Высокофосфористый чугун для тормозных колодок скоростных локомотивов

• Автор: Маршев, Владимир Иванович
• Шифр специальности: 05.02.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 179 с. : ил.

* Введение

^ Глава I Состояние вопроса, цель и задачи исследования

1.1 Анализ условий работы и изнашивания деталей фрикционного узла «колодка - бандаж колесной пары»

1.2 Требования, предъявляемые к деталям фрикционного узла локомотива

1.3 Методы изготовления модифицирования чугуна тормозных колодок

1.4 Анализ качества секционных локомотивных тормозных колодок

Выводы

^ Глава II Методики и техника исследований

2.1 Определение химического состава

® 2.2 Металлографический анализ

2.3 Методика исследований физико-механических свойств фрикционных материалов

2.4 Методика исследования трибологических свойств
2.5 Методика испытаний на инерционном стенде ВНИИЖТ
2.6 Методика обработки результатов исследований
Глава III Исследование влияния качества материала и технологических
# факторов на служебные свойства фрикционного узла
3.1 Исследование влияния химического состава, структуры материала на механические и триботехнические свойства сопряжения
3.1.1 Влияние химического состава
3.1.2 Влияние модифицирования на структурообразование в чугуне
3.2 Анализ качества чугуна тормозных колодок опытной партии
3.3. Триботехнические свойства
3.3.1. Испытания на изнашивание

3.3.2 Трибологические исследования
Выводы
Глава IV Оценка служебных свойств деталей фрикционного узла
4.1 Результаты стендовых и эксплуатационных испытаний

4.2 Исследование продуктов изнашивания
Выводы
■г Глава V Технико-экономическая эффективность
5.1 Расчет срока и норм износа службы тормозных колодок
5.2 Расчет технико-экономической эффективности
Общие выводы
Список использованной литературы
Приложения

Увеличение объемов перевозок и скоростей движения поездов на железных дорогах требует проведения исследований и конструкторских разработок для совершенствования тормозных систем и фрикционных материалов.
Решение этой проблемы связано с износостойкостью элементов тормозного узла колодочного типа. При этом одной из важнейших и актуальных задач является получение необходимых тормозных путей для скоростного подвижного состава. Это напрямую зависит от фрикционной теплостойкости тормозной колодки в сопряжении с бандажом колесной пары. Основное внимание исследователей при этом привлекает конструкция и материал тормозной колодки, являющейся быстроизнашивающейся деталью.
Ежегодно около 90 тыс.тонн чугуна теряется безвозвратно в результате истирания колодок. Необходимо отметить, что они часто выходят из строя после работы в тормозном узле при пробеге 15...18тыс. км. В этой связи изыскание новых материалов для тормозных колодок, включающее оптимизацию химического состава, физико-механических и трибологических свойств и прогнозирование поведения в различных условиях эксплуатации, имеют важное значение.
В качестве фрикционных материалов для колодок преимущественно используется серый перлитный чугун, а также полимерные и металлокерамические спеченные композиции.
Одним из основных условий, предъявляемых к современным элементам тормозных узлов, является требования высокой фрикционной теплостойкости, т.е. способность сохранять в оптимальном диапазоне скоростей, температуры и нагрузок определенные значения коэффициента трения и минимальную величину износа трущейся пары.
Важным качеством является совместимость фрикционного материала с контртелом, в данном случае со стальным бандажом, исключающее его

слоем мартенсита трения следует слой мартенсита отпуска, переходящий далее в троосто-сорбит и в основную структуру.
Возможными причинами появления термоциклических трещин на вершине гребня бандажей при существующей конструкции колодки могут быть такие дефекты литья колодок как: нарушение геометрических размеров внутренних поверхностей зацепа гребневой части профильной колодки отклонения от чертежей по высоте и ширине зацепа колодки; - наличие металлизированного пригара формовочной земли и неровностей свыше Rz 300 мкм на внутренней поверхности зацепа колодки;
Наличие в чугуне колодок дефектных структур (см. рис. 1.14) повышенной твердости (выше 320 НВ) в виде ледебурита (рис. 1.14 а) или низкой твердости чугуна (ниже 170 НВ) с ферритными аномалиями (рис. 1.14 б), дефектов поверхности литья, могут возникнуть условия появления термоусталостных трещин.
Повреждение бандажей локомотивов трещинами термоусталости может привести к их разрушению (рис. 1.15) в пути следования поезда, что угрожает безопасности движения.
Каждый случай появления трещин на гребнях бандажа требует выкатки и замены колесной пары с моторно-тяговым узлом. Стоимость этих работ, отнесенных к одной колесной паре, составляет 10-15 тыс.рублей.
Одним из направлений борьбы с трещинами термоусталости является дальнейшее совершенствование профильных локомотивных тормозных колодок и применение фрикционных комплексномодифицированных фосфористых чугунов, обладающих хорошей совместимостью с материалом стального бандажа.
Как показала практика, возникают технологические трудности получения качественной отливки такой колодки. Кроме того, в эксплуатации наблюдаются случаи откола зацепа колодки. Стоимость такой колодки с глубоким зацепом в сравнении с колодкой серийного производства возрастает на 30-40%.