电机车制动类型及摩擦制动材料_程安宁
机车刹车知识点总结高中
机车刹车知识点总结高中一、机车刹车系统概述机车刹车系统是保证机车行车安全的重要装置之一，它能够将机车在高速行驶时的动能转换成热能，从而减速或停止机车的运行。
机车刹车系统通常分为机械刹车和液压刹车两种类型。
1. 机械刹车机械刹车是通过机械传动装置将刹车力量传送到车轮上，以实现刹车功能。
它通常由踏板、刹车杆、刹车盘、刹车片等部件组成。
机械刹车操作简单，结构较为稳固，但制动力不够强大，容易产生磨损和噪音。
2. 液压刹车液压刹车是通过液压传动装置将刹车液体的压力转换成刹车力量，从而实现刹车功能。
它通常由主缸、刹车管路、刹车片、刹车盘等部件组成。
液压刹车制动力强大，制动效果稳定，但需要定期维护，操作复杂。
二、机车刹车系统的工作原理机车刹车系统的工作原理是通过对车轮施加不同的制动力，从而改变车轮的旋转速度，达到减速或停止车辆的目的。
具体来说，机车刹车系统的工作原理主要包括以下几个方面：1. 制动力的产生机车刹车系统通过踏板或制动手柄的操作，传送刹车力量到车轮上，产生制动力。
对于机械刹车来说，这种制动力是通过刹车蹄来实现的；对于液压刹车来说，这种制动力是通过刹车油压来实现的。
2. 刹车片与刹车盘的摩擦当刹车力量传送到车轮上时，刹车片会与刹车盘发生摩擦，从而将车轮的旋转能量转化为热能。
这一过程会导致车轮减速，并最终停止。
3. 刹车液压系统的工作对于液压刹车系统来说，刹车手柄或踏板的操作会导致主缸内的刹车油压上升，从而通过刹车管路将液压传递到刹车片上。
这样，车轮上的制动力将得以产生，实现刹车效果。
三、机车刹车系统的维护保养为了确保机车刹车系统的正常工作，需要定期进行维护保养工作。
主要包括以下几个方面：1. 刹车片的更换刹车片是机车刹车系统中的易损部件，需要定期检查并及时更换。
通常情况下，刹车片的磨损厚度应当达到规定标准后进行更换。
2. 刹车盘的磨损检查刹车盘是机车刹车系统中的重要部件，需要定期检查磨损情况。
如果刹车盘磨损严重，就需要及时更换。
CRH1制动系统解析
另一种是以直通式空气制动机为基础，电气指令控制车辆制动机，称为 电气指令直通式电空制动机。
特点：可实现制动无级操纵；司机操纵更为方便。但对指令传递的设备 性能要求高，一旦不能满足要求，可能造成制动指令精度下降，影响制
动效果。
CRH1型制动系统
制动方式：直通式电空制动 紧急制动距离（m）（制动初速度200km/h）：≤2000
CRH1动车组采用电气指令式制动系统，微机控制 动车组各车辆的制动控制装置采用微机控制
制动力由动车的电制动（电力再生制动）及各车的摩擦制动（动力车轮 盘方式制动、拖车轴盘制动方式）构成。
微机控制的模拟式电空制动系统
微机控制直通式电空制动系统，可应用于高速列车、摆式列车和城市轨 道车辆。具有操作灵活、动作迅速、作用可靠、停车平稳、位置准确、 制动力大和减速度变化平稳的性能。该系统包括制动控制单元（BCU）、
中还有轨道电磁制动方式。
动力制动 将牵引电机转变为发电机，列车动能转化为电能，对这些电能的不同
处理方式分成电阻制动和再生制动两种形式。
（2.）按制动力形成方式划分 按电动车组制动力的获取方式，可分为粘着制动与非粘着制动。
在常用的制动方式中: 闸瓦制动、踏面制动、电阻制动和再生制动均属于粘着制动；磁轨制
特点：制动时，列车各部分制动缸的充气来自就近的副风缸；缓解时， 制动缸通过就近的三通阀排气。
（3）电空制动机 以压缩空气为动力源，以电气指令来操纵，可获
得更好的列车前后部制动和缓解作用一致性。 电空制动机可以有两种形式：
一种以原有的自动式空气制动机为基础，加装电 控装置，通过在车辆制动机加装的电磁阀，控制制 动缸的压力；当电空制动出现故障时，空气制动依
控制。
复合制动方式
制动片相关知识点总结
制动片相关知识点总结一、制动系统的类型根据制动原理的不同，制动系统可以分为摩擦制动系统和液压制动系统两大类。
1. 摩擦制动系统摩擦制动系统通过将制动摩擦片与制动盘或制动鼓接触，并利用摩擦力来实现车辆的减速和停车。
常见的摩擦制动系统包括盘式制动和鼓式制动两种。
盘式制动是将制动摩擦片与旋转的制动盘接触，通过摩擦力实现制动。
盘式制动系统制动效果好，散热性能好，但价格较高，一般用于高性能车辆或运动型车辆。
鼓式制动是将制动摩擦片与旋转的制动鼓接触，通过摩擦力来实现制动。
鼓式制动系统制动性能适中，价格较低，主要用于一般乘用车和商用车辆。
2. 液压制动系统液压制动系统通过液压转换，利用液压能实现对制动装置施加力量，从而实现车辆的减速和停车。
液压制动系统分为液压鼓式制动系统和液压盘式制动系统两种。
液压鼓式制动系统是将制动摩擦片与制动鼓通过液压力的作用接触，实现制动。
液压鼓式制动系统在一些商用车和工程车上比较常见。
液压盘式制动系统是将制动摩擦片与制动盘通过液压力的作用接触，实现制动。
液压盘式制动系统在现代轿车和跑车上比较常见。
二、制动系统的构成要素制动系统主要包括制动踏板、主缸、制动管路、制动辅助装置、制动片/制动鼓、制动盘等构成要素。
1. 制动踏板制动踏板是由踏板和支撑架构成，它位于驾驶室内，司机通过踩踏制动踏板来实现对制动系统的控制。
2. 主缸主缸是制动系统的液压传动装置，它通过驱动液压活塞产生液压力，用于传递司机的制动指令。
主缸分为分离式和整体式两种，主要用于液压制动系统。
3. 制动管路制动管路是用来传递液压力的管道系统，它包括软管、硬管和接头等组成部分，用于连接主缸、制动辅助装置和制动器件。
4. 制动辅助装置制动辅助装置包括制动真空助力器、制动液压助力器等，它们通过增加司机对制动系统的操作力，提高了制动的效果和便利性。
5. 制动片/制动鼓、制动盘制动片/制动鼓和制动盘是制动系统摩擦制动装置的核心部件，它们通过摩擦力来实现对车轮的减速或停车。
高速铁路动车组制动闸片用冶金摩擦材料的研发与应用
高速铁路动车组制动闸片用冶金摩擦材料的研发与应用摘要：本次研制开发了一种高寒地区高速列车制动闸片用冶金摩擦材料--碳纤维铜基纳米复合材料，它是一种以铜基碳纤维增强、以纳米为基体的新型结构材料，具有质量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸震性好等一系列的优良性能。
实验证明，该材料在时速高达 420km/h 下质量尚好。
在试验台以 380/km/h 实验时，其吸收的制动能高达 100MJ，比热容是钢的 2 倍，线膨胀系数和弹性模量都比较小，具有优异的耐高温性能。
它能在-50℃～1000℃的温度下工作，件重仅为钢的 1/4。
在性能上可以等同甚至超越国外同类产品。
关键词：高速列车制动闸片；新型结构材料；超越国外同类产品一、项目建设的指导思想近10年来，世界材料产业的产值以每年约30%的速度增长。
当前，微电子、光电子、新能源、化工新材料成了研究最活跃、发展最快、最为投资者所看好的新材料领域。
材料创新已成为推动人类文明进步的重要动力之一，也促进了技术的发展和产业的升级。
随着新材料和微电子技术的迅速发展，应用微电子技术和微传感器技术自动检测制动过程中摩擦材料的摩擦系数、摩擦力、摩擦量及表面温度，通过控制技术自动调节制动过程中的制动力和表面温度，提高制动的可靠性和安全性，这是未来摩擦材料发展的重要方向，也是世界火车制动材料发展对原材料提出的更高要求。
二、研制项目的技术基础及关键技术的突破2.1主要研究内容及研究目标研究内容：研制开发了一种高寒地区高速列车制动闸片用冶金摩擦材料--碳纤维铜基纳米复合材料，它是一种以铜基碳纤维增强、以纳米为基体的新型结构材料，具有质量轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸震性好等一系列的优良性能。
相应技术已经申请国家发明专利。
研究目标：自主研制开发一种高寒地区高速列车制动闸片用冶金摩擦材料--碳纤维铜基纳米复合材料，生产适用于在高寒地区运行时速380公里的高速列车制动闸片，应用于高速列车动车组的制动闸片。
机车刹车配置知识点总结
机车刹车配置知识点总结1. 刹车系统概述- 刹车系统是机车重要的安全配置，用于减速和停车。
- 刹车系统由几个部件组成，包括制动器、刹车盘、刹车片、刹车油管路、刹车液和刹车控制系统等。
2. 刹车系统分类- 根据制动原理，刹车系统可分为摩擦式和液压式两大类。
- 摩擦式刹车系统是通过使刹车片与刹车盘接触产生摩擦力来制动。
- 液压式刹车系统则是利用液压原理传递力量来实现制动。
3. 刹车盘和刹车片- 刹车盘是固定在车轮上的金属圆盘，通过与刹车片接触来产生制动效果。
- 刹车片是用于挤压刹车盘的摩擦材料，通常有有机材料、半金属材料和陶瓷材料等。
4. 刹车制动器- 刹车制动器是用于挤压刹车片与刹车盘接触的部件。
- 常见的制动器类型包括钳式制动器和鼓式制动器。
5. 刹车油管路和刹车液- 刹车油管路是输送刹车液的管道系统，通常采用耐热、耐腐蚀的金属管或软管。
- 刹车液是传递液压力量的介质，根据沸点和抗潮性能可分为几种级别。
6. 刹车控制系统- 刹车控制系统是用于控制刹车的部件，可分为手动控制和自动控制两种。
- 手动控制通常是通过车手操作刹车手柄或踏板来实现。
- 自动控制则是利用传感器和电气控制来实现刹车控制。
7. 刹车系统故障排除- 刹车系统可能出现的故障包括制动失灵、刹车磨损、刹车油泄漏等问题。
- 对于不同的故障，需要采取相应的措施进行维修和保养。
8. 刹车系统保养和注意事项- 定期检查刹车盘和刹车片的磨损情况，及时更换磨损严重的部件。
- 定期更换刹车液，保持刹车系统的正常运行。
- 注意刹车片和刹车盘的磨合，避免急剧加速和急剧刹车。
9. 刹车系统的升级和改装- 针对某些性能要求较高的用户，可以对刹车系统进行升级和改装，包括更换高性能刹车片、刹车盘，以及改进刹车控制系统。
总结：刹车系统是机车上最为重要的安全配置之一，了解和掌握刹车系统的知识可以帮助机车用户更好地保持机车运行的安全和可靠性。
通过对刹车系统的知识点总结，可以更好地理解刹车系统的工作原理和维护保养方法，从而保证机车的安全性和可靠性。
动车组制动系统(二)
• 制动包括以下几部分：控制元件和产生制动力的部件组成，制动力由摩擦
制动和电制动产生。电制动和摩擦制动的作用由制动控制单元(BCU)、牵 制动和电制动产生。电制动和摩擦制动的作用由制动控制单元(BCU)、牵 引控制单元(TCU)和列车中央控制系统(CCU)调节。供风系统包括两套主 引控制单元(TCU)和列车中央控制系统(CCU)调节。供风系统包括两套主 风源和两套辐助风源。 • 空气制动控制和电子制动控制完全地集成构成了制动控制系统。 • 在一个牵引单元（4个车）内的数据交换由车辆数据总线MVB（多功能车 在一个牵引单元（4个车）内的数据交换由车辆数据总线MVB（多功能车 辆总线）来完成，牵引单元的通讯有列车总线WTB（列车总线）支持。 辆总线）来完成，牵引单元的通讯有列车总线WTB（列车总线）支持。
为发电机；不同的是，它将电能反馈回电网，使 本来由电能变成的列车动能再生为电能
• （一） 粘着制动 • 1 粘着力：在制动时，轮轨间的（最大）水平作 • • • • • • •
用力。 2 粘着制动的种类 闸瓦制动、盘形制动、液力制动、电阻制动、旋 转涡流制动、再生制动以及飞轮储能制动。 （二）非粘着制动 制动时，制动力是以粘着力以外的方式提供。 粘着制动的种类：轨道电磁制动； 轨道涡流制动。 发展方向：高速客列车（辅助制动方式）
4.CRH5型动车组制动装置 4.CRH5型动车组制动装置
思考题
• 1.说明直通式空气制动机的结构及特点 1.说明直通式空气制动机的结构及特点 • 2.说明自动式空气制动机的结构及特点 2.说明自动式空气制动机的结构及特点 • 3.说明制动机按制动力形成方式分类的情况 3.说明制动机按制动力形成方式分类的情况
控制管内压缩空气的压力变化来实现操纵列车各车辆制动机产生相应的作用。
摘 要123
摘要随着铁路第六次大面积提速，时速200公里及以上动车组大量投入使用，成为我国高速客运的主力车型。
对于高速列车的制动要求与普通列车完全不同，依赖单一的空气制动，已远远不能满足高速列车的需要了，高速列车需要更快捷、环保、有效、低噪音、安全、可靠的复合制动系统，而要实现平稳安全的制动，先进的灵敏的控制系统必不可少。
本文论述了CRH1型动车组制动系统的组成，并对各部分具体分析和掌握，设计出适应CRH1型动车组的制动系统。
论文的主要工作有：一、通过对动车组制动系统的了解，要求进一步掌握CRH1型动车组制动系统的组成、技术特点和性能及制动作用的种类。
二、分别设计CRH1动车组空气制动系统的组成：压缩空气供给系统、直通式电空制动系统、备用的自动式空气制动系统和基础制动装置四大部分组成。
三、防滑装置在制动系统中也是很重要的，必须掌握防滑装置的组成和工作原理。
四、由于CRH1动车组是采用复合制动系统，所以先介绍电制动系统，再介绍制动控制系统。
本论文完成了对CRH1型动车组制动系统的初步设计。
第一章绪论第一节制动的相关概念及研究意义人为的制止物体的运动，包括使其减速、阻止其运动或加速运动，均可称为制动。
反之，对已施行制动的列车，解除或减弱其制动作用，均称为缓解。
为使列车能施行制动和缓解而安装在列车上的一整套设备，总称为制动装置。
从作用力的观点，制动的实质是制动装置产生与列车运行方向相反的力（制动力），使列车尽快减速或停车；从能量的观点，制动的实质是将列车的动能变成别的能量或转移走。
在现代高速铁路高速发展的阶段，高速动车组成为时下的宠儿。
对于动车组来说，制动的重要性不仅仅是安全问题了，它已成为限制列车速度进一步提高的重要因素；要想做到列车的“高速”，除了要有大的牵引功率之外，还必须有足够的强的制动能力，才能确保和保障乘客和动车组安全，才能打造更安全、更舒适、更智能、更快捷的动车组。
第二节国内外动车组制动系统的发展自从1825年世界上第一条铁路建成并通车开始，铁路逐渐成为了交通运输中的重要运输方式之一。
动车组制动系统的组成及功能
动车组制动系统的组成与功能高速列车的制动能量和速度的平方成正比，传统的纯空气制动已不能满足需要，因其制动能力由于以下因素而受到影响：制动热容量和机械制动部件磨耗寿命的限制摩擦材料的性能对粘着利用的局限性，以及对旅客乘坐舒适性的不利影响纯空气制动作用情况下，紧急制动距离不可防止的延长因此，高速列车必须采用能提供强大制动力并能更好利用粘着的复合制动系统；制动时电制动与空气制动联合作用，且以电制动为主。
复合制动系统通常由电制动系统、空气制动系统、防滑装置、制动控制系统等组成，下面就这几局部分别加以介绍：电制动空气制动防滑装置制动控制系统电制动电制动是将列车的动能转变为电能后，再变成热能消耗掉或反应回电网的制动方式，应用在200公里动车组上的主要有电阻制动和再生制动两种。
电阻制动和再生制动都是让列车的动轮带动动力传动装置〔牵引电动机〕，让其产生逆作用，消耗或回收列车动能，习惯上也称为动力制动。
下面分别就这两种制动方式加以介绍：一、电阻制动〔一〕系统构成〔二〕工作原理司机室或ATC装置发出制动指令后，制动控制装置首先对列车运行速度进展判断。
当速度大于25km/h时，制动主回路构成〔PB转换器转为制动位置〕，然后制动接触器动作〔B11闭合、P11翻开、P13翻开〕，随后依次是励磁削弱接触器翻开、预励磁接触器投入，最后，断路器投入〔L1闭合〕。
此时，由电枢绕组、励磁绕组和主电阻器构成电阻制动主回路，并使电流向增加原牵引时剩磁的方向流动，再由主电阻器最终将电枢转动发出的电能变为热能消散掉。
二、再生制动〔一〕系统构成〔二〕工作原理与电阻制动相比，再生制动的主回路中没有了主电阻器。
制动时回路中各部件的动作与电阻制动时一样，只是电枢转动产生的电能要回馈到电网。
电制动具有摩擦部件少〔仅有轴承〕、维修工作量少、可以反复使用等优点，担负着动车组制动减速时的大局部能量。
但由于增加了控制装置和制动电阻等设备，使重量增加；而且，如果条件不具备就不能产生制动作用〔即电制动失效〕。
电力机车控制-电力机车制动
第二节 电气制动概述
一、电气制动原理 二、电气制动形式 三、电气制动的基本要求 四、制动稳定性的概念
1．机械稳定性 2．电气稳定性
第三节 直流传动电力机车的电阻制动
一、电阻制动的基本原理 二、电阻制动特性
第三节 直流传动电力机车的电阻制动
第三节 直流传动电四节 直流传动电力机车的再生制动
二、再生制动调节过程
由表达式（2.14）可知，欲调节制动电流，可采用调节发电机 励磁电流或逆变器电压来实现。再生制动调节过程大致分为 3 个 阶段，如图2.14所示。
第四节 直流传动电力机车的再生制动
第四节 直流传动电力机车的再生制动
三、再生制动控制方式 1．维持逆变角 ＝C 2．维持裕度角＝C 四、再生制动的特点
第三节 直流传动电力机车的电阻制动
四、电阻制动的控制方式
1．恒磁通控制 2．恒电流控制 3．恒速控制
五、电阻制动的不足及克服方法
1．分级电阻制动 2．加馈电阻制动
第三节 直流传动电力机车的电阻制动
第三节 直流传动电力机车的电阻制动
第四节 直流传动电力机车的再生制动
一、再生制动的基本原理
第四节 直流传动电力机车的再生制动
《@@@》教学资源库
电@力@机@车@制@动@
第二节 电气制动概述
电传动机车一般有两套制动系统：一是空气制动系统即机械 制动系统，包括闸瓦制动和盘型制动；二是电气制动系统，包括 电阻制动和再生制动，高速列车还有磁轨制动和涡流制动。
制动是机车基本运行工作状态之一，当列车需要减速、停车 或在长大下坡道上运行限制列车速度时，都必须采取制动措施。 现代铁路运输的安全性在很大程度上取决于机车制动性能的好坏。
高速列车制动的分类
图1-3 磁轨制动
• 5.轨道涡流制动
• 轨道涡流制动与磁轨制动很相似，也是把电磁铁悬挂在转向架侧架下面同侧的两 个车轮之间。不同的是，轨道涡流制动的电磁铁在制动时只放到离轨面几毫米处 而不会与钢轨发生接触。它利用电磁铁和钢轨的相对运动使钢轨感应出涡流，产 生电磁吸力作为制动力，并把列车的动能转换为热能消散于大气。
• 结构简单的直通式空气制动是较早出现的空气制动方式，目前应用于传统客货列 车的多为包含分配阀等结构的自动式空气制动装置。随着列车速度的提高，作用 迅速、操纵灵活方便的直通式空气制动又获得了新生（在我国引进的动车组中， 只有长客-阿尔斯通动车组将自动式空气制动作为备用制动方式）。
2.电空制动
• 电空制动就是电控空气制动的简称，它是在空气制动的基础上加装电磁阀等电气 控制部件而形成的。其特点是：制动的操纵控制用电，制动作用的原动力还是压 力空气。其中，电磁直通空气制动机已成为高速动车组中不可或缺的制动方式之 一，所采用的制动指令也逐渐由空气指令发展为电气指令。
制动方式有多种分类标准
• 按动能的转移方式 • 按制动力的形成方式 • 按制动力的操纵控制方式
按动能的转移方式
• 目前，铁路机车车辆采用的制动方式最普遍的是闸瓦制动。用铸 铁或其他材料制成的瓦状制动块，在制动时抱紧车轮踏面，通过 摩擦使车轮停止转动。在这一过程中，制动装置要将巨大的动能 转变为热能消散于大气之中。而这种制动效果的好坏，却主要取 决于摩擦热能的消散能力。使用这种制动方式时，闸瓦摩擦面积 小，大部分热负荷由车轮来承担。列车速度越高，制动时车轮的 热负荷也越大。如用铸铁闸瓦，温度可使闸瓦熔化；即使采用较 先进的合成闸瓦，温度也会高达400~450℃。当车轮踏面温度增 高到一定程度时，就会使踏面磨耗、裂纹或剥离，既影响使用寿 命也影响行车安全。可见，传统的踏面闸瓦制动适应不了高速列 车的需要。
电力机车控制-电力机车电气制动
机车由牵引工况转换为制动工况，通过降低牵引电机定子的供电频 率，转子的机械惯性将使转子转速维持在高于同步转速的状态，此时 转差率变为负值，牵引电机进入发电机状态，其三相定子绕组切割旋 转磁场产生三相交流电。
2.再生制动机车的传动特性
再生制动时，牵引变流器工作 状态发生改变，逆变器仅由每个 主逆变器元件并联的二极管组成 桥式不控整流电路，将牵引发电 机交流电能整流成直流电能，输 出直流电能给中间环节。然后由 四象限脉冲变流器将中间直流环 节储存的直流电能逆变为单相工 频交流电能回馈给电网。再生制 动模式下交流电力机车的传动特 性如图4所示。
(2) 加馈电阻制动
又称“补足”电阻制动，电阻制动在低速区由于制动电流减小而使 制动力下降，为了维护制动电流不变，克服机车制动力在低速区减小 的状况，在制动回路外接附加制动电源来补足。其原理如图3所示。
图3 加馈电阻制动原理
从理论上讲，加馈电阻制动可使机 车制停，而实际上由于牵引电机换向器 不允许在机车速度很低时，长时间流过 额定电流，以防止换向器过热而烧损。
图4 交流传动电力机车传动特性
谢 谢！
在直流传动电力机车中，一般采用串励牵引电机。由于串励电机的 特性很软，若作为发电机运行，输出电压稳定性很差，因此在进行电气 制动时需将串励电机改为它励电机。
电力机车基础制动装置综述
第一节 概述
二、基础制动装置的构造和作用装置
(一)四轴货车单闸瓦式基础制动装置
(一)四轴货车单闸瓦式基础制动装置 制动时，各组成部件的动作如下： 制动机制动时，压缩空气进入制动缸，推动制动缸活塞， 制动缸活塞杆随之伸出，推动活塞推杆，带动制动缸前杠杆。 此时制动缸前杠杆以其中部圆销为支点牵动一位上拉杆同时又 以与上拉杆连接的圆销为支点带动中部连接拉杆，连接拉杆则 以制动缸后杠杆为支点牵动二位上拉杆，因此一、二位上拉杆 同时都向车辆中部移动。上拉杆的移动，再将力传至两个转向 架的制动杠杆。在制动杠杆的下端，圆销孔与下拉杆销接，而 两端的固定杆上端的支点为固定销接，不能移动，只能转动。 当运动传至制动杠杆、下拉杆时，带动制动梁各对闸瓦压紧车 轮。制动缸内压缩空气所产生的制动缸活塞推力经以上各拉杆 和杠杆传到各对闸瓦，压紧车轮产生制动作用。
制动盘：采用了低合金特种铸铁，通风散热性能 好，具有新型弹性连接的自由膨胀式结构，保证 了制动盘制动受热时热应力小，使用寿命长，平 均使用寿命可达240万公里以上。最新研制的铸铁 类制动盘和锻钢类制动盘已分别通过1:1制动动力 试验台250km/h和300km/h高速试验，达到了设 计要求。
第一节 概述
第一节 概述 (二)双侧闸瓦式 双侧闸瓦式基础制动装置，即在 车轮两侧均有闸瓦的制动方式。
第一节 概述 （三）盘形制动 盘形制动装 置是指制动时用 闸片压紧制动盘 而产生制动作用 的制动方式。 类型：制动 盘安装在车轴上 的叫轴盘式，制 动盘安装在车轮 上的叫轮盘式。
第一节 概述
（三）盘形制动
第五章 基础制动装置与停车制动装置
第一节、概述 项目二、基础制动装置的检修 项目三、盘形制动装置检修作业实训 项目四、制动梁检修 项目五、基础制动装置的制动倍率 项目六、制动缸活塞行程的调整 项目自动调整器的作用 项目九、ST型双向闸瓦间隙自动调整器的检修 项目十、闸调器性能试验 项目十一、ST系列闸调器检修作业实训
按动能转移方式对城市轨道交通制动装置的制动方式进行分类
按动能转移方式对城市轨道交通制动装置的制动方式
进行分类
按电动车组动能的转移方式，制动方式可以分为两类：摩擦制动方式和动力制动方式，城市轨道交通车辆上采用的动力制动方式主要有电阻制动和再生制动。
1、摩擦制动：电动车组的动能通过摩擦转变为热能。
城市轨道交通车辆常用的摩擦制动方式主要有闸瓦制动和盘形制动。
2、动力制动：动力制动在制动时，将牵引电机变为发电机，使列车动能转化为电能，对这些电能的不同处理方式形成了不同方式的动力制动。
城市轨道交通车辆上采用的动力制动方式形式主要有电阻制动和再生制动。
机车的电气制动
一、主电路短路保护
１、电网侧电路短路保护 定义：电网侧绕组ＡX的A端或中间任何一点接地； 特征：短路阻抗很小，短路电流很大，上升很快； 检测：网侧电流互感器7的网侧绕组； 动作：电流超过400A时，互感器二次电流超过l０A，电流 继电器8动作，接通主断路器4的分闸线圈，主断路器分断。 变电所动作：短路电流很大主断路器及变电所油开关均会 跳间；当车顶母线、瓷瓶对地放电或短路时，主断路器4 不会跳间，由牵引变电所执行保护。
四、再生制动
① ②
１、再生制动的优点
节能10-15%； 制动范围宽，防滑性能好；
① ② ③ ④ ⑤
２、再生制动的不足
功率因数低，仅6G仅0.5; 谐波成份多，对电网污染大； 控制系统复杂； 采用全桥对控制可靠性要求高；丢失触发脉冲 时容易发生再生颠覆。 对线路要求较高。
四、再生制动（续１）
３、再生制动的原理
L
T21
D23 Cd 控制系统 电器和电 子负载
DC110V
T221
D241 相控整流器 滤波器 相控直流电源 蓄电池组 负载
２、直流辅助电源（续１）
新型的开关电源 体积和重量是相控的1／5; 电源的脉动小，调节速度 快
③
L1 D1 D2 Cd1 Cd2
L2
DC110V
D4 整流器 输入波滤 逆变 高频变 压器 整流 输出 滤波器 蓄电池组
③
Cd1 T2 D4 整流器 输入波滤 逆变 静止逆变器
T1
D2
3相AC380V
４、客车辅助供电电源
于在SS7E,SS9客车机车上还配有两个 DC600V,300kW 客车供电电源,供整个列车车箱内空 调和茶炉供电。
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电机车制动类型及摩擦制动材料*西安科技大学机械工程学院 程安宁 尚爱琴摘 要:我国煤炭资源丰富,目前铁路运输仍是我国煤炭运输的主要方式,而电机车的制动方式已经成了限制铁路运输能力进一步提高的急待解决的问题。
本文介绍了电机车的制动类型,对摩擦制动机理及摩擦材料进行了较为详细的介绍和比较。
关键词:电机车;制动系统;摩擦机理Abstract:Our country is abundant in coal resource.At present,i t is still a major way to transport coal by rail way in our country.However,transportation ability has been restricted by the current braking way of the locomotives,and it badly needs to be solved.This paper introduces the braking types of locomotives,friction braking mechanism and friction materials,and compares them in detail.Keywords:locomotive;braking system;friction mechanism1 电机车制动电机车的制动装置有机械制动和电气制动2种。
电气制动用控制器改变电气线路,属于能耗制动。
机械制动利用制动器进行制动。
制动方式可分为粘着制动和非粘着制动。
其中粘着制动包括闸瓦制动、盘形制动、旋转涡流制动、电阻制动、再生制动、液力制动、逆气制动;非粘着制动包括磁轨制动、轨道涡流制动。
1 1 闸瓦制动闸瓦制动,又称踏面制动。
它用铸铁或其他材料制成的瓦状制动块(又称闸瓦)紧压滚动着的车轮踏面,通过闸瓦与车轮踏面的机械摩擦将列车的动能转变为热能,产生制动力。
1 2 盘形制动盘形制动是在车轴上或在车轮辐板侧面装上制动盘,用制动夹钳使2个闸片紧压制动盘侧面,通过摩擦产生制动力。
盘形制动可以大大减轻车轮踏面的热负荷和机械磨耗,制动平稳,更适合于高速列车。
1 3 旋转涡流制动旋转涡流制动是在牵引电动机轴上装上金属盘,制动时金属盘在电磁铁形成的磁场中旋转,盘的表面感应出涡流,产生电磁吸力,从而产生制动作用。
1 4 电阻制动电阻制动是在制动时将原来驱动轮对自励的牵引电动机改变为他励发电机,由轮对带动发电,并将电流通往专门设置的电阻,采用强迫通风,使电阻产生的热量消散于大气,从而产生制动作用。
1 5 再生制动再生制动也是将牵引电动机变为发电机。
不同的是,它将电能反馈回电网。
显然,再生制动比电阻制动更加经济,但是技术上比较复杂,而且只能用于由电网供电的电力机车和电动车组,反馈的再生电能必须马上由别的耗能单位接收和利用。
1 6 液力制动液力制动是在液力传动装置内安装液力制动器,车轮旋转时在液体和液体之间、液体和耦合器之间产生摩擦,从而产生制动作用。
1 7 逆气制动逆气制动是蒸汽机车特有的,俗称 倒打气 。
它是在机车前进运行中突然把遮断手柄从 前进位 拉到 逆行位 ,将蒸汽发动机变为蒸汽压缩机,从而产生制动作用。
1 8 磁轨制动磁轨制动是在转向架的2个侧架下面,在同侧的2个车轮之间,各安装1个制动用电磁铁,制动时将它放下并利用电磁吸力紧压磁轨,通过电磁铁上的磨耗板与钢轨之间的滑动摩擦产生制动。
*本研究课题为陕西省教育厅科研基金资助项目1 9 轨道涡流制动轨道涡流制动又称线性涡流制动或轨道电磁制动。
与磁轨制动相似,也是把电磁铁悬挂在转向架侧架下同侧的2个车轮之间。
但电磁铁在制动时不与钢轨接触。
它是利用电磁铁和钢轨的相对运动使钢轨感应出涡流,产生电磁吸力作为制动力。
2 摩擦制动机理制动过程是一个动态的摩擦过程。
在这个过程中,摩擦表面的高温和周围环境的物理、化学变化,使摩擦元件产生弹塑性变形、接触区材料粘连磨损并发生电解、相的转移和结构变化,使摩擦表面的摩擦学现象十分复杂。
迄今为止还没有一个公认的理论能解释摩擦过程中的摩擦磨损现象。
在低负荷和低温情况下,既有认为是磨料磨损的,也有认为是粘着磨损或疲劳磨损的。
但对用高分子树脂作为粘合剂的摩擦材料,在摩擦过程界面转移膜(摩擦转移膜)的形成、转移膜在摩擦过程中的减磨作用及高温下热磨损时有机物的分解等的认识则比较一致。
对于摩擦界面转移膜的形成,一般认为,新制动摩擦副在初始阶段的跑合过程中,粗糙表面的微凸峰相互接触发生塑性变形和断裂,断裂形成的磨屑在界面压力和摩擦力作用下,相互粘结于摩擦副表面。
由于界面膜自身内部的粘结力大于其表面的粘结力,在摩擦作用下会剪开而粘结在摩擦体表面,形成摩擦转移膜。
转移膜的成分为有机物、填料及金属元素。
随着转移膜的不断形成,2摩擦表面的粗糙度降低,直到形成稳定的转移膜。
在这一过程中摩擦系数变化较大,磨损率由大到小,一般认为是磨料磨损。
随后,转移膜的形成、剪切处于动态平衡。
在温度不太高的情况下,摩擦系数和磨损处于相对稳定状态。
一般认为是粘着或疲劳磨损。
随着温度的增高,有机物发生降解,摩擦材料表面的无机填料成分增加,转移膜与摩擦材料的粘结程度降低,转移膜破裂而引起严重的热磨损。
有人认为纤维的加入有利于转移膜的形成并增加稳定性,起到减磨作用。
而对铝基复合材料制动盘,转移膜形成的可能性和稳定性比铸铁高,有人认为铝基复合材料中的硬颗粒起到了机械夹挤的作用。
目前关于表面结构主要有2种模型,它们都是由表至里地将表层划分为5层,靠近基体的分别为裂纹形成层、应变层和基体。
而对1、2层的认识,一种认为1层由分解和部分碳化且包含有微裂纹的树脂组成,2层是树脂的降解层;另一种模型认为1层是吸附层,2层是金属层。
这可能是由于材质和试验条件的不同所致。
也有人将摩擦表层划分为4层,即表面工作层、疏松层、变形强化层和基体。
摩擦制动表面在制动过程中,由于物理和化学变化,会在接触界面产生一种不同于2摩擦元件基体的界面膜,这种界面膜是多种组分和结构组成的复杂膜。
如果摩擦盘与金属化层间的结合力大于金属层与摩擦材料的结合力,那么整个金属化层就会剥离,成为影响制动副摩擦稳定性及耐磨性的重要因素之一。
由于各种磨损机理都未能完全地解释各种材质和工况下的摩擦学现象,所以很难建立摩擦磨损的计算模型与公式。
目前已有的算式大部分是根据特定的试验条件而建立的经验公式。
3 摩擦制动器材料目前使用的摩擦材料主要为石棉有机材料、非石棉有机材料、半金属材料和粉末冶金金属陶瓷材料。
3 1 石棉有机摩擦材料20世纪20~80年代,石棉有机摩擦材料几乎一统天下。
1972年,国际肿瘤医学会确认石棉及高温挥发物属于致癌物。
此外,现代制动速度的提高使制动器表面温度达到300 ~500 。
石棉摩擦材料在400 左右将失去结晶水,造成摩擦性能不稳定。
石棉的导热性能很差,在紧急制动过程中,不但石棉会产生裂纹,而且对偶钢盘内外温度梯度也比较大,对偶钢盘外表面遭到破坏而产生龟裂,影响制动片的寿命。
但到目前为止还很难找到一种能够完全替代石棉的增强纤维,加之非石棉纤维混合性不好,价格偏高及制品性能稳定性差等问题,在一定时期内,特别是对发展中国家,石棉摩擦材料仍将继续使用。
3 2 有机摩擦材料有机摩擦衬片在高温下分解产生液态物,在界面产生润滑膜,虽然减少了制动副的磨损,但使摩擦系数下降,制动性能变差。
制动盘表面的氧化膜破裂后,其碎片或磨粒将聚集在衬片表面上,金属化层会发生断裂或剪切甚至完全剥离,严重影响摩擦部件的使用寿命。
3 3 合金摩擦材料使用合金摩擦片的基体不但要有较高的摩擦系数,还应该保证材料具有一定的强度和良好的耐热性及导热性。
纯金属强度较低,耐热性较差。
铁基材料的基体组元中常加入Ni、Cr、Mo等元素,可以提高材料的物理 力学性能、耐热和耐磨等性能。
3 4 半金属摩擦材料半金属摩擦材料以钢纤维或金属粉代替石棉纤维,在400 以下不产生热衰退,热稳定性好。
使用寿命是石棉摩擦材料的3~5倍,在较高负荷下具有良好的摩擦性能且导热性好、制动噪声小。
在组成半金属摩擦材料的组分中,酚醛树脂在耐热性、成型加工性和成本方面都比较优越,是目前广泛使用的粘结剂。
半金属摩擦材料使用的增强纤维主要是钢纤维和铜纤维。
3 5 非金属摩擦材料非金属摩擦材料性能明显高于石棉摩擦材料。
在代替石棉的纤维中,除了钢纤维外,目前比较多见的有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维以及这些纤维相混合的混杂纤维。
玻璃纤维的发展历史较长,其表面处理工艺和粘结剂的研究已比较成熟,是早期石棉摩擦材料中使用较多的纤维。
玻璃纤维硬度高、热稳定性好、与树脂亲和性好且价格低廉,在工程机械已达到一定的应用范围。
3 6 碳纤维有机摩擦材料和芳纶纤维增强摩擦材料碳纤维有机摩擦材料高温摩擦稳定性好、耐磨。
常用在飞机刹车和赛车制动器上。
芳纶纤维是一种有机人造纤维,具有相当高的强度,耐磨、耐热,在非复合形式下具有高韧性,没有碳纤维与玻璃纤维所呈现的脆性,是最有希望取代石棉的摩擦增强材料。
3 7 粉末冶金金属摩擦材料粉末冶金生产的铁基、铜基金属陶瓷摩擦材料,一定程度上解决了高温摩擦系数热衰退和热磨损问题,但是由于价格高、制造工艺复杂、制动噪声大、脆性大以及对偶件的擦伤和磨损大等缺点,没有得到广泛应用。
由于金属陶瓷层具有极好的耐磨性和耐高温性能,在摩擦材料表面喷涂金属陶瓷涂层可以得到良好的制动效果。
3 8 氧化铝石棉摩擦片由于氧化铝熔点高、热强度高、硬度高、热稳定性和化学稳定性好,在石棉中加入氧化铝制造摩擦片,可以有效地减少由于热衰退引起的摩擦片龟裂现象,而且制造工艺简单,造价不高,技术较成熟。
随着新材料和微电子技术的迅速发展,应用微电子技术和微传感器技术自动检测制动过程中摩擦材料的摩擦系数、摩擦力、摩擦量及表面温度,通过控制技术自动调节制动过程中的制动力和表面温度,提高制动的可靠性和安全性,这是未来摩擦材料发展的重要方向。
参 考 文 献1 饶忠.列车制动.北京:中国铁道出版社,19982 张元民.摩擦材料最近进展.北京:中国建筑工业出版社,1991作者地址:西安市雁塔路中段邮 编:710054收稿日期:2005-02-23机械国有重点企业连续3年增长超20%国务院国有资产监督管理委员会最新发布的统计数据显示,2005年1~11月,50户机械行业国有重点企业完成工业总产值2253 1亿元,同比增长27 1%;实现主营业务收入2562 8亿元,同比增长24 2%;实现利润123 8亿元,同比增长37%,增速同比加快15 8%。
统计显示,虽然2005年制约机械工业发展的外部因素增加,但50户机械行业国有重点企业凭借自身的行业领先优势,经济总量延续了3年以来20%以上的较快增长。