火車閘瓦（合成閘瓦、復(fù)合閘瓦、高摩低摩閘瓦）
一、火車閘瓦概述
剎車片在鐵路用語(yǔ)上稱作閘瓦，閘瓦位于車輪的踏面上，當(dāng)要煞車時(shí)，經(jīng)由軔機(jī)的作用，讓車輪前后的兩片閘瓦將車輪夾緊，達(dá)到停車的目的?；疖囘\(yùn)行過(guò)程中需要制動(dòng)，與車輪踏面接觸產(chǎn)生摩擦，將列車動(dòng)能轉(zhuǎn)換為熱能散入大氣，達(dá)到列車減速或停止運(yùn)行的部件，直接摩擦車輪使火車停車的制動(dòng)零件就是閘瓦。用鑄鐵或其他材料制成的瓦狀制動(dòng)塊，在制動(dòng)時(shí)抱緊車輪踏面，通過(guò)摩擦使車輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
當(dāng)今高科技發(fā)展的時(shí)代，火車作為交通運(yùn)輸?shù)闹饕绞街?，使我們多它的性要求越?lái)越高。由于火車的運(yùn)行環(huán)境比較惡劣，其制動(dòng)系統(tǒng)的性顯得尤為重要。其中，火車剎車片的摩擦性能在關(guān)系行車和運(yùn)行可靠性方面起著非常重要的作用。目前我國(guó)對(duì)剎車片檢測(cè)技術(shù)比較落后，工作效率低，無(wú)法快速、準(zhǔn)確掌握出輪胎的狀態(tài)，嚴(yán)重制約著我國(guó)鐵路車輛的提速。國(guó)外采用的檢測(cè)方法穩(wěn)定可靠，但他們?cè)靸r(jià)高，技術(shù)難度大。國(guó)內(nèi)一直未見(jiàn)移植使用。所以剎車片的質(zhì)量就成了企業(yè)生存的重中之重。制動(dòng)裝置是火車減速或停車的重要裝置。為保證火車的，必須在各種條件下都能保證火車的制動(dòng)性能。隨著列車運(yùn)行速度的不斷提高，對(duì)制動(dòng)裝置的制動(dòng)性能要求也更高，傳統(tǒng)的閘瓦制動(dòng)適應(yīng)不了高速列車的發(fā)展。目前我國(guó)的鐵路客車基本都采用了盤(pán)形制動(dòng)，火車剎車片是盤(pán)形制動(dòng)裝置的重要組成部件，它對(duì)制動(dòng)性能有著舉足輕重的作用?；疖噭x車片測(cè)試系統(tǒng)是建立在剎車片制動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上的，測(cè)試火車剎車片的摩擦性能?；疖噭x車片測(cè)試系統(tǒng)以總成實(shí)驗(yàn)的方式來(lái)測(cè)試剎車片的承載壓力、表面溫度、車輪運(yùn)行速度等多項(xiàng)性能參數(shù)?；疖嚤P(pán)形制動(dòng)器的剎車片主要采用合成閘片。合成閘片的特點(diǎn)是：
1、熱穩(wěn)定性好。樹(shù)脂分解溫度高，實(shí)際測(cè)定溫度為377攝氏度。
2、壓縮彈性低，噪音小，溫度分配均勻。
3、粘粘性強(qiáng)，既有樹(shù)脂的耐老化性，又有橡膠的韌性，熱衰退率低，恢復(fù)性好。
4、耐磨性好，表面有良好的再現(xiàn)性。
二、火車閘瓦制動(dòng)原理
在這一過(guò)程中，制動(dòng)裝置要將巨大的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟⒂诖髿庵?。而這種制動(dòng)效果的好壞，卻主要取決于摩擦熱能的消散能力。使用這種制動(dòng)方式時(shí)，閘瓦摩擦面積小，大部分熱負(fù)荷由車輪來(lái)承擔(dān)。列車速度越高，制動(dòng)時(shí)車輪的熱負(fù)荷也越大。如用鑄鐵閘瓦，溫度可使閘瓦熔化；即使采用較先進(jìn)的合成閘瓦，溫度也會(huì)高達(dá)400~450℃。當(dāng)車輪踏面溫度增高到一定程度時(shí)，就會(huì)使踏面磨耗、裂紋或剝離，既影響使用壽命也影響行車?？梢?jiàn)，傳統(tǒng)的踏面閘瓦制動(dòng)適應(yīng)不了高速列車的需要。
三、火車閘瓦分類
閘瓦按材質(zhì)可分為鑄鐵閘瓦和合成閘瓦兩類。
1、鑄鐵閘瓦。已有100多年使用歷史, 鑄鐵閘瓦中，分為灰鑄鐵閘瓦、中磷閘瓦、高磷鐵閘瓦和合金鑄鐵閘瓦。早期是灰鑄鐵閘瓦,含磷量約0.2%左右，摩擦系數(shù)隨速度的提高而迅速下降,耐磨性也很差。改用中磷閘瓦(含磷量0.7%～1.0%)可以改善性能，但在制動(dòng)時(shí)容易產(chǎn)生火花引起火災(zāi)。高磷閘瓦（含磷量2.5%以上）產(chǎn)生的火花少,比較，但質(zhì)脆容易斷裂，澆鑄時(shí)須添裝鋼制瓦背。高磷鑄鐵閘瓦的使用，日益普遍。
2、合成閘瓦。又稱非金屬閘瓦，是用石棉及其他填料以樹(shù)脂或橡膠作為粘合劑混合后熱壓而成。合成閘瓦中，按其基本成分，分為合成樹(shù)脂基閘瓦和橡膠基閘瓦。按其摩擦系數(shù)高低，可分為高摩擦系數(shù)合成閘瓦和低摩擦系數(shù)合成閘瓦。合成閘瓦也要用鋼背加強(qiáng)。如果閘瓦壓制成片狀用于盤(pán)形制動(dòng)則稱閘片。合成閘瓦于1907年首先在倫敦地鐵車輛上使用。50年代以來(lái)，應(yīng)用日益普遍。合成閘瓦重量輕，耐磨，制動(dòng)時(shí)基本上無(wú)火花。它與鋼輪間的摩擦系數(shù)隨速度提高的變化小，與輪軌間的制動(dòng)粘著系數(shù)的變化基本一致，從而可以較好地利用粘著作用，改善制動(dòng)性能和縮短停車制動(dòng)距離。合成閘瓦有高摩擦系數(shù)和低摩擦系數(shù)之分。高摩擦系數(shù)合成閘瓦的摩擦系數(shù)約為鑄鐵閘瓦的兩倍,可使用較小直徑的制動(dòng)缸和副風(fēng)缸,從而減輕基礎(chǔ)制動(dòng)裝置的重量，又能節(jié)省壓縮空氣，優(yōu)點(diǎn)較多。低摩擦系數(shù)合成閘瓦可以直接取代鑄鐵閘瓦，適合于改造舊車之用。合成閘瓦的缺點(diǎn)是導(dǎo)熱性能較差，摩擦所產(chǎn)生的熱量使車輪踏面溫度升高，甚至使踏面出現(xiàn)局部高溫而導(dǎo)致熱裂。近年來(lái)，為避免對(duì)環(huán)境的污染，無(wú)石棉、無(wú)鉛等有害物質(zhì)的合成閘瓦得到越來(lái)越多的采用。合成閘瓦具有噪音小，壽命長(zhǎng)，對(duì)車輪磨損小以及價(jià)格相對(duì)較低等顯著優(yōu)勢(shì)
合成閘瓦對(duì)車輪的影響:
a.熱龜裂-----由于閘瓦與車輪接觸不良，在車輪踏面上產(chǎn)生局部過(guò)熱，形成熱斑點(diǎn)，個(gè)別情況下會(huì)發(fā)生熱龜裂。
b.車輪的溝狀磨耗------在制動(dòng)頻繁的區(qū)段使用合成閘瓦使車輪溫度升高。由于合成摩擦材料局部摩擦過(guò)熱膨脹，車輪踏面呈現(xiàn)溝狀磨耗。溫度越高時(shí)，這種磨耗在車輪踏面的外側(cè)越容易發(fā)展，溝狀磨耗是閘瓦橫向摩擦造成的。
c.車輪的凹形磨耗------在冬季積雪地區(qū)使用合成閘瓦，會(huì)發(fā)生這種磨耗。這是由于水介入到閘瓦摩擦表面所引起的。
四、非石棉高摩合成閘瓦技術(shù)參數(shù)
項(xiàng)目
單位、要求
標(biāo)準(zhǔn)
實(shí)際
結(jié)論
密度
ɡ/㎝2
給值±5%
2.0
結(jié)論
壓縮強(qiáng)度
MPa
≥25
43.8
符合
沖擊強(qiáng)度
KJ/㎝2
≥2.0
6.4
符合
壓縮模量
Mpa
≤1.3×103
0.75×103
符合
洛氏硬度
HRR
≤90
46.5
符合
吸水
%
≤1.5%
0.4
符合
吸油
%
≤ 1.5%
0.4
符合
高閘瓦壓力20KN時(shí)
瞬時(shí)摩擦系數(shù)
應(yīng)在規(guī)定的上下范圍內(nèi)
-
符合
低閘瓦壓力10KN
瞬時(shí)摩擦系數(shù)
應(yīng)在規(guī)定的上下范圍內(nèi)
-
符合
閘瓦壓力20±0.5KN時(shí)的平均摩擦系數(shù)
制動(dòng)初速度35KM/H
上限
0.436
0.336
符合
下限
0.336
0.367
制動(dòng)初速度55KM/H
上限
0.422
0.368
符合
下限