制动初速度由80km/h增至200km/h,摩擦系数相差最大摩擦副的平均温度差值由5℃增大到24.9℃。制动压力由0.5 MPa增至0.9 MPa,它们之间的平均温度差值由32.4℃增大到32.9℃。试验与模拟结果对比表明:试验测得的制动盘温度均高于模拟的。制动初速度由80 km/h增至200 km/h,试验与模拟的盘面最高温度的最大差值增加60℃,平均温度的最大差值升高56℃。制动压力由0.5 MPa增至0.9 MPa,试验与模拟的盘面最高温度的最大差值升高15℃。试验与模拟两者温度偏差的原因在于试验测试过程的摩擦面存在非均匀接触情况,摩擦面的非均匀接触导致局部温度高于理论值。
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