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动车组铁道车辆第47卷第4期2009年4月

文章编号:100227602(2009)0420018204
高速动车组用制动盘的研究

钱坤才
(常州市铁马科技实业有限公司,江苏常州213125)

摘要:通过选材试验和改进结构设计,研制的高速动车组制动盘材料的常温及高温下机械性能较好、热膨胀系数
较小、热传导系数较高并且锻造工艺性能好。高速动车组制动盘与粉末冶金闸片相匹配的摩擦副,其摩擦制动性能良
好,安全可靠性较高,能满足200km/h和300km/h高速动车组的运行要求,可以在200km/h和300km/h高速动车组
上装车试运行。
关键词:高速动车组;制动盘;研究
中图分类号:U270.351文献标识码:B

制动系统的优劣直接影响了动车组的安全性和舒表1实测制动盘材料的线膨胀系数

适性以及部件的轻量化和维修量,而制动盘是制动系温度/℃膨胀量/%线膨胀系数(×10-6)/K-1

统中技术含量最高的零件之一,也是进行国产化、自主1000.0610.828

创新的重点。2000.1915.953

在分析国外先进盘形制动技术特点的基础上,对3000.3515.242

高速动车组制动盘进行了一系列探索和研究,研制出4000.5015.597

高速动车组制动盘。该制动盘摩擦制动性能优良,能5000.6616.136

满足200km/h和300km/h高速动车组的使用要求6000.8215.383

及《铁路主要技术政策》的规定。7000.9714.984
1制动盘材料选择

制动盘摩擦制动性能主要取决于制动盘的材料。2制动盘试制
参照国外高速列车和200km/h动车组技术引进的制
采购优质合金钢钢锭,并对钢锭进行化学成分、高
动盘所采用的材料,通过对几种材料的对比试验,最终
倍和低倍金相检测;检测合格后锻造制动盘毛坯,退火
选择了优质合金锻钢作为高速动车组制动盘材质。其
处理后进行粗加工,然后进行超声波探伤检测锻件质
力学性能为:常温抗拉强度Rm≥1000MPa,屈服强
量;超声波检测合格后进行调质处理,然后进行磁粉探
度Rp(012)≥900MPa,延伸率A≥12%,布氏硬度
伤检测;磁粉探伤合格后进行机械加工。为了保证制
(HB)≥280,冲击韧性Aku≥90J;500℃时高温抗拉
动盘的尺寸精度,采用加工中心加工,盘体和盘毂加工
强度为800MPa;弹性模量E为216GPa;实测线膨
完成后,进行三坐标检测机测量;三坐标检测合格后,
胀系数见表1。日本新干线高速列车锻钢制动盘材料
同时对采购的制动盘零配件进行磁粉、尺寸等相关质
的力学性能要求为:常温抗拉强度Rm≥883MPa,屈
量指标的检查;检查合格后进行制动盘组装;组装后进
服强度Rp(012)≥735MPa,延伸率A≥15%,布氏
行动平衡检测。
硬度(HB)≥270。因此,我国采用的高速制动盘材料
优于日本新干线锻钢制动盘。优质合金锻钢冷热疲劳31∶1制动试验台试验
性能优异,试样加热到550℃放入15℃水中,反复
高速动车组制动盘与粉末冶金闸片配对的摩擦制
进行300次,通过荧光磁粉探伤未发现裂纹,然后将试
动性能能否满足高速动车组的制动要求,必须通过
样再加热到600℃放入15℃水中,反复进行200次
1∶1制动动力试验台进行验证试验。1∶1制动试验
后,再进行荧光磁粉探伤也未发现裂纹。这说明这种
是在铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站的
材料的抗冷热疲劳性能优异,是较理想的制动盘材料。
1∶1制动动力试验台上进行的,分别进行了磨合试

收稿日期:2008206227验、一次停车制动试验、常用制动试验、坡道连续制动
作者简介:钱坤才(19622),男,高级工程师(教授级)。试验和静摩擦试验。试验时应记录操作序号、制动初
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高速动车组用制动盘的研究钱坤才

速度、闸片压力、实制动时间、实制动距离、摩擦因数、为了校核优质合金锻钢制动盘的耐热裂性能,进行
闸片磨耗量、制动盘摩擦面的初始温度(≤60℃)和制了计算机仿真模拟计算及研究。采用有限元分析法,对
动过程中制动盘的最高温度(如图1所示测温点)。同制动盘在制动工况下的温度场进行了详细的分析。图
时,记录试验过程中火花的程度,有无红热带,制动盘2、图3为优质合金锻钢制动盘在重车58t、速度320
摩擦面有无热斑或热斑程度,有无裂纹、剥离凹陷、粘km/h紧急制动过程中,第96s的瞬时温度场分布图和
结剂渗出、金属镶嵌等缺陷,并记录噪声、烟尘、气味等温度分布云图。此时制动盘需承受的热应力最大。
情况。