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    制動盤的強度評價及提高

      1、制動盤的強度評價

      更換制動盤的原因是裂紋,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生的裂紋;另一種是在散熱筋上產生的裂紋。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始發展并擴展。因此,裂紋發生在高速制動或強力制動條件下。散熱筋上產生裂紋,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、強力制動或長時問制動情況下發生的,例如持續制動或防雪制動。

      在影響制動盤強度特性各因素之中,認為來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,制動盤的材料強度趨于突然降低。匿此,根據溫度、熱應力和制動頻繁程度,制定了制動盤強度評價指標。

      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;從動軸制動盤為1000次,主動軸制動盤為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:鑄鐵制動盤約為300℃特殊鍛鋼制動盤約為500℃。同時,確定了如下的熱應力限度,鑄鐵制動盤約為+130~-390MPa,特殊鍛鋼制動盤約為+300~600MPa。

      2、提高制動盤的強度

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

      要提高制動盤強度就必須提高散熱效果。因為期望裝置的簧下質量減少,所以制動盤的熱容量必然降低;但局部散熱導致增加熱應力,結果削弱了提高強度的作用。由于這個原因,必須從結構觀點出發尋找更有效的散熱方法。目前,正在研究懸浮式制動盤,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,但其缺點是強度低和價格高。然而,趨向表明,碳纖維用作高速車輛的制動盤材料是有希望的。