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—4

UIC 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 4309

JIS 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/T

3196—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 ≤1.3×103

MPa

≥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/m

2

/ /

/

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—4

AAR 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

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