国内外合成闸瓦标准现状与分析

国内外合成闸瓦标准现状与分析裴顶峰， 党 佳， 贺春江（ 中国铁道科学研究院金属及化学研究所 ， 北 京 100081 ）中 图 分 类 号 ： U260.351文 献 标 识 码 ： B文 章 编 号 ： 1006-9178 （2011） 02-0007-03合成闸瓦的标准体系 。

我国铁路合成闸瓦及其标准发展历程1 国外铁路合成闸瓦标准现状2 我 国 于 1958 年开始研制客车高摩擦 系 数 合 成 闸 瓦 ， 其后陆续研制出货车 低摩擦系数合成闸 国外铁路用合成闸瓦标准主要有国际铁路联盟 的 UIC 541—4 《 合 成 闸 瓦 》 、 北 美 铁 道 协 会 AAR 的 M －926—2007 《B rake Shoes High Friction Com －瓦 ， 货车高摩擦系数合成闸瓦 ， 机 车 高 、 低 摩 擦 系数合成闸瓦等 。

先 后 有 6143、 6148、 4-2、 4 -2W 、 T K -81、 T K -82、 W 183、 88 - Ⅰ 、 88 - Ⅱ 、 407G 、 407GW 、 HGM -A 、 HGM -B 等 型 号 的 合 成position T ype 》 和 日 本 的 JIS E 4309—2001 《 铁 道车辆用合成闸瓦 （片） 的质量要求 》 ［5~7］。

闸瓦应用于铁路机车车辆 ［1］， 准 ［2~4］。

并 逐 渐制定了相应标 2.1 UIC 541—4UIC 541—4 规范了合成闸 瓦 的 性 能 、 验 收 条从 1993 年 开 始 ， 铁道科学研究院牵 头 相 继 制 件 、 试 验 程 序 、 现 场 试 验 条 件 。

该 标 准 于 1977 年 定 了 T B /T 2404—1993 《 铁 道 车辆用低摩擦系数 公 布 实 施 ， 分 别 于 1990 年 、 2007 年 进 行 了 修 订 ， 目前已经形成详尽的测试程序和判定准则 。

2.2 AAR M —926北美铁道协会高 摩擦系数合成闸瓦规范制定于1965 年 ， 分 别 于 1971 年 、 1973 年 、 1975 年 、 1978 年 、 1981 年 、 1983 年 、 1992 年 、 1994 年 、1999 年 、 2003 年 、 2004 年 、 2006 年 进 行 了 修 订 ，合 成 闸 瓦 技 术 条 件 》 、 摩 擦 系 数 合 成 闸 瓦 》 、 TB/T 2403—1993 《 货 车 高 《 铁 道 内 TB/T 2546—1995 燃机车用低摩擦系数合成闸瓦 》 、 TB/T 2547—1995 《铁 道 电力机车用低摩擦系数合成闸瓦 》 和TB/T 2592—1996 《铁 道 机 车 用 88 型 高 摩 擦 系 数 合 成 闸 瓦 》。

根据使用情况和研究成果 ， 从 1999 年 开 始 分 对制造 、 认证、 年检等内容作出详细规定 ， 并要求 别进行了修订 、 完善和补充 ， 制定了如下标准 （技 反 馈 现 场 使 用 情 况 。

M －926—2007 测 试 程 序 简 捷 ， 数据处理严谨 。

2.3 JIS E 4309JIS E 4309 是关于铁道车辆合成闸瓦 （ 片 ） 的 质 量 要 求 。

1975 年 开 始 起 草 ， 1980 年 正 式 颁 布 ， 分 别 于 1989 年 、 1991 年 、 2001 年 进 行 了 修订 。

术 条 件 ）： 《铁 路 货 车 用 低 摩 擦 系 TB/T 2403—1999 数 合 成 闸 瓦 》、 运 装 货 〔2001〕 11 号 《铁 路 货 车 高 摩擦系数合成闸瓦技术条件 （ 暂 行 ） 》 以 及 TB/T3196—2008 《机车用合成闸瓦 》， 形成了中国铁路收 稿 日 期 ： 2010-06-25 作 者 简 介 ： 裴 顶 峰 ， 副 研 究 员2011年 2 月 （总 第 292 期 ） · 7 ·A bstract ： This paper reviews the development of c om pos i t e brake shoe in C hi na ， compares the dom e s t i c and for － e i g n r a i l standards of c om pos i t e brake shoe and makes r e c omm e nda t i ons on research and development of the r e la t e d s t a nda r ds .Keywords ： Com pos i t e Brake Shoe ； T e c hni c a l Sta nda r d ； Dom e s t i c and F or e i g n摘 要 ： 简要回顾中国铁路合成闸瓦的发展历程 ， 详细比较国内外铁 路合成闸瓦标准的异同 ， 对 我 国 相 关标准的研究和发展提出建议 。

关 键 词 ： 合 成 闸 瓦 ； 技 术 标 准 ； 国 内 外标 准 化 工 作国内外合成闸瓦标准现状与分析从表 1 可以看出 ， 我国与国外标准中物 理 力 学 国内外铁路合成闸瓦标准的比较3 性能测试项点不同 。

UIC 541—4 只 对 密 度 、 模 量 、 国内外铁路合成闸 瓦标准一般包括如下几个硬 度 、 热 失 重 、 溶 剂 萃 取 备 案 ， 用来控制产品质 方 面 的 内 容 ： 材质及其使用特性的 描 述 、 性 能 要 量 ； 案 ； AAR M —926 中 对 密 度 、 硬 度 、 溶 剂 萃 取 备 求及其检测方法 、 检验结果的判定 方 法 、 其 他 辅 J I S E 4309 中 只 对压缩强度和冲击强度有具体 助 要 求 （闸瓦的外形尺寸 、 对 试 验 台 的 要 求 、 关认证和现场使用的反馈数据等 ）。

相 要求。

我国对合成闸瓦材料的表观性能提出 了 全 面 要求， 这与我国使用推广配方有关 ， 但对技 术 进 步 对材质及其使用性能的描述通过对国内外合成 闸瓦标准的比较发现 ， 有一定的限制 。

合成闸瓦重点在于摩擦性能 ， 有 研 3.1 各 究认为 ， 密度、 压缩强度等与摩擦性能没有 直 接 或 国对合成闸瓦的材质均有明 确 要 求 ， 且 内 容 相 近 。

明显的关系 ［8］ 。

例 如 ： 不应采用青石棉 、 铅 、 锌 及 其 化 合 物 ， 使 对合成闸瓦摩擦性能的要求及其检测方法对于闸瓦摩擦性能的测试与判定 ， 每个 标 准 的 方式方法各异 ， 数据的处理也不同 。

表 2 是 国 内 外 合成闸瓦标准中的摩擦磨损测试及其性能要求 。

3.2.2 用时不应出现对车轮的热损伤 （热 裂 、 热 斑 ）、 有 害车轮的金属镶嵌及其异常磨耗 ， 不 得 严 重 影 响 轮轨粘着系数 ， 对钢背的材质 、 尺寸要求等 。

对合成闸瓦的性能要求及其检测方法国内外合成闸瓦标 准中对闸瓦性能指标的要 一般包括摩擦体的物理力学性 能 和 摩 擦 磨 损 UIC 541—4 的 试 验 程 序 复 杂 、 规 定 详 细 ， 充3.2 分 考 虑 了 压 力 、 温 度 、 接 触 面 积 、 制 动 恢 复 时 间 、 求 ， 对偶件状态等对合成闸瓦摩擦系数的影响 。

由 于 规 性能 2 部分。

范了严格的试验条件 ， 但没有进行试验数据 的 再 次 对 合 成闸瓦物理力学性能的要求及其检测处理， 因此， 利用制动过程测得的瞬时摩擦 系 数 同 摩擦系数曲线带比较来判定试验结果 。

AA R M —926 试验程序中的 试验顺序比较简3.2.1 方法表 1 是 国 内 外 合成闸瓦标准中对合成闸瓦物理 力学性能的要求 。

单、 固定， 但在试验过程中对每个项目要求 得 比 较系统和严格 。

闸瓦试验开始时 ， 车轮 表 1 国内外合成闸瓦标准中对合成闸瓦物理力学性能的要求踏面的温度不低于 50 ℃， 磨 合 面 积 国内外合成闸瓦标准物 理 力 至 少 为 90%， 车 轮 制 动 停 车 试 验 中 ， 在 5 s 内 必 须 达 到 90% 的 最 大 闸 瓦 力， 每个车轮上所装的单侧闸瓦必须 学 性 能中国铁路货车用 H 型 合 成 闸 瓦 UIC 541—4 AAR M —926 JIS E 4309密 度不超过标称值的±5%≥25 MPa ≤1.3×103MPa≥3.0 kJ/m 2≥30 HRX 且≤100 HRR不超过标称值的±10% 不 超 过 标 称 值备 案备 案/≥25 MPa/≥1.0 kJ/m2/ //压 缩 强 度 /备 案/ //备 案做 完 所 有 的 试 验 。

考虑到测试过程 压 缩 模 量 中 ， 温度、 恢复时间等因素对测试结冲 击 强 度 /备 案 果 的 影 响 很 大 ， AAR M —926 要 求 使 洛 氏 硬 度 用 3 块闸瓦按程序测定 ， 据取算术平均值 。

并对平行数 热 失 重备 案 /备 案溶 剂 萃 取 备 案J I S E 4309 试 验 程 序 为 磨 合 、 干表 2 国内外合成闸瓦标准中的摩擦磨损性能测试及要求摩擦磨损性能测试及要求项 目中国铁路货车用 H 型 合 成 闸 瓦UIC 541—4AAR M —926 JIS E 4309样 品 数 量 1块至 少 2 块压 力 达 到 95%开 始 计 算3 块在 5 s 内必须达到最大闸 瓦 力 的 90%不 明 确增至压力设定值 65%的 时 间 不 超 过0.8 s试验台增压时 间 无空走时间 试验台压力误 差不大于±2.5% 间 接 标 定 法不 大 于±3.0% 直 接 测 试 法不 大 于±2.5% 直 接 测 试 法/测 试 方 法 直 接 测 试 法· 8 ·铁 道 技 术 监 督第 39 卷 第 2 期续 表摩擦磨损性能测试及要求项 目中国铁路货车用 H 型 合 成 闸 瓦 UIC 541—4AAR M —926JIS E 4309磨 合→轻 制 动→重 制 动→ 潮 湿 测 试→坡 道→静 摩 擦 系 数温 度 低 于 50 ℃磨 合→轻 坡 道 试 验→重 坡 道 试 验→轻 制 动→重 制 动→静 摩 擦 系 数 温 度 低 于 50 ℃严格的试验程序 ， 要 求 时 间 、 温 度 、 压 力 等复杂的边界条件磨 合→干 燥→潮湿按一定程序试验 温 度 低 于 60 ℃试 验 程 序65、 35、 125、 65、 125、 35、 95、 95、 125、 35、 125、 95、 65、 65、 125、 95、 125、 125、 65、 35、 35、 125、 65128、 96、 64、 32、 32、 64、 96、 128、 128、 96、 64、 32试 验 速 度 级（高 压 ） /（km/h ） 125、 95、 75、 55、 35、 35、 55、 75、 95、 125 不 同 压 力 、 速 度 、 温度条件下复杂的试验 试 验 次 数 （高 压 ） /次 10 （5 个 速 度 级 ， 各 测 量2 次 ）20 （3 个 速 度 级 ， 不 同 压 力)36 （4 个 速 度 级 ， 各 测 量 9 次 ） 23 （4 个 速 度 级 ， 测 试 次 数 不 同 ）数 据 平 均 ， 如 35 km/h 有 18 个 数 据 平 均数 据 处 理10个 数 据 不 平 均数 据 不 平 均9个 数 据 平 均各种条件下的摩擦系 数和瞬时摩擦系数曲 线 带分 别 考 察 10 个 速 度 下 的 摩擦系数和瞬时摩擦系数4个速度下的平均摩擦系数许多平均摩擦系数连成的摩擦系数 曲 线 带摩 擦 判 定 标 准其 他 项 点磨 耗 量 、 噪 音 、 金 属 镶 嵌 等燥状态制动 、 潮 湿 状 态 制 动 。