高铁刹车片材料制动摩擦行为及摩擦稳定性研究
发布时间：2021-01-03 08:53
高速铁路是我国领先于世界发达国家的先进集成技术之一,刹车片-制动盘作为高速列车安全运行的必要保障,其要求确保能在外供电缺失等紧急情况下,仅靠刹车片与制动盘的摩擦制动使列车在任一行驶速度下安全停驶。针对这一要求,开发摩擦系数较高且稳定、磨损较低、强度适当的刹车片材料是目前工业界和学术界的重点目标。然而刹车片材料由性质相异、微观尺寸差异悬殊的多种组分复合而成,各组分所产生的摩擦磨损机理不尽相同,由此给材料的开发带来极大困难。随着自主研发技术的发展和成熟,高铁的运营时速将进一步提高,刹车片材料也面临更严峻的挑战,只有深入理解不同工况下材料摩擦磨损的演化规律以及各组分对摩擦行为的影响机制,材料的成分设计和制备工艺才有理可循、有据可依,列车的安全运行将得以保障。对此,本研究基于等效高铁实际工况（30～380km/h）的惯性制动摩擦实验,通过设计并制备具有不同金属基体、不同陶瓷摩擦组元以及预制摩擦膜的摩擦材料,研究不同工况下摩擦表面成分、组织和结构的演化以及摩擦膜的形成和破坏行为,来揭示材料摩擦磨损的变化规律以及摩擦行为的影响机制,为材料设计和服役应用提供理论指导和数据支持。论文的研究内容和主要结...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：189 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１摩擦磨损过程中的能量变化％??，止，
＾｜｜＾３ｌ｜＾ｌ｜ｌ?｜｜＿＿｜｜＿??图２－１摩擦磨损过程中的能量变化％??实际上，摩擦过程涵盖的磨损形式远不止上述所提到的，还涉及到塑性??流动、颗粒滚动、软化、熔融、热解、扩散等多种物理一化学过程，并且这??些过程许多都具有明显的动态演变和时间依赖性，正如图２－２所示。一个真??实摩擦系统的磨损机制是在多种因素协同影响的条件下表现出来的，而且各??个磨损机制通常不是独立存在的，摩擦系统经常伴随着多种机制的共同作用。??因此，分析摩擦体系的磨损机制需要综合考虑多方面影响，建立多种因素的??耦合关系，要做到这一点是十分困难的。??
?北京科技大学博士学位论文???磨损研究中的一个挥之不去的情结就是试图将众多的磨损机制加以综合??和统一，形成一种普遍的磨损理论，而磨损图可归结为这类努力的结果。磨??损图是研宄摩擦副工作参数与磨损机制之间关系的磨损机制转型图，最早由??Ｔａｂｏｒ在１９８１年的国际摩擦学会议上提出，它概括了磨损数据和磨损形式，??表明磨损机制间的关系，并显示一定条件下占优势的磨损机制，图２－３为钢??在无润滑条件下的典型的磨损图。近二十年来磨损图逐渐成为研究磨损行为??的一个重要工具［３４】，磨损图主要用于描述在两个及以上因素（压力、位移、??速度、时间、硬度等）同时发生改变时不同磨损特征区域的分布情况。这些??区域主要根据磨损的程度（重度、中度、轻度磨损）和磨损机制来划分。Ｌｉｍ??介绍了近年来在金属材料、陶瓷、金属基复合材料、高分子材料、涂层材料??等滑动磨损研宂方面取得的磨损机制图，特别介绍了在销－盘单向滑动磨损时，??钢材随速度和压力的增加、磨损机制（剥层、氧化、重度氧化、完全粘着咬??合）和磨损程度（轻微、中度、重度）的变化。磨损图的作用主要表现在更??加全面地、直观地反映摩擦磨损的规律，为设计师和工程师提供摩擦学设计??理论依据，并为失效分析、故障诊断和采取防护措施提供技术指导。磨损图??未来的重点研究方向在于拓宽实验条件，建立多维磨损图（多变量），提高量??化程度，建立磨损数据之间的转换关系，从而扩大适用范围［４１】。??ＳＬＩＤＩＮＧ?ＶＥＬＯＣＩＴＹ?ｖ?（ｍ／ｓ）??ｗ＂４?ｌ〇＇２?１?１０２??１０?Ｈ?Ｈ?Ｈ?Ｈ?ｒＨ?１?１???ＳＴＥＥＬ??ＷＥＡＲ－ＭＥＣＨＡＮＩ
【参考文献】：
期刊论文
[1]含Cr铜基粉末冶金摩擦材料的磨损图研究[J]. 王奇,姚萍屏,周海滨,贡太敏,樊坤阳,凌攀,李昆. 摩擦学学报. 2017(03)
[2]Friction and Wear Behavior of Resin/Graphite Composite under Dry Sliding[J]. Zhenguo Zhu,Shuo Bai,Junfeng Wu,Li Xu,Ting Li,Yong Ren,Chang Liu. Journal of Materials Science & Technology. 2015(03)
[3]国内外高速试验列车综述[J]. 黄振晖,王贵国,蒋大旺,曹源,张玉琢. 中国铁路. 2013(04)
[4]380km/h高速列车轮装制动盘研制[J]. 李继山,刘涛,李和平,焦标强,陈德峰,顾磊磊,吕宝佳. 铁道机车车辆. 2013(01)
[5]粗糙表面滑动摩擦接触模型研究的进展[J]. 赖联锋,高诚辉,黄健萌. 中国工程机械学报. 2011(02)
[6]SiO2含量对铜基摩擦材料摩擦行为的影响[J]. 韩晓明,符蓉,高飞,宋宝韫,农万华. 中国有色金属学报. 2009(10)
[7]三体摩擦体系中材料摩擦特性的研究进展[J]. 韩晓明,高飞,符蓉,宋宝韫,农万华. 中国材料进展. 2009(02)
[8]铜-石墨烧结材料中第三体对摩擦磨损性能的影响[J]. 符蓉,高飞,宋宝韫,于庆军. 材料科学与工程学报. 2008(04)
[9]材料磨损研究的进展与思考[J]. 温诗铸. 摩擦学学报. 2008(01)
[10]CRH动车组概况[J]. 李学君. 铁道技术监督. 2007(09)
博士论文
[1]铜、铁、石墨第三体对摩擦性能的影响及其作用机制研究[D]. 苏琳琳.大连交通大学 2017
[2]高铁制动用粉末冶金摩擦材料的制备及性能研究[D]. 王晔.北京科技大学 2015
[3]制动摩擦材料的性能评价、环境友好性和摩擦机理研究[D]. 员荣平.北京化工大学 2010
本文编号：2954697
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：189 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１摩擦磨损过程中的能量变化％??，止，
＾｜｜＾３ｌ｜＾ｌ｜ｌ?｜｜＿＿｜｜＿??图２－１摩擦磨损过程中的能量变化％??实际上，摩擦过程涵盖的磨损形式远不止上述所提到的，还涉及到塑性??流动、颗粒滚动、软化、熔融、热解、扩散等多种物理一化学过程，并且这??些过程许多都具有明显的动态演变和时间依赖性，正如图２－２所示。一个真??实摩擦系统的磨损机制是在多种因素协同影响的条件下表现出来的，而且各??个磨损机制通常不是独立存在的，摩擦系统经常伴随着多种机制的共同作用。??因此，分析摩擦体系的磨损机制需要综合考虑多方面影响，建立多种因素的??耦合关系，要做到这一点是十分困难的。??
?北京科技大学博士学位论文???磨损研究中的一个挥之不去的情结就是试图将众多的磨损机制加以综合??和统一，形成一种普遍的磨损理论，而磨损图可归结为这类努力的结果。磨??损图是研宄摩擦副工作参数与磨损机制之间关系的磨损机制转型图，最早由??Ｔａｂｏｒ在１９８１年的国际摩擦学会议上提出，它概括了磨损数据和磨损形式，??表明磨损机制间的关系，并显示一定条件下占优势的磨损机制，图２－３为钢??在无润滑条件下的典型的磨损图。近二十年来磨损图逐渐成为研究磨损行为??的一个重要工具［３４】，磨损图主要用于描述在两个及以上因素（压力、位移、??速度、时间、硬度等）同时发生改变时不同磨损特征区域的分布情况。这些??区域主要根据磨损的程度（重度、中度、轻度磨损）和磨损机制来划分。Ｌｉｍ??介绍了近年来在金属材料、陶瓷、金属基复合材料、高分子材料、涂层材料??等滑动磨损研宂方面取得的磨损机制图，特别介绍了在销－盘单向滑动磨损时，??钢材随速度和压力的增加、磨损机制（剥层、氧化、重度氧化、完全粘着咬??合）和磨损程度（轻微、中度、重度）的变化。磨损图的作用主要表现在更??加全面地、直观地反映摩擦磨损的规律，为设计师和工程师提供摩擦学设计??理论依据，并为失效分析、故障诊断和采取防护措施提供技术指导。磨损图??未来的重点研究方向在于拓宽实验条件，建立多维磨损图（多变量），提高量??化程度，建立磨损数据之间的转换关系，从而扩大适用范围［４１】。??ＳＬＩＤＩＮＧ?ＶＥＬＯＣＩＴＹ?ｖ?（ｍ／ｓ）??ｗ＂４?ｌ〇＇２?１?１０２??１０?Ｈ?Ｈ?Ｈ?Ｈ?ｒＨ?１?１???ＳＴＥＥＬ??ＷＥＡＲ－ＭＥＣＨＡＮＩ
【参考文献】：
期刊论文
[1]含Cr铜基粉末冶金摩擦材料的磨损图研究[J]. 王奇,姚萍屏,周海滨,贡太敏,樊坤阳,凌攀,李昆. 摩擦学学报. 2017(03)
[2]Friction and Wear Behavior of Resin/Graphite Composite under Dry Sliding[J]. Zhenguo Zhu,Shuo Bai,Junfeng Wu,Li Xu,Ting Li,Yong Ren,Chang Liu. Journal of Materials Science & Technology. 2015(03)
[3]国内外高速试验列车综述[J]. 黄振晖,王贵国,蒋大旺,曹源,张玉琢. 中国铁路. 2013(04)
[4]380km/h高速列车轮装制动盘研制[J]. 李继山,刘涛,李和平,焦标强,陈德峰,顾磊磊,吕宝佳. 铁道机车车辆. 2013(01)
[5]粗糙表面滑动摩擦接触模型研究的进展[J]. 赖联锋,高诚辉,黄健萌. 中国工程机械学报. 2011(02)
[6]SiO2含量对铜基摩擦材料摩擦行为的影响[J]. 韩晓明,符蓉,高飞,宋宝韫,农万华. 中国有色金属学报. 2009(10)
[7]三体摩擦体系中材料摩擦特性的研究进展[J]. 韩晓明,高飞,符蓉,宋宝韫,农万华. 中国材料进展. 2009(02)
[8]铜-石墨烧结材料中第三体对摩擦磨损性能的影响[J]. 符蓉,高飞,宋宝韫,于庆军. 材料科学与工程学报. 2008(04)
[9]材料磨损研究的进展与思考[J]. 温诗铸. 摩擦学学报. 2008(01)
[10]CRH动车组概况[J]. 李学君. 铁道技术监督. 2007(09)
博士论文
[1]铜、铁、石墨第三体对摩擦性能的影响及其作用机制研究[D]. 苏琳琳.大连交通大学 2017
[2]高铁制动用粉末冶金摩擦材料的制备及性能研究[D]. 王晔.北京科技大学 2015
[3]制动摩擦材料的性能评价、环境友好性和摩擦机理研究[D]. 员荣平.北京化工大学 2010
本文编号：2954697
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