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制動(dòng)盤(pán)的強度評價(jià)及提高

  1、制動(dòng)盤(pán)的強度評價(jià)

  更換制動(dòng)盤(pán)的原因是裂紋,而不是達到了磨耗極限。裂紋有兩種形式;一種是在摩擦面上產(chǎn)生的裂紋;另一種是在散熱筋上產(chǎn)生的裂紋。由于反復受熱和冷卻;摩擦表面土細裂紋從接近摩擦面薄層處開(kāi)始發(fā)展并擴展。因此,裂紋發(fā)生在高速制動(dòng)或強力制動(dòng)條件下。散熱筋上產(chǎn)生裂紋,筋上便受到由于熱膨脹引起的拉伸、壓縮和彎曲作用。這種裂紱是在高速制動(dòng)、強力制動(dòng)或長(cháng)時(shí)問(wèn)制動(dòng)情況下發(fā)生的,例如持續制動(dòng)或防雪制動(dòng)。

  在影響制動(dòng)盤(pán)強度特性各因素之中,認為來(lái)自摩擦面的熱是一種主要影響因素,而壓力或離心力的影響較小。在高溫區,制動(dòng)盤(pán)的材料強度趨于突然降低。匿此,根據溫度、熱應力和制動(dòng)頻繁程度,制定了制動(dòng)盤(pán)強度評價(jià)指標。

  在試驗臺上完成疲勞試驗的基礎上,確定了如下的頻率限度;從動(dòng)軸制動(dòng)盤(pán)為1000次,主動(dòng)軸制動(dòng)盤(pán)為100次;根據磨耗限度,相應規定為500次和50次。

  另外,確定了如下允許的溫度:鑄鐵制動(dòng)盤(pán)約為300℃特殊鍛鋼制動(dòng)盤(pán)約為500℃。同時(shí),確定了如下的熱應力限度,鑄鐵制動(dòng)盤(pán)約為+130~-390MPa,特殊鍛鋼制動(dòng)盤(pán)約為+300~600MPa。

  2、提高制動(dòng)盤(pán)的強度

  為了提高制動(dòng)盤(pán)的強度,從材料和結構觀(guān)點(diǎn)出發(fā)研究了制動(dòng)盤(pán)的強度。研究結果表明,特殊鍛鋼制動(dòng)盤(pán)的強度比鑄鐵制動(dòng)盤(pán)的強度高兩倍。另一方面,設計時(shí)將不大受熱應變限 制的徑向銷(xiāo)式制動(dòng)盤(pán)的熱應力定為傳統式的一半。通過(guò)材料和結構上的改進(jìn),提高了熱容量、散熱和熱應力等方面的特性,使傳統窄軌線(xiàn)路上的列車(chē)速度提高到150km/h,并使新干線(xiàn)上的列車(chē)速度達到260km/h。因此有必要研制熱容量與蕞尢列車(chē)速度,制動(dòng)減速度、制動(dòng)力分配比和制動(dòng)頻繁程度相匹配的制動(dòng)盤(pán)。

  要提高制動(dòng)盤(pán)強度就必須提高散熱效果。因為期望裝置的簧下質(zhì)量減少,所以制動(dòng)盤(pán)的熱容量必然降低;但局部散熱導致增加熱應力,結果削弱了提高強度的作用。由于這個(gè)原因,必須從結構觀(guān)點(diǎn)出發(fā)尋找更有效的散熱方法。目前,正在研究懸浮式制動(dòng)盤(pán),但提高其熱容量將是困難的。

  提高熱容量蕞有效的方法是采用耐熱材料。碳纖維在耐熱方面比特殊鍛鋼好,但其缺點(diǎn)是強度低和價(jià)格高。然而,趨向表明,碳纖維用作高速車(chē)輛的制動(dòng)盤(pán)材料是有希望的。