= i 匕塞變適太堂亟堂僮詮塞 蟲塞揸噩 中文摘要 摘要：隨著我國鐵路安全、重載、提速、高速計劃的實施，鐵路制動材料已經(jīng)成 為鐵路機(jī)車車輛制動系統(tǒng)的重要組成部分，關(guān)系著鐵路運輸安全及成本。本論文 以鍛鋼制動盤在c r h 2 動車組上的應(yīng)用為背景，采用了m m 1 0 0 0 型摩擦磨損試驗 機(jī)模擬高速列車制動工況，重點研究了高制動能量條件下摩擦副的摩擦磨損性能 和磨損機(jī)理。 本文主要從以下幾個方面進(jìn)行探討和系統(tǒng)研究： 分別對符合r 本標(biāo)準(zhǔn)的鍛鋼制動盤材料a l 和北京交通大學(xué)材料研制的高純 凈鍛鋼制動盤材料b l 進(jìn)行了物理力學(xué)性能測試，對比分析了兩種制動盤材料在抗 拉強(qiáng)度、密度、硬度、比熱以及導(dǎo)熱率方面的差異，結(jié)果表明，二者在力學(xué)性能 方面相差不大，但是b 1 的比熱和熱導(dǎo)率均優(yōu)于a 1 ，良好的比熱和熱導(dǎo)率導(dǎo)致了 b 1 的高溫力學(xué)性能優(yōu)于a 1 。 研究了兩種制動盤材料( 配副材料選擇銅基粉末冶金) 的摩擦磨損性能受載 荷、制動初速度等因素的影響，并深入研究了鍛鋼制動盤材料在高速列車制動工 況時的摩擦磨損性能及磨損機(jī)理。配合鐵譜顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜分析 儀等分析測試手段對摩擦表面成分、形貌、性能進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上著重研究 了摩擦表面膜在制動過程中的產(chǎn)生、服役和作用機(jī)理。 試驗表明，在模擬高速列車緊急制動的條件下，b 1 和銅基粉末冶金材料配副 的綜合摩擦磨損性能較好，摩擦系數(shù)穩(wěn)定，磨損量較小，而且具有較高的熱衰退 閾值，匹配性較理想。在緊急制動過程中磨損表面能迅速形成一層穩(wěn)定的摩擦表 面膜，表面膜均勻連續(xù)、硬度高，覆蓋于整個制動材料表面，起到了阻礙摩擦副 雙方進(jìn)一步磨損的作用。 關(guān)鍵詞：鍛鋼；制動盤材料；銅基粉末冶金；高速列車；摩擦表面膜 分類號：t b 3 a bs t r a c t a b s t r a c t ：a l o n gw i t ht h ea p p l i c a t i o no ft h er a i l w a ys e c u r i t y , h e a v yl o a d ，s p e e d i n c r e a s ea n dh i g hs p e e dp l a n ，t h er a i l w a yb r a k i n gm a t e r i a lh a sb e c o m ea l li m p o r t a n tp a r t o fr a i l w a yl o c o m o t i v ea n dv e h i c l es y s t e m ，s e r v i n ga sac r u c i a l f a c t o ri nr a i l w a y t r a n s p o r t a t i o ns e c u r i t ya n dc o s t b a s e do n t h ea p p l i c a t i o no fb r a k ed i s cm a d eo ff o r g i n g s t e e lo nc r h 2 ，t h i sp a p e ru s e sm m 10 0 0f r i c t i o ne q u i p m e n tt oi m i t a t et h ec o n d i t i o no f r e a le m e r g e n c yb r a k i n g , w i t ha na i mt oi n v e s t i g a t i n gp r o p e r l yt h ef r i c t i o na n dw e a r r e s i s t a n c ep r o p e r t i e sa n dw e a rm e c h a n i s m u n d e rt h ec o n d i t i o no fh i g hb r a k i n ge n e r g y t h i sa r t i c l ef o c u s e so nt h ef o l l o w i n ga s p e c t s ： e x a m i n 【a t i o no fp h y s i c a lp r o p e r t i e sa n dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e so ft w ok i n d so f f o r g i n gs t e e l s i sc a r r i e do u t ，w i t ha 1m e e t i n gj a p a n e s es t a n d a r da n db 1m a d eb y b e i j i n gj i a ot o n gu n i v e r s i t y , c h i n a t h r o u g ha n a l y z i n ga n dc o m p a r i n g s p e c i f i cf e a t u r e s o ft w of o r g i n gs t e e l s ，s u c ha ss t r e n g t ha g a i n s tt e n s i l e ，d e n s i t y , h a r d n e s s ，s p e c i f i ch e a t a n dt h e r m a lc o n d u c t i v i t y , t h i sp a p e rd e m o n s t r a t e st h a ta l t h o u g hd i f f e r e n c e sb e t w e e n t h e ma r eq u i t el i m i t e dt h es p e c i f i ch e a ta n dt h e r m a lc o n d u c t i v i t yo fb 1i sm u c hb e a e r t h a na 1 w h i c hi nc o n s e q u e n c ep r o v e st h a tm e1 l i g h - t e m p e r a t u r em e c h a n i c a lp r o p e r t yo f b 1o u t w e i g h sa 1 e x a m i n a t i o nr e s p e c t i v e l yo ft h ei n f l u e n c eo nt h ef r i c t i o na n dw e a rr e s i s t a n c e p r o p e r t yo ft w of o r g i n gs t e e l s d u et ol o a da n dv e l o c i t yw i l lb ec a r r i e do u t ，w i t hp a i r m a t e r i a lb e i n gc o p p e rb a s ep o w d e rm e t a l l u r g ym a t e r i a l i na d d i t i o n ，t h i sp a p e ra l s o d i s c u s s e st h ef r i c t i o np r o p e r t ya n dm e c h a n i s mo ft w of o r g i n gs t e e l sw h e nh i g h s p e e d t r a i ni su n d e rt h ec o n d i t i o no fb r a k i n gs t a t e u n d e rt h eh e l po ft p f lm i c r o s c o p e ，s e m a n ds p e c t r u ma n a l y z e r , t h i sa r t i c l ea n a l y z e st h ec o m p o s i t i o n s 、m o r p h o l o g ya n d p r o p e r t i e so ff r i c t i o ns u r f a c el a y e r , a n db a s e do ns u c he f f o r t ，d i s c u s s e st h ef o r m a t i o n 、 s e r v i n gb e h a v i o ra n df u n c t i o nm e c h a n i s mo f f r i c t i o ns u r f a c el a y e rd u r i n gt h ee m e r g e n c y b r a k i n gp r o c e s s b yi m i t a t i n gt h eb r a k i n gp r o c e s so fh i g h s p e e dt r a i n ，t h i sp a p e rp r o v e s t h a t c o m p a r e dw i t ha 1t h ef r i c t i o nc o e f f i c i e n to fb 1p a i ri sm o r es t a b l e ，i t sw e a rr a t ei s l o w e r , t h et h r e s h o l do ft h e r m a lr e c e s s i o ni sh i g h e r , a n dt h e r e f o r et h ef r i c t i o na n dw e a r r e s i s t a n c ep r o p e r t i e sa r eb e t t e ri nt h a tas t a b l ef r i c t i o ns u r f a c el a y e ri sf o r m e do nt h e w e a rs u r f a c ed u r i n gt h ee m e r g e n c yb r a k i n gp r o c e s sa n dt h es u r f a c el a y e rw h i c hi s h o m o g e n o u sh i g h m i c r oh a r d n e s sa n dc o v e rt h ee n t i r es u r f a c ec a np r e v e n t b o t ho ft h e p a i rf r o mf u r t h e rw e a r k e y w o r d s - f o r g i n gs t e e l ；b r a k ed i s cm a t e r i a l ；c o p p e rb a s ep o w d e rm e t a l l u r g y ； h i g h s p e e dt r a i n ；f r i c t i o ns u r f a c el a y e r c l a s s n o ：t b 3 v 獨創(chuàng)性聲明 本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研 究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或 撰寫過的研究成果，也不包含為獲得北京交通大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書 而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作 了明確的說明并表示了謝意。 學(xué)位論文作者簽名：列礞彤 簽字日期： 5 5 0 0 年易其| 與b 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特 授權(quán)北京交通大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索， 提供閱覽服務(wù)，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。 同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。 ( 保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明) 學(xué)位論文作者簽名： 簽字同期： 彳年 刊榮寥 rf 眄 導(dǎo)師簽名： 簽字同期：于電 厶 哆 、y 月 鄉(xiāng) 殳 f 杠廣 致謝 本論文的工作是在導(dǎo)師杜永平研究員悉心指導(dǎo)下完成的，杜老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué) 態(tài)度和科學(xué)的工作方法給了我極大的幫助和影響。導(dǎo)師不遺余力的諄諄教誨和悉 心指導(dǎo)使得我的專業(yè)水平和科研能力得到了進(jìn)一步的鞏固、拓展和提高，為我以 后的學(xué)習(xí)和工作奠定了良好的基礎(chǔ)。導(dǎo)師學(xué)術(shù)上博學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、高度敏銳、深邃的洞 察力和高屋建瓴的哲學(xué)思維；待人謙遜溫和、平易近人、循循善誘，是我學(xué)習(xí)的 楷模并將讓我終生受益。在此衷心感謝兩年來導(dǎo)師對我的關(guān)心和指導(dǎo)。 感謝北京交通大學(xué)材料加工與成型實驗室的韓建民教授在學(xué)習(xí)中給予我的極 大關(guān)心和幫助，從論文的選題、制定實驗方案、實驗過程中各種問題的討論和解 決，直至本論文的寫作都給予了詳盡的指導(dǎo)，并傾注了大量的心血，在此向韓教 授表示衷心的謝意。 在論文試驗階段，北京交通大學(xué)李衛(wèi)京高工、李榮華博士、楊智勇博士給予 了很多的關(guān)懷和指導(dǎo)，提供了許多便利條件，在此表示衷心的感謝。還要衷心的 感謝北京交通大學(xué)前校長王金華教授對我的論文選題及實驗方案的悉心指導(dǎo)。 感謝實驗室的鄭顯良師弟、蘭州鐵路局車輛修配段魏儒東師兄對我的支持和 幫助，在此向他表達(dá)我的感激之情。感謝我的家人，他們的理解和支持使我能夠 在學(xué)校專心完成我的學(xué)業(yè)。 再次向所有支持、關(guān)心和幫助過我的人表示衷心的感謝，祝福大家健康、快 樂! 1 1 引言 1 緒論 隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路客貨運輸量迅速增加，鐵路運輸?shù)母咚倩?成為必然的發(fā)展趨勢。列車速度的不斷提高，對制動裝置及制動材料也提出了更 高、更新的要求，對先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)、消化、吸收再創(chuàng)新就顯的更重要；另一方 面，對列車制動技術(shù)的關(guān)鍵部件閘片和制動盤的性能和設(shè)備技術(shù)提出了越來越嚴(yán) 格的要求。 雖然目前用于高速鐵路列車的基礎(chǔ)制動方式有很多種，如摩擦制動、電阻制 動、磁軌渦流制動等，但在緊急情況下，要使高速運動中的列車在很短的時間停 下來，摩擦制動仍然是一種重要而有效的制動方法，摩擦制動又分為踏面制動和 盤形制動。踏面制動【l 】是利用閘瓦與車輪的摩擦來實現(xiàn)制動停車的，通過閘瓦與車 輪踏面的摩擦，把列車的動能轉(zhuǎn)化成摩擦熱，消散于大氣中，最終使列車能夠安 全可靠地工作；盤形制動【2 - 3 】是利用閘片夾緊安裝在車輪側(cè)面或車軸上的制動盤來 產(chǎn)生制動力制動停車的。前者高速下對車輪的磨損較大，因此研制高性能盤形制 動用摩擦材料是該技術(shù)領(lǐng)域中的一個重要課題。 1 2 摩擦與磨損機(jī)理的基本概念 1 2 1 摩擦機(jī)理 兩個相互接觸的物體，在外力作用下發(fā)生相對運動或具有相對運動趨勢時， 在接觸表面間將產(chǎn)生阻止其發(fā)生相對運動或相對運動趨勢的切向阻力，即摩擦力， 這種現(xiàn)象稱為摩擦。有相對運動的地方必然有摩擦，摩擦是一種能量損失過程， 摩擦力總是阻礙物體間的相對運動的。 對于摩擦材料的摩擦表面在摩擦過程中的作用機(jī)理，目前被接受的干摩擦理 論有三種：“機(jī)械嚙合理論 、“分子作用理論 和“粘著理論 1 4 1 。 1 2 1 1 機(jī)械嚙合理論 早期的理論認(rèn)為摩擦起源于表面粗糙度，滑動摩擦中能量損耗于粗糙峰的相 互嚙合、碰撞及彈性變形，特別是粗糙峰嵌入軟表面后在滑動中形成的犁溝效應(yīng)。 在一般條件下，減少表面粗糙度可以降低摩擦系數(shù)。但是超精加工表面的摩 擦系數(shù)反而劇增。另外，當(dāng)表面吸附一層極性分子后，其厚度不及拋光粗糙度的 十分之一，卻能顯著的減小摩擦力。這些都 兌明機(jī)械嚙合作用并非產(chǎn)生摩擦力的 惟一因素。 在摩擦制動材料行業(yè)中，經(jīng)常使用的摩擦系數(shù)，就是指經(jīng)過計算出來的摩擦 系數(shù)，它不是一個恒量，而是通過儀器，在一定的條件下，進(jìn)行測定并計算的。 而且，由于工作環(huán)境的變化及其它條件的變化，摩擦系數(shù)也會發(fā)生變化。同時這 些環(huán)境、條件還受各種因素的影響而變化。所以，影響摩擦系數(shù)的因素就更為復(fù) z 苫【5 】 ，j 、o 1 2 1 2 分子作用理論 人們用接觸表面上分子問的作用力來解釋滑動摩擦。由于分子的流動性和分 子力作用可使固體粘附在一起而產(chǎn)生滑動阻力，這稱為粘著效應(yīng)。 t o m l i n s o n ( 1 9 2 9 年) 最先用表面分子作用解釋摩擦現(xiàn)象。他提出分子間電荷力 在滑動過程中所產(chǎn)生的能量損耗是摩擦的起因。并推導(dǎo)出下列的摩擦系數(shù)的公式： f ：q q 。p i ( 1 1 ) 其中： 9 一考慮分子排列與滑動方向不平行的系數(shù)； q 一轉(zhuǎn)換分子平均損耗功； p 一每個分子的平均斥力； ，一分子間的距離。 應(yīng)當(dāng)指出，t o m l i n s o n 明確指出了分子作用對于摩擦力的影響，但他提出的公 式并不能解釋摩擦現(xiàn)象。摩擦表面分子吸力的大小隨分子間距離減小而劇增，通 常分子吸力與距離7 次方成反比。因而接觸表面分子作用力產(chǎn)生的滑動阻力隨實 際接觸面積的增加而增大，而與法向載荷的大小無關(guān)。 1 2 1 3 粘著摩擦理論 簡單粘著理論可歸納為以下的基本要點： 1 摩擦表面處于塑性接觸狀態(tài) 由于實際接觸面積只占宏觀接觸面積的很小部分，在載荷作用下接觸峰點處 的應(yīng)力達(dá)到受壓的屈服極限而產(chǎn)生塑性變形。此后，接觸點的應(yīng)力不再改變，只 能依靠擴(kuò)大接觸面積來承受繼續(xù)增加的載荷。 2 滑動摩擦是粘著與滑動交替發(fā)生的躍動過程 由于接觸點的金屬處于塑性流動狀態(tài)，在摩擦中接觸點還可能產(chǎn)生瞬時高溫， 2 因而使兩金屬產(chǎn)生粘著，粘著結(jié)點具有很強(qiáng)的粘著力。隨后在摩擦力的作用下， 粘著結(jié)點被剪切而產(chǎn)生滑動。 3 摩擦力是粘著效應(yīng)和犁溝效應(yīng)產(chǎn)生的阻力的總和 犁溝效應(yīng)是硬金屬的粗糙峰嵌入軟金屬后，在滑動中推擠軟金屬，使之塑性 流動并犁出一條溝槽。犁溝效應(yīng)的阻力是摩擦力的組成部分，在磨粒磨損和擦傷 磨損中，它是摩擦力的主要分量。圖1 1 為粘著效應(yīng)和犁溝效應(yīng)組成的摩擦力模型。 圖1 - 1粘著效應(yīng)和犁溝效應(yīng)的摩擦力模型 摩擦副中硬表面的粗糙峰在法向載荷的作用下嵌入軟表面中，并假設(shè)粗糙峰 的形狀為半圓柱體。這樣接觸面積由兩部分組成：一為圓柱面，它是粘著效應(yīng)發(fā)生 的面積，滑動時發(fā)生剪切。另一面為端面，這是犁溝效應(yīng)作用的面積，滑動時硬 峰推擠軟材料。 1 2 2磨損機(jī)理 磨損是一個物體工作表面的物質(zhì)由于表面相對運動而逐漸損耗的現(xiàn)象。摩擦 副間的磨損一般包括粘著磨損、腐蝕磨損、磨粒磨損和疲勞磨損等。各類磨損的 特征和研究如下【6 】。 1 2 2 1 粘著磨損 在負(fù)荷作用下，摩擦材料與金屬對偶材料的接觸表面上的不平點受到很大的 單位壓力，當(dāng)兩個表面發(fā)生相對移動而摩擦?xí)r，這些不平點相互擠壓碰撞而產(chǎn)生 強(qiáng)烈的局部過熱，導(dǎo)致高溫，形成冷焊點。這些微觀冷焊點起到剪切作用。較軟 材料即摩擦材料上的不平點會因高溫而變軟，并被剪切斷掉，從表面脫落，造成 粘著磨損。 1 2 2 2 腐蝕磨損 3 摩擦過程中，金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的表面損傷稱為 腐蝕磨損。常見的有氧化磨損和特殊介質(zhì)腐蝕磨損。 1 2 2 3 磨粒磨損 磨粒磨損是外界硬顆?；蛘邔δケ砻嫔嫌餐黄鹞锘虼植诜逶谀Σ吝^程中引起 表面材料脫落的現(xiàn)象。摩擦材料中的硬質(zhì)顆粒作為磨屑可導(dǎo)致類似于二體磨粒磨 損或者三體磨粒磨損的形式。硬質(zhì)點通常增加摩擦材料的承載能力，并在表面形 成一系列比金屬偶件硬的小突起，使摩擦材料的磨損下降，摩擦系數(shù)及偶件的磨 損量增加，這類似于二體磨粒磨損：當(dāng)摩擦表面溫度升高，材料的結(jié)合力下降，硬 質(zhì)點脫離約束形成三體磨損，這將導(dǎo)致摩擦材料的磨損、摩擦系數(shù)和偶件的磨損 增加。 1 2 2 4 疲勞磨損 疲勞磨損包括熱和機(jī)械疲勞兩種：熱疲勞由反復(fù)加熱與冷卻而產(chǎn)生，一般出現(xiàn) 在高溫苛刻制動條件下：機(jī)械疲勞則是由于反復(fù)作用的摩擦應(yīng)力所引起。1 9 5 7 年蘇 聯(lián)提出了固體疲勞理論，引用了關(guān)于單個摩擦結(jié)點和摩擦體上變形體積的概念， 研究這個體積上取決于載荷、摩擦和微凸體幾何輪廓的應(yīng)力狀態(tài)。指出應(yīng)力狀態(tài) 的形式?jīng)Q定摩擦結(jié)點的破壞特性，這一理論的基本概念是：為使摩擦面發(fā)生破壞， 必須施加很多次摩擦作用，這些作用次數(shù)可根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)( 摩擦結(jié)點的破壞形式) 來描述。 i 3 摩擦制動材料的性能要求 對摩擦材料的基本要求是：由其制造的摩擦零件在摩擦副中能將工作時大量 動能短時間內(nèi)轉(zhuǎn)換為熱能，摩擦材料經(jīng)多次制動但摩擦零件和對偶材料沒有大的 損傷，不影響工作性能，也就是說摩擦材料要滿足性能穩(wěn)定、使用壽命長和工作 平穩(wěn)等相關(guān)的綜合要求。下面從技術(shù)角度，討論對摩擦材料的各項要求【7 塒。 1 3 1足夠高的摩擦系數(shù)和摩擦穩(wěn)定性 對于干式摩擦材料，摩擦系數(shù)的大小應(yīng)能保證按名義摩擦面積與名義壓力計算 出來的摩擦力大小。實踐表明，要想制造出有效而且緊湊的盤式、鼓式或帶式剎 車裝置，摩擦副的名義平均摩擦系數(shù)最好是0 3 , - - - 0 4 。無論是在制動過程中還是 在摩擦副的使用有效期內(nèi)，摩擦系數(shù)的波動范圍不應(yīng)超過名義平均值的1 5 。摩 擦系數(shù)在濕氣、油及其他物質(zhì)落入的場合，也要保證穩(wěn)定。在剎車循環(huán)末期，摩 擦系數(shù)值不應(yīng)小于平均值。摩擦副的平均動摩擦系數(shù)值與靜摩擦系數(shù)值之間的差 4 別不能太大。 1 3 2良好的耐磨性 摩擦材料的耐磨性是其使用壽命的反映，也是衡量摩擦材料耐用程度的重要 技術(shù)指標(biāo)，耐磨性越好，表明它的使用壽命越長。 摩擦材料的耐磨性指標(biāo)，有多種表示方法。多用體積磨損率和重量磨損率， 磨損率系樣品與對偶表面進(jìn)行相對滑動過程中作單位摩擦功時的磨損量，可由測 定其摩擦力的滑動距離及樣品磨損的厚度或重量減少而計算出。 但由于被測樣品在此性能測試的過程中，受高溫影響會產(chǎn)生不同程度的熱膨 脹，掩蓋了樣品的厚度磨損，有時甚至出現(xiàn)負(fù)值，即樣品經(jīng)高溫磨損后的厚度反 而增加，這就不能真實、正確反映出實際磨損，故有的生產(chǎn)廠除測定樣品的體積 磨損外，還要測定樣品的重量磨損率。 1 3 3良好的熱物理性能 摩擦副摩擦?xí)r要受到巨大的熱脈沖，在表面層中產(chǎn)生較大的溫度梯度和熱應(yīng) 力，由此引起材料的熱疲勞和熱變形。所以要求材料有良好的抗熱疲勞性能、高 的導(dǎo)熱性、大的熱容量和盡可能小的膨脹系數(shù)。 1 3 4足夠高的力學(xué)強(qiáng)度 為保證摩擦零件在剪切力、剎車壓應(yīng)力及安裝和使用過程中可能產(chǎn)生的其它 應(yīng)力的作用下不發(fā)生破碎，摩擦材料必須具備足夠的力學(xué)強(qiáng)度。在極限體積溫度 下，摩擦材料的抗剪切強(qiáng)度不得小于2 5 m p a 。在使用過程中，摩擦材料不得產(chǎn)生開 裂、分層，不得與鋼背或芯板剝離，不得有深裂紋、剝落及損壞摩擦裝置正常工 作的其它破壞。此外，要求摩擦材料不得嚴(yán)重的損傷對偶件。 1 3 5制動噪音低 制動噪音關(guān)系到列車行駛的舒適度，而且對周圍環(huán)境特別是對城市環(huán)境影響 很大。引起制動噪音的因素很多，因為制動材料只是制動系統(tǒng)的一部分，制動時 制動材料與制動盤在高速與高比壓相對運動下所進(jìn)行的強(qiáng)烈摩擦作用，造成振動， 從而產(chǎn)生不同程度的噪音。 5 就制動材料而言，造成制動噪音的因素大致有： 1 摩擦系數(shù)越高，越易產(chǎn)生噪音。 2 制動材質(zhì)硬度高，易產(chǎn)生噪音。 3 高硬度填料用量過多時，易產(chǎn)生噪音。 4 制動材料經(jīng)高溫制動作用后，工作表面形成光亮而硬的碳化膜，又稱釉質(zhì) 層，在制動摩擦?xí)r會產(chǎn)生高頻振動及相應(yīng)的噪音。 由于制動噪音產(chǎn)生原因相當(dāng)復(fù)雜，目前還未能完全了解，因此解決摩擦材料 制動過程中的噪音是一個重要的課題。 1 3 6對偶面磨損小 摩擦材料的制動功能，都要通過與對偶件即摩擦制動盤或車輪踏面在摩擦中 實現(xiàn)，在此摩擦過程中這一對摩擦對偶件互相產(chǎn)生磨損，這是詎?，F(xiàn)象。但是作 為消耗型材料的摩擦材料，除自身應(yīng)該盡量減少磨損外，對對偶件的磨損也要小， 也就會使對偶件的使用壽命相對的增加，這才充分顯示出具有良好摩擦性能的特 性。同時在摩擦過程中不應(yīng)將對偶件的表面磨成較重的擦傷、劃痕、溝壑等過度 磨損情況。 1 4 鐵道制動材料的種類和特點 為了滿足制動材料的性能要求，國內(nèi)外研制和開發(fā)了多種制動盤材料。大體 上可以分為鐵系金屬材料和復(fù)合材料兩類?，F(xiàn)分述如下： 1 4 1鑄鐵材料 用鑄鐵制造的制動盤有較好的摩擦特性，摩擦系數(shù)在0 2 5 0 3 5 9 之間，且 較穩(wěn)定；耐磨性好，變形小及鑄造性能好，并且價格便宜。這類鑄鐵包括：普通 片狀石墨鑄鐵、n i c r - m o 低合金鑄鐵、蠕墨鑄鐵。 普通片狀石墨鑄鐵制動盤在速度1 3 0 k m h 的車輛上使用時，磨損較快，勞動 強(qiáng)度大，需要頻繁更換【1 0 。1 4 1 。而且抗熱負(fù)荷能力和抗熱裂性能差，容易在制動盤 表面產(chǎn)生裂紋。 n i - c r - m o 低合金鑄鐵，這是在片狀石墨鑄鐵中添加鉻、鎳、鉬等合金元素， 以提高材料承受高速制動時的熱負(fù)荷能力。但是這種材料制造的制動盤在車速 2 5 0 k m h 使用時，在還沒有摩擦過限的情況下，常常因為盤面產(chǎn)生熱裂紋而需要更 6 換【1 5 】。 蠕墨鑄鐵是近2 0 年發(fā)展起來的一種鑄鐵材料。他的石墨形態(tài)介于片狀和球狀 之間，較短而厚，頭部較圓，形似蠕蟲。蠕墨鑄鐵兼有高強(qiáng)度鑄鐵和球墨鑄鐵的 良好性能。它的抗拉強(qiáng)度可達(dá)5 0 0 m p a 以上，具有良好的熱導(dǎo)性，從而改善了抗熱 裂性能，此外，鑄造性能也較好。但是耐磨性能有待進(jìn)一步提高。 1 4 2鋼系材料 用于制造制動盤的鋼系材料主要有：鑄鋼、鍛鋼。 鑄鋼從5 0 年代就開始用于制造制動盤。雖然鑄鋼具有較高的強(qiáng)度和抗熱裂性 能，但由于導(dǎo)熱性較差、熱容量較小、膨脹系數(shù)較大，在使用中摩擦面易出現(xiàn)溝 槽、皺折及細(xì)網(wǎng)狀裂紋；局部表面會產(chǎn)生融化，大大加劇了制動盤與閘片的磨損。 因此，鑄鋼制動盤的壽命較短。盡管鑄鋼作為重型卡車的制動材料已經(jīng)得到應(yīng)用， 但在鐵道車輛制動盤上的應(yīng)用并不理想。 鍛鋼具有較高的強(qiáng)度和韌性，同時具有較高的熱抗裂性。日本新干線采用 n i c r - m o 低合金鍛鋼制動盤，滿足了速度為2 6 0 k m h 的列車的制動要求。法國在 t g v 高速列車上，采用c r - m o - y 合金鍛鋼作為制動盤材料，已安全運行百萬公罩以 k 1 6 。 1 4 3復(fù)合材料 減輕簧下質(zhì)量使車輛輕型化是實現(xiàn)列車高速化的關(guān)鍵因素之一。但是，由于 鐵系材料制動盤難以獲得顯著的輕量化效果，因而目前國內(nèi)外j 下在致力于研究和 開發(fā)用密度較小的復(fù)合材料制造制動盤。其中主要有：碳碳纖維復(fù)合材料和鋁合 金復(fù)合材料。 1 4 3 1 碳碳纖維復(fù)合材料 碳碳纖維復(fù)合材料是一種以碳纖維增強(qiáng)石墨的復(fù)合材料，其密度約為 1 5 9 c m 2 ，僅為鐵的l 5 ；并且其導(dǎo)熱性好、熱容量大、熱膨脹系數(shù)小，因而具有 質(zhì)量小、抗熱裂等優(yōu)點，在飛機(jī)和f l 賽車上作為制動材料已通過了實際應(yīng)用的考 驗。在飛機(jī)上，考慮到此種材料的一個缺點是耐氧化性能差，因而采用了多盤型 結(jié)構(gòu)，在f 1 賽車上則采用了圓盤一襯墊型結(jié)構(gòu)。但是碳碳纖維復(fù)合材料的摩擦系 數(shù)不穩(wěn)赳1 7 】在高摩擦速度下，隨著溫度的上升，其摩擦系數(shù)急劇增大，與傳統(tǒng)制 動材料的摩擦性能差別較大。所以，在不改變制動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的情況下，直接使用 碳碳纖維復(fù)合材料的制動盤與閘片組合是不現(xiàn)實的。此外，它們的磨耗量也較大， 7 有待進(jìn)一步改善。 1 4 3 2 鋁基復(fù)合材料 鋁合金基復(fù)合材料是一種在鋁合金母材中加入陶瓷粒子( s i c 、a 1 2 0 3 等) 的 復(fù)合材料【1 8 2 1 】。由于鋁合金質(zhì)輕，摻入陶瓷粒子后具有可與鑄鐵相媲美的耐磨性 能，因此是制造制動盤的好材料。由于鋁合金的導(dǎo)熱性好，熱容量大，一般不會 發(fā)生局部過熱而使表面溫度過高。因此，這種材料的制動盤具有較高的抗熱疲勞 性能。美國的f o r d 公司、日本的t o y o t a 公司均己將s i c 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料應(yīng) 用到制動盤上，并進(jìn)行了大量的檢測試驗。德國的i c e 1 線路上的高速列車也采 用鋁基復(fù)合材料制動盤進(jìn)行了模擬制動試驗，效果良好。從1 9 9 7 年1 月起，一列 全部安裝s i c 顆粒增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料制動盤的高速列車，到年底已經(jīng)安全運行了 6 0 0 0 0 0 k m 。日本三菱鋁業(yè)( 株) 所制備的鋁基復(fù)合材料制動盤也在1 0 0 n 系新干 線電動車組上進(jìn)行了裝車運行試驗【2 2 乏4 1 。 1 5 高速列車制動盤的應(yīng)用現(xiàn)狀 根據(jù)國內(nèi)外制動盤材料的研究應(yīng)用并結(jié)合我國高速鐵路的發(fā)展和材料工業(yè)化 生產(chǎn)狀況，對適用于我國高速列車的制動盤材料做以下分析： l 在鐵系材料中，灰口鑄鐵一般選用添加合金元素的特殊灰口鑄鐵，如添加 c r 、m o 、c u 等元素的高強(qiáng)度h t 2 5 0 或h t 3 0 0 ；蠕墨鑄鐵是一種高級制動材料，具 有優(yōu)良的耐熱疲勞性能，我國已經(jīng)成功地將這兩種材料用于1 6 0 k m h 準(zhǔn)高速列車 上制動盤和提速列車上【2 5 五7 1 。實踐證明，蠕鐵制動盤比高強(qiáng)度灰口鑄鐵制動盤材 料的抗熱裂紋性能好得多。球墨鑄鐵的機(jī)械性能比灰鐵好一些，但抗熱裂紋性能 不如蠕鐵材料好。我國鐵道車輛制動盤的應(yīng)用經(jīng)驗表明，在2 0 0 k m h 列車速度以 內(nèi)使用的鐵系制動盤，其材料的強(qiáng)度和摩擦磨損性能均能滿足使用要求，但制動 盤摩擦表面存在較多的熱裂紋，反應(yīng)出鐵系材料的抗制動摩擦引起的熱疲勞裂紋 有待進(jìn)一步提高。 總的看來，雖然鐵系材料性能和成本方面具有一定的特點，但鐵系材料或因 綜合機(jī)械性能欠佳，或因質(zhì)量波動較大，材料性能有限，很難滿足高速列車制動 盤的質(zhì)量要求。 2 鋁基復(fù)合材料因其重量輕、優(yōu)良的熱傳導(dǎo)性能和特殊的處理) j ut _ 工藝使之具 有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械和耐磨性能，其適用的速度范圍較為廣泛，是一種具有很好發(fā)展前 途的制動盤材料 2 8 - 2 9 1 。但鋁基復(fù)合材料制動盤的制造工藝難度較大，研制周期較 長，成本相對較高。 3 非金屬復(fù)合材料制動盤，雖然性能優(yōu)異，但因其價格高、制造技術(shù)難度更大， 8 目前還難以大規(guī)模推廣應(yīng)用【2 6 - 2 9 。 4 鋼系制動盤材料，具有良好的綜合性能，尤其是通過適當(dāng)?shù)暮辖鸹蜔崽幚恚?可得到很好的耐磨、耐熱等特殊性能，可滿足2 0 0 k m h 以上的高速列車使用要求。 另外，鋼系制動盤的生產(chǎn)制造工藝裝備要求不高，而且相對來說成本較低，是一 種實際可行的選材方案。 鋼系制動盤分為鍛鋼制動盤和鑄鋼制動盤。從鍛造和鑄造兩種工藝方法對制 動盤質(zhì)量影響角度考慮，在同樣的材質(zhì)情況下，鍛鋼質(zhì)量好而且穩(wěn)定，但對制動 盤結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性有一定的限制；鑄鋼組織相對不致密、易產(chǎn)生鑄造缺陷，造成產(chǎn) 品質(zhì)量的波動等，但鑄造方法可以生產(chǎn)出帶散熱筋板的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制動盤，可以 改善制動盤的散熱條件，提高使用壽命。結(jié)合我國目前鐵路行業(yè)的鍛造和鑄造生 產(chǎn)技術(shù)水平，可以認(rèn)為選擇鍛鋼制動盤更為可行【3 4 。3 7 1 。 1 6 論文的研究意義和研究內(nèi)容 綜上所述，高速列車已經(jīng)成為我國鐵路交通業(yè)的發(fā)展方向，盤形制動是高速 列車的重要制動方式。按照我國高速列車的技術(shù)要求，高速列車每根車軸要求安 裝4 個鍛鋼制動盤，高的熱負(fù)荷條件，要求制動盤具有優(yōu)良的材料性能以保證較 長的使用壽命和安全可靠性。我國正在生產(chǎn)和使用的制動盤，其性能和質(zhì)量滿足 不了高速制動盤的使用要求，現(xiàn)階段主要采用的是進(jìn)口的高速列車制動盤，其價 格比較昂貴。本文以鍛鋼制動盤在c r h 2 動車組上的應(yīng)用為背景，以符合日本標(biāo) 準(zhǔn)制動盤材料和北京交通大學(xué)研制的高純凈鍛鋼制動盤材料為研究對象，綜合對 比分析了二者各方面的性能，并探討了模擬制動時的摩擦磨損機(jī)理。 1 6 1研究意義 2 0 0 7 年隨著中國鐵路的第六次大提速，中國鐵路進(jìn)入了動車時代。c r h 2 動車 組是南車四方( 聯(lián)合日本川琦重工) 生產(chǎn)，運營速度2 0 0 k m h 以上的高速列車。 列車的高速化發(fā)展要求對列車的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，其中就包括制動技術(shù)。目前， 國際上時速大于2 0 0 k m 的高速列車普遍采用鍛鋼制動盤和粉末冶金閘片( 通常， 高速列車摩擦制動閘片粉末冶金材料有銅基和鐵基兩類，與鐵基基體相比，銅基 基體經(jīng)多元化后具有較高的強(qiáng)度、良好的導(dǎo)熱性和抗高溫氧化性，且與制動盤的 粘著傾向小，具有更好的綜合性能【3 8 】) 配對的盤形制動裝置。c r h 2 動車組亦采用 鍛鋼制動盤與粉末冶金配副的盤形制動。制動盤和閘片的摩擦磨損性能與列車的 制動效果密切相關(guān)，是保證列車在規(guī)定距離內(nèi)安全停車的重要因素之一。日本的 9 新干線、德國的i c e 線路都已進(jìn)行了裝車考核并投入實際應(yīng)用。c r h 2 動車組所用 的制動盤全部由同本引進(jìn)，出自商業(yè)利益的考慮，廠方對其技術(shù)保密甚嚴(yán)。根據(jù) 我國鐵路消化吸收再創(chuàng)新的發(fā)展戰(zhàn)略，國內(nèi)的北京交通大學(xué)開發(fā)了高純凈鍛鋼制 動盤材料。以該制動材料為研究對象，測試其機(jī)械性能和摩擦磨損性能，對比符 合日本標(biāo)準(zhǔn)的鍛鋼制動盤材料的各項性能，研究開發(fā)適用于我國高速列車的制動 盤材料，對于發(fā)展高速鐵路制動技術(shù)、掌握自主知識產(chǎn)權(quán)、提高經(jīng)濟(jì)效益均具有 重要意義。 1 6 2研究內(nèi)容 本論文將以鍛鋼制動盤材料與粉末冶金剎車材料配副進(jìn)行模擬制動試驗，研 究分析其摩擦學(xué)性能以及機(jī)理，為該材料用于實際裝車運行提供理論和技術(shù)基礎(chǔ)。 論文的研究內(nèi)容如下： ( 1 ) 對制動盤材料進(jìn)行物理力學(xué)性能測試，綜合分析各項指標(biāo)對材料性能的 影響，為進(jìn)一步研究其摩擦磨損性能做基礎(chǔ)。 ( 2 ) 用機(jī)械模擬試驗方法模擬1 ：1 制動動力試驗臺制動條件，在刪一1 0 0 0 型摩擦磨損試驗機(jī)上進(jìn)行列車緊急制動模擬試驗，研究制動盤材料的摩擦磨損性 能及磨損機(jī)理。 ( 3 ) 使用鐵譜顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜分析儀等分析測試手段對摩擦 表面及表面成分、形貌、性能特征進(jìn)行分析，研究鍛鋼制動材料的摩擦磨損機(jī)理， 重點研究制動過程中表面膜的產(chǎn)生、服役和失效機(jī)理。 l o = i 匕塞鑾適厶堂亟堂位途塞這搓撾魁的劍圣丞塑堡力堂性能的型達(dá) 2 1 引言 2 試樣材料的制備及物理力學(xué)性能的測試 目前國際上時速大于2 0 0 k m 的列車多采用鍛鋼制動盤和粉末冶金閘片配對的 盤形制動系統(tǒng)，因此它們的組合成為保障高速客車運行安全的優(yōu)選基礎(chǔ)制動摩擦 副。而我國的c r h 2 動車組系列制動盤全部由日本引進(jìn)，國內(nèi)的北京交通大學(xué)開發(fā) 了高純凈鍛鋼制動盤材料。因此有必要將兩種材料的物理、力學(xué)性能進(jìn)行對比分 析，為進(jìn)一步的模擬制動試驗做好前期準(zhǔn)備，為制動材料的國產(chǎn)化提供依據(jù)。 本章介紹了實驗室研制的鍛鋼制動盤的選材以及制造工藝，對粉末冶金閘片 材料的選材及制造工藝也做了簡單介紹，并對兩種制動盤材料的物理力學(xué)性能進(jìn) 行了測試。 2 2 摩擦副材料的選材及制造工藝 2 2 1鍛鋼制動盤材料 鋼系制動盤材料具有良好的綜合力學(xué)性能，尤其是通過適當(dāng)?shù)暮辖鸹蜔崽?理后能夠獲得良好的耐磨、耐熱等特殊性能，可以滿足3 0 0 k m h 高速列車使用要 求。另外，鋼系制動盤的生產(chǎn)制造工藝裝備要求不高，而且相對說來成本較低， 是一種實際可行的選材方案。 選材方面：在充分分析國內(nèi)外制動盤材料工藝及應(yīng)用的基礎(chǔ)上，本文選用中 碳、低合金鋼作為制動盤材料，經(jīng)純凈化處理，使其s 、p 和氣體含量大幅降低， 為獲得具有良好綜合性能的制動盤材料奠定了基礎(chǔ)。 鍛造方面：采用了合適的鍛造比，鍛造工藝技術(shù)要求如下： ( 1 ) 鋸床下料后清理坯料表面并磁粉探傷，若有裂紋必須清除干凈； ( 2 ) 加熱按加熱工藝進(jìn)行； ( 3 ) 始鍛溫度1 1 5 0 ，終鍛溫度8 8 0 ； ( 4 ) 鍛后爐內(nèi)緩冷； ( 5 ) 該材料制動盤鍛后熱處理工藝( 正火+ 回火) 熱處理工藝：對熱處理工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。 熱處理是進(jìn)一步挖掘鋼鐵材料性能潛力的重要手段，綜合考慮制動盤的應(yīng)用 工況，為使制動盤材料具有良好的綜合力學(xué)性能，提出了調(diào)質(zhì)熱處理的工藝方法， 該方法是對材料淬火后進(jìn)行高溫回火處理，在保證材料充分加熱的前提下，淬火 溫度和高溫回火溫度是保證調(diào)質(zhì)熱處理最佳工藝效果的重要參數(shù)。圖2 - 1 為鍛鋼 制動盤材料的制備路線。 冶煉 純凈化處理 熱處理 疊片、裝爐 a i ，且隨溫度升高，b 1 與a 1 的比熱差距更明顯。比熱是反映材料吸熱的能力，在輸入相同熱量的情況下，b 1 的溫升小于a 1 ，溫度越高，b 1 的溫升幅度越小。 以本試驗條件下2 0 0 k m h 為例，總能量9 8 4 4 3 j ，制動盤吸收9 0 為6 8 5 9 9 j ， 6 0 0 時a 的比熱為0 6 0 j g k ，b 的比熱是0 7 5 4 j g k 。熱量公式如下： 式中： 產(chǎn)熱量： 產(chǎn)比熱； 儼質(zhì)量； 厶卜溫升。 q = c e m a t 1 5 ( 2 1 ) 則可以計算得到a l 在熱量影響區(qū)內(nèi)的平均溫度為4 8 1 ；b 1 在熱量影響區(qū)內(nèi) 的平均溫度為3 8 6 。由于比熱的差異，b 1 在本條件下的溫度比a 1 低1 0 0 左 右。 圖2 _ 4a l 、b 1 比熱的測試結(jié)果 圖2 5a 1 、b 1 熱導(dǎo)率的測試結(jié)果 從圖2 5 中可以看出熱導(dǎo)率：在t a 1 ，且隨溫度升高，b 1 與a l 的比熱差距更明顯。由于比熱的差別，在同 等條件下，b l 的溫升要低于a l 。 ( 3 ) 熱導(dǎo)率方面，在t a i 。所以b 1 的溫升將更低。 1 7 3 高速列車制動副材料宏觀摩擦磨損性能的研究 3 1 引言 上一章主要介紹了兩種鍛鋼材料制動盤的選材及加工工藝流程，對兩種制動 盤材料的力學(xué)性能、物理性能進(jìn)行了測試，并進(jìn)行了對比分析，為本章開展材料 的摩擦磨損性能測試做好了前期的準(zhǔn)備。隨著鐵路事業(yè)向高速化方向邁進(jìn)，高速 重載制動工況對制動材料摩擦磨損性能提出了更加苛刻的要求，這些要求包括： 高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)、良好的耐磨性等。因此有必要對材料的摩擦磨損性能進(jìn)行 研究。 本章根據(jù)鐵道科學(xué)研究院制定的高速列車制動盤l ：1 制動力臺架試驗大綱中 的緊急制動試驗要求，采用機(jī)械模擬試驗方法模擬1 ：l 制動力試驗臺制動條件， 將符合日本標(biāo)準(zhǔn)的鍛鋼制動盤材料和北京交通大學(xué)研制的鍛鋼制動盤材料在 m m 一1 0 0 0 型摩擦磨損試驗機(jī)上進(jìn)行高速列車緊急制動模擬試驗，對偶材料選擇的 是銅基粉末冶金材料，研究在制動過程中不同的制動條件對兩種材料特性的影響， 對比分析兩種材料在模擬制動試驗過程中表現(xiàn)出的摩擦磨損特性的差異，并分析 了產(chǎn)生各種現(xiàn)象的原因。為l ：1 制動力臺架試驗提供數(shù)據(jù)參考，為鍛鋼制動制動 盤材料在高速列車制動系統(tǒng)中的應(yīng)用提供可靠的理論依據(jù)。 3 2 試驗方法 采用廈門摩擦材料廠制造的m m 1 0 0 0 型摩擦磨損試驗機(jī)，如圖3 1 所示。在 試驗機(jī)上，將動環(huán)( 銅基粉末冶金材料閘片) 通過鍵槽與驅(qū)動主軸連接并隨驅(qū)動 主軸及慣性飛輪一同加速到規(guī)定的制動速度下，脫開驅(qū)動馬達(dá)，并施加一定的制 動壓力使靜環(huán)( 制動盤材料) 壓向高速旋轉(zhuǎn)的動環(huán)產(chǎn)生摩擦而實現(xiàn)剎車制動。用 動態(tài)應(yīng)變儀和x y 儀記錄制動力矩一制動時間關(guān)系曲線，通過測量該制動力矩就 可以計算得到制動摩擦系數(shù)。 正式試驗前首先在室溫下進(jìn)行磨合，使兩摩擦表面達(dá)到良好的接觸后轉(zhuǎn)入正 式試驗。每種條件下制動三次，每次制動后需冷卻到5 0 以下再進(jìn)行下一次制動。 試驗前用千分尺定點測量制動盤和閘片厚度，全部試驗結(jié)束后并冷卻至室溫再用 千分尺定點測量制動盤和閘片的厚度變化，可計算得到制動盤和閘片的單面制動 線性磨損量。 3 2 1試驗材料 嗍3 - 1m m 1 0 0 0 型摩擦磨損試驗機(jī) 本章試驗采用的試驗試件為符合日本標(biāo)準(zhǔn)的鍛鋼制動盤材料( 記為a 1 ) 與北 京交通大學(xué)設(shè)計生產(chǎn)的鍛鋼制動盤材料( 記為b 1 ) 。配副材料選擇銅基粉朱冶金閘 片材料。 由于原有外徑為中7 5 m ，內(nèi)徑擊5 3 r a m 厚度1 5 r a m 的圃環(huán)試樣在模擬列車速度 為2 0 0 k m h 以上時速時不能達(dá)到摩擦半徑處線速度相等的要求，所以就對圓環(huán)試 件尺寸進(jìn)行改進(jìn)使摩擦面外徑為中1 6 0 m m ，內(nèi)徑為巾1 3 0 m m ，制動盤試樣如圖3 2 ( a ) 所示。銅基粉末冶金閘片材料的試樣如圖3 2 ( b ) 所示。 曩1 慝囊i 謠霾瑟 a ) 鍛鋼制動盤試樣 遑 ： 一：u i e 壺窒亟盤堂亟堂魚業(yè)主商韭班圭劐動副撾牡塞塑麈燕匿強(qiáng)掛睦曲班塞 k 夕 3 22試驗參數(shù) ( b ) 銅基粉末冶金閘片試樣 圖3 - 2 試樣結(jié)構(gòu)凹 32 21 縮比制動的模擬準(zhǔn)則 由于模擬試驗應(yīng)最大限度的與實際系統(tǒng)相似 足物理相似和數(shù)學(xué)相似，本文設(shè)計試驗主要依據(jù) 徑處線速度相等；單位面積制動壓力相等。 3 - 222 摩擦半徑處線速度計算 r = ，m 所以模型與原型之間要同時滿 單位面積摩擦功相等；摩擦半 一= r x ( 2 月6 0 ) x h = r x ( 2 口6 0 ) x ( r h ，由) x 1 0 0 0 6 0 ) = o 5 5 5 6 r v d 武中：r 一摩擦半徑處的線速度( m i s ) r 一摩擦半徑( m ) h 一車輪的轉(zhuǎn)速( r p m ) 礦制動初速度( k n v h ) d 一車輪直徑( m ) 3 2 23 試驗設(shè)備的轉(zhuǎn)速計算 由于中徑處線速度相等，所以 月= 3 0 一，( 口r ) h = 1 3 26 3 v , 一= 00 7 2 m ) 32 24 制動比壓計算 p = p a l o 式中：p 一制動比壓( m