國內(nèi)外合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀與分析

1、合成閘瓦的標(biāo)準(zhǔn)體系。2國外鐵路合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀國外鐵路用合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)主要有國際鐵路聯(lián)的UIC541-4合成閘瓦、北美鐵道協(xié)的M926-2007BrakeShoesHighFrictiopositionType和日本的JISE4309200車輛用合成閘瓦（片）的質(zhì)量要求57。UIC5414UIC5414規(guī)范了合成閘瓦的性能、件、試驗(yàn)程序、現(xiàn)場試驗(yàn)條件。該標(biāo)準(zhǔn)于公布實(shí)施，分別于1990年、2007年進(jìn)行了目前已經(jīng)形成詳盡的測(cè)試程序和判定準(zhǔn)則。AARM926北美鐵道協(xié)會(huì)高摩擦系數(shù)合成閘瓦規(guī)范1965年，分別于1971年、1973年、191978年、1981年、1983年、1992年、11999年、2

2、003年、2004年、2006年進(jìn)行了對(duì)制造、認(rèn)證、年檢等內(nèi)容作出詳細(xì)規(guī)定，反饋現(xiàn)場使用情況。M9262007測(cè)試程序數(shù)據(jù)處理嚴(yán)謹(jǐn)。JISE4309JISE4309是關(guān)于鐵道車輛合成閘瓦的質(zhì)量要求。1975年開始起草，1980年布，分別于1989年、1991年、2001年進(jìn)訂。國內(nèi)外合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀與分析裴頂峰，黨佳，賀春江（中國鐵道科學(xué)研究院金屬及化學(xué)研究所，北京100081）摘要：簡要回顧中國鐵路合成閘瓦的發(fā)展歷程，詳細(xì)比較國內(nèi)外鐵路合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)的異同，對(duì)我國相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的研究和發(fā)展提出建議。關(guān)鍵詞：合成閘瓦；技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；國內(nèi)外中圖分類號(hào)：U260.351文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編號(hào)：1006-917

3、8（2011）02-0007-03Abstract：ThispaperreviewsthedevelopmenbfcompoStebrakeshoinChinacompareShedonesticandf（eignralstandardscompostebrakeshoeandmakesrecomnendaionsonresearchanddevelopmenbftherelatstandards.Keywords:ConposteBrakeShoe；TechnicalStandard；DomesticandForeign1我國鐵路合成閘瓦及其標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程我國于1958年開始研制客車高摩擦系數(shù)

4、合成閘瓦，其后陸續(xù)研制出貨車低摩擦系數(shù)合成閘瓦，貨車高摩擦系數(shù)合成閘瓦，機(jī)車高、低摩擦系數(shù)合成閘瓦等。先后有6143、6148、4-2、4-2W、TK-81、TK-82、W183、88-I、88-口、407G、407GW、HGM-A、HGM-B等型號(hào)的合成閘瓦應(yīng)用于鐵路機(jī)車車輛1，并逐漸制定了相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)24。從1993年開始，鐵道科學(xué)研究院牽頭相繼制定了TB/T24041993鐵道車輛用低摩擦系數(shù)合成閘瓦技術(shù)條件、TB/T24031993貨車高摩擦系數(shù)合成閘瓦、TB/T25461995鐵道內(nèi)燃機(jī)車用低摩擦系數(shù)合成閘瓦、TB/T25471995鐵道電力機(jī)車用低摩擦系數(shù)合成閘瓦和TB/T259219

5、96鐵道機(jī)車用88型高摩擦系數(shù)合成閘瓦。根據(jù)使用情況和研究成果，從1999年開始分別進(jìn)行了修訂、完善和補(bǔ)充，制定了如下標(biāo)準(zhǔn)（技術(shù)條件）:TB/T2403-1999鐵路貨車用低摩擦系數(shù)合成閘瓦、運(yùn)裝貨200111號(hào)鐵路貨車高摩擦系數(shù)合成閘瓦技術(shù)條件（暫行）以及TB/T3196-2008機(jī)車用合成閘瓦，形成了中國鐵路收稿日期：2010-06-25作者簡介：裴頂峰，副研究員2011年2月總第292期）IjQQ斗ChinaAcademicJ-oumtilElectronicPublisfiingHiusc.A1JrightsfescrveiLfiltp;/.avww.unki.I道技術(shù)監(jiān)督準(zhǔn)化工作98

6、3國內(nèi)外鐵路合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)的比較國內(nèi)外鐵路合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)一般包括如下幾個(gè)方面的內(nèi)容：材質(zhì)及其使用特性的描述、性能要求及其檢測(cè)方法、檢驗(yàn)結(jié)果的判定方法、其他輔助要求（閘瓦的外形尺寸、對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的要求、相關(guān)認(rèn)證和現(xiàn)場使用的反饋數(shù)據(jù)等）。對(duì)材質(zhì)及其使用性能的描述通過對(duì)國內(nèi)外合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)的比較發(fā)現(xiàn)，各國對(duì)合成閘瓦的材質(zhì)均有明確要求，且內(nèi)容相近。例如：不應(yīng)采用青石棉、鉛、鋅及其化合物，使用時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)對(duì)車輪的熱損傷（熱裂、熱斑）、有害車輪的金屬鑲嵌及其異常磨耗，不得嚴(yán)重影響輪軌粘著系數(shù)，對(duì)鋼背的材質(zhì)、尺寸要求等。對(duì)合成閘瓦的性能要求及其檢測(cè)方法國內(nèi)外合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)閘瓦性能指標(biāo)的要求，一般包括摩擦體的物理力學(xué)性

7、能和摩擦磨損性能2部分。3.2.1對(duì)合成閘瓦物理力學(xué)性能的要求及其檢測(cè)方法從表1可以看出，我國與國外標(biāo)準(zhǔn)中物理力學(xué)性能測(cè)試項(xiàng)點(diǎn)不同。UIC5414只對(duì)密度、模量、硬度、熱失重、溶劑萃取備案，用來控制產(chǎn)品質(zhì)量；AARM926中對(duì)密度、硬度、溶劑萃取備案；SE4309中只對(duì)壓縮強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度有具體要求。我國對(duì)合成閘瓦材料的表觀性能提出了全面要求，這與我國使用推廣配方有關(guān)，但對(duì)技術(shù)進(jìn)步有一定的限制。合成閘瓦重點(diǎn)在于摩擦性能，有研究認(rèn)為，密度、壓縮強(qiáng)度等與摩擦性能沒有直接或明顯的關(guān)系8。對(duì)合成閘瓦摩擦性能的要求及其檢測(cè)方法對(duì)于閘瓦摩擦性能的測(cè)試與判定，每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的方式方法各異，數(shù)據(jù)的處理也不同。表2是國

8、內(nèi)外合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)中的摩擦磨損測(cè)試及其性能要求。UIC5414的試驗(yàn)程序復(fù)雜、規(guī)定詳細(xì),充分考慮了壓力、溫度、接觸面積、制動(dòng)恢復(fù)時(shí)間、對(duì)偶件狀態(tài)等對(duì)合成閘瓦摩擦系數(shù)的影響。由于規(guī)范了嚴(yán)格的試驗(yàn)條件，但沒有進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的再次處理，因此，利用制動(dòng)過程測(cè)得的瞬時(shí)摩擦系數(shù)同摩擦系數(shù)曲線帶比較來判定試驗(yàn)結(jié)果。表1是國內(nèi)外合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)合成閘瓦物理AARM926試驗(yàn)程序中的試驗(yàn)順序比較簡物理力學(xué)性能國內(nèi)外合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)中國鐵路貨車用H型合成閘瓦UIC5414AARM926JISE4309密度不超過標(biāo)稱值的5%備案備案/壓縮強(qiáng)度25MPa/25MPa壓縮模量3.0kJ/m2/1.0kJ/m2洛氏硬度30HRX

9、且100HRR備案備案/熱失重不超過標(biāo)稱值的10%備案/溶劑萃取不超過標(biāo)稱值備案備案/表1國內(nèi)外合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)合成閘瓦物理力學(xué)性能的要求力學(xué)性能的要求。單、固定，但在試驗(yàn)過程中對(duì)每個(gè)項(xiàng)目要求得比較系統(tǒng)和嚴(yán)格。閘瓦試驗(yàn)開始時(shí)，車輪踏面的溫度不低于50C,磨合面積至少為90%，車輪制動(dòng)停車試驗(yàn)中，在5s內(nèi)必須達(dá)到90%的最大閘瓦力,每個(gè)車輪上所裝的單側(cè)閘瓦必須做完所有的試驗(yàn)?？紤]到測(cè)試過程中,溫度、恢復(fù)時(shí)間等因素對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響很大，AARM926要求使用3塊閘瓦按程序測(cè)定,并對(duì)平行數(shù)據(jù)取算術(shù)平均值。JISE4309試驗(yàn)程序?yàn)槟ズ?、干?國內(nèi)外合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)中的摩擦磨損性能測(cè)試及要求摩擦磨損性能測(cè)

10、試及要求項(xiàng)目中國鐵路貨車用H型合成閘瓦UIC5414AARM926JISE4309樣品數(shù)量1塊至少2塊3塊不明確試驗(yàn)臺(tái)增壓時(shí)間無空走時(shí)間壓力達(dá)到95%開始在5s內(nèi)必須達(dá)到最大閘增至壓力設(shè)定值65%的時(shí)間不超過計(jì)算瓦力的90%0.8s試驗(yàn)臺(tái)壓力誤差不大于2.5%/不大于3.0%不大于2.5%測(cè)試方法間接標(biāo)定法直接測(cè)試法直接測(cè)試法直接測(cè)試法續(xù)表項(xiàng)目摩擦磨損性能測(cè)試及要求中國鐵路貨車用H型合成閘瓦UIC5414AARM926JISE4309磨合T輕制動(dòng)T重制動(dòng)嚴(yán)格的試驗(yàn)程序，要求時(shí)間、溫度、壓力等復(fù)雜的邊界條件磨合輕坡道試驗(yàn)重試驗(yàn)程序潮濕測(cè)試T坡道T靜摩擦坡道試驗(yàn)輕制動(dòng)重磨合干燥潮濕按一定程序試驗(yàn)系

11、數(shù)溫度低于50C制動(dòng)靜摩擦系數(shù)溫度低于50C溫度低于60C試驗(yàn)速度級(jí)125、95、75、55、35、不同壓力、速度、溫128、96、64、32、32、65、35、125、65、125、35、95、95、125、35、125、95、65、65、高壓）/km/h）35、55、75、95、125度條件下復(fù)雜的試驗(yàn)64、96、128、128、96、64、32125、95、125、125、65、35、35、125、65試驗(yàn)次數(shù)（高壓）/次10（5個(gè)速度級(jí)，各測(cè)量2次）20（3個(gè)速度級(jí)，不同壓力）36（4個(gè)速度級(jí)，各測(cè)量9次）23（4個(gè)速度級(jí)，測(cè)試次數(shù)不同）數(shù)據(jù)處理10個(gè)數(shù)據(jù)不平均數(shù)據(jù)不平均9個(gè)數(shù)據(jù)平均數(shù)

12、據(jù)平均，如35km/h有18個(gè)數(shù)據(jù)平均摩擦判定標(biāo)準(zhǔn)分別考察10個(gè)速度下的摩擦系數(shù)和瞬時(shí)摩擦系數(shù)各種條件下的摩擦系數(shù)和瞬時(shí)摩擦系數(shù)曲線帶4個(gè)速度下的平均摩擦系數(shù)許多平均摩擦系數(shù)連成的摩擦系數(shù)曲線帶其他項(xiàng)點(diǎn)磨耗量、噪音、金屬鑲嵌等燥狀態(tài)制動(dòng)、潮濕狀態(tài)制動(dòng)。制動(dòng)初速度的誤差范圍要求在-3Pkm/h以內(nèi)。壓力增大至設(shè)定值的65%時(shí)不超過0.8s壓力波動(dòng)范圍在規(guī)定值的2.5%以內(nèi)。數(shù)據(jù)處理采取對(duì)平行數(shù)據(jù)取算術(shù)平均值的方法，盡量減少隨機(jī)因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。試驗(yàn)及數(shù)據(jù)處理的程序說明，高摩擦系數(shù)閘瓦在測(cè)試過程中,35km/h的瞬時(shí)摩擦系數(shù)為23個(gè)數(shù)據(jù)的平均值，65km/h時(shí)的結(jié)果為18個(gè)數(shù)據(jù)的平均值,95k

13、m/h時(shí)的結(jié)果為12個(gè)數(shù)據(jù)的平均值,125km/h時(shí)的結(jié)果為7個(gè)數(shù)據(jù)的平均值。我國的制動(dòng)試驗(yàn)和判定方法相對(duì)簡單。測(cè)試過程中，由于沒有完全考慮溫度、恢復(fù)時(shí)間等對(duì)摩擦系數(shù)的影響，因而結(jié)果更容易受隨機(jī)因素影響。4我國合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)的完善重要數(shù)值范圍的科學(xué)依據(jù)我國標(biāo)準(zhǔn)中摩擦系數(shù)范圍的基本依據(jù)是“粘著利用”和相關(guān)牽引規(guī)范。對(duì)低摩擦系數(shù)合成閘瓦、高摩擦系數(shù)合成閘瓦、新型高摩擦系數(shù)合成閘瓦的“粘著利用”需要給與充分合理的論證，以便對(duì)摩擦系數(shù)的判定更科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)。其他細(xì)則我國合成閘瓦采用實(shí)際測(cè)得的瞬時(shí)摩擦系數(shù)和用距離計(jì)算得出的摩擦系數(shù)，加大了隨機(jī)性所帶來的錯(cuò)判概率,這與UIC5414、AARM926和SE4309

14、不同。UIC5414全面考慮了合成摩擦材料摩擦系數(shù)的影響因素，用瞬時(shí)摩擦系數(shù)曲線帶加以規(guī)范；AARM926取3塊閘瓦測(cè)試3次,取9個(gè)數(shù)據(jù)平均值得出該速度條件下的平均摩擦系數(shù)；JISE4309取多個(gè)速度下的瞬時(shí)摩擦系數(shù)平均值計(jì)算。我國在測(cè)試程序和數(shù)據(jù)處理的規(guī)范性和科學(xué)性方面有待完善，尤其是如何減少各種隨機(jī)因素的影響需深入研究。4.3建議我國合成閘瓦標(biāo)準(zhǔn)可考慮增加現(xiàn)場使用情況測(cè)評(píng)，如記錄一定數(shù)量的閘瓦裝車運(yùn)行一定里程后的使用情況。對(duì)反饋回來的信息，結(jié)合物理力學(xué)性能、制動(dòng)摩擦性能的測(cè)試結(jié)果加以對(duì)比分析，將有助于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的完善和閘瓦質(zhì)量的提高。參考文獻(xiàn)1裴頂峰.我國鐵路合成摩擦材料的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)J.摩擦密封材料，2008（3）：2-18TB/T24031999鐵路貨車用低摩擦系數(shù)合成閘瓦S.北京：中國鐵道出版社，1999.TB/T31962008機(jī)車用合成閘瓦S.