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1、制動(dòng)盤(pán)的強(qiáng)度評(píng)價(jià)
更換制動(dòng)盤(pán)的原因是裂紋，而不是達(dá)到了磨耗極限。裂紋有兩種形式;一種是在摩擦面上產(chǎn)生的裂紋;另一種是在散熱筋上產(chǎn)生的裂紋。由于反復(fù)受熱和冷卻;摩擦表面土細(xì)裂紋從接近摩擦面薄層處開(kāi)始發(fā)展并擴(kuò)展。因此，裂紋發(fā)生在高速制動(dòng)或強(qiáng)力制動(dòng)條件下。散熱筋上產(chǎn)生裂紋，筋上便受到由于熱膨脹引起的拉伸、壓縮和彎曲作用。這種裂紱是在高速制動(dòng)、強(qiáng)力制動(dòng)或長(zhǎng)時(shí)問(wèn)制動(dòng)情況下發(fā)生的，例如持續(xù)制動(dòng)或防雪制動(dòng)。
在影響制動(dòng)盤(pán)強(qiáng)度特性各因素之中，認(rèn)為來(lái)自摩擦面的熱是一種主要影響因素，而壓力或離心力的影響較小。在高溫區(qū)，制動(dòng)盤(pán)的材料強(qiáng)度趨于突然降低。匿此，根據(jù)溫度、熱應(yīng)力和制動(dòng)頻繁程度，制定了制動(dòng)盤(pán)強(qiáng)度評(píng)價(jià)指標(biāo)。
在試驗(yàn)臺(tái)上完成疲勞試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，確定了如下的頻率限度;從動(dòng)軸制動(dòng)盤(pán)為1000次，主動(dòng)軸制動(dòng)盤(pán)為100次;根據(jù)磨耗限度，相應(yīng)規(guī)定為500次和50次。
另外，確定了如下允許的溫度：鑄鐵制動(dòng)盤(pán)約為300℃特殊鍛鋼制動(dòng)盤(pán)約為500℃。同時(shí)，確定了如下的熱應(yīng)力限度，鑄鐵制動(dòng)盤(pán)約為+130~-390MPa，特殊鍛鋼制動(dòng)盤(pán)約為+300~600MPa。
2、提高制動(dòng)盤(pán)的強(qiáng)度
為了提高制動(dòng)盤(pán)的強(qiáng)度，從材料和結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)出發(fā)研究了制動(dòng)盤(pán)的強(qiáng)度。研究結(jié)果表明，特殊鍛鋼制動(dòng)盤(pán)的強(qiáng)度比鑄鐵制動(dòng)盤(pán)的強(qiáng)度高兩倍。另一方面，設(shè)計(jì)時(shí)將不大受熱應(yīng)變限 制的徑向銷(xiāo)式制動(dòng)盤(pán)的熱應(yīng)力定為傳統(tǒng)式的一半。通過(guò)材料和結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)，提高了熱容量、散熱和熱應(yīng)力等方面的特性，使傳統(tǒng)窄軌線(xiàn)路上的列車(chē)速度提高到150km/h，并使新干線(xiàn)上的列車(chē)速度達(dá)到260km/h。因此有必要研制熱容量與蕞尢列車(chē)速度，制動(dòng)減速度、制動(dòng)力分配比和制動(dòng)頻繁程度相匹配的制動(dòng)盤(pán)。
要提高制動(dòng)盤(pán)強(qiáng)度就必須提高散熱效果。因?yàn)槠谕b置的簧下質(zhì)量減少，所以制動(dòng)盤(pán)的熱容量必然降低;但局部散熱導(dǎo)致增加熱應(yīng)力，結(jié)果削弱了提高強(qiáng)度的作用。由于這個(gè)原因，必須從結(jié)構(gòu)觀點(diǎn)出發(fā)尋找更有效的散熱方法。目前，正在研究懸浮式制動(dòng)盤(pán)，但提高其熱容量將是困難的。
提高熱容量蕞有效的方法是采用耐熱材料。碳纖維在耐熱方面比特殊鍛鋼好，但其缺點(diǎn)是強(qiáng)度低和價(jià)格高。然而，趨向表明，碳纖維用作高速車(chē)輛的制動(dòng)盤(pán)材料是有希望的。
