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

剎車片在鐵路用語上稱作閘瓦，閘瓦位于車輪的踏面上，當(dāng)要煞車時，經(jīng)由軔機的作用，讓車輪前后的兩片閘瓦將車輪夾緊，達(dá)到停車的目的。火車運行過程中需要制動，與車輪踏面接觸產(chǎn)生摩擦，將列車動能轉(zhuǎn)換為熱能散入大氣，達(dá)到列車減速或停止運行的部件，直接摩擦車輪使火車停車的制動零件就是閘瓦。用鑄鐵或其他材料制成的瓦狀制動塊，在制動時抱緊車輪踏面，通過摩擦使車輪停止轉(zhuǎn)動。

當(dāng)今高科技發(fā)展的時代，火車作為交通運輸?shù)闹饕�方式之一，使我們多它的安全性要求越來越高。由于火車的運行環(huán)境比較惡劣，其制動系統(tǒng)的安全性顯得尤為重要。其中，火車剎車片的摩擦性能在關(guān)系行車安全和運行可靠性方面起著非常重要的作用。目前我國對剎車片檢測技術(shù)比較落后，工作效率低，無法快速、準(zhǔn)確掌握出輪胎的狀態(tài)，嚴(yán)重制約著我國鐵路車輛的提速。國外采用的檢測方法穩(wěn)定可靠，但他們造價高，技術(shù)難度大。國內(nèi)一直未見移植使用。所以剎車片的質(zhì)量就成了企業(yè)生存的重中之重。制動裝置是火車安全減速或停車的重要裝置。為保證火車的安全，必須在各種條件下都能保證火車的制動性能。隨著列車運行速度的不斷提高，對制動裝置的制動性能要求也更高，傳統(tǒng)的閘瓦制動適應(yīng)不了高速列車的發(fā)展。目前我國的鐵路客車基本都采用了盤形制動，火車剎車片是盤形制動裝置的重要組成部件，它對制動性能有著舉足輕重的作用�；疖噭x車片測試系統(tǒng)是建立在剎車片制動實驗臺的基礎(chǔ)上的，測試火車剎車片的摩擦性能�；疖噭x車片測試系統(tǒng)以總成實驗的方式來測試剎車片的承載壓力、表面溫度、車輪運行速度等多項性能參數(shù)�；疖嚤P形制動器的剎車片主要采用合成閘片。合成閘片的特點是：

1、熱穩(wěn)定性好。樹脂分解溫度高，實際測定溫度為377攝氏度。

2、壓縮彈性低，噪音小，溫度分配均勻。

3、粘粘性強，既有樹脂的耐老化性，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、火車閘瓦制動原理

在這一過程中，制動裝置要將巨大的動能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芟�散于大氣之中。而這種制動效果的好壞，卻主要取決于摩擦熱能的消散能力。使用這種制動方式時，閘瓦摩擦面積小，大部分熱負(fù)荷由車輪來承擔(dān)。列車速度越高，制動時車輪的熱負(fù)荷也越大。如用鑄鐵閘瓦，溫度可使閘瓦熔化；即使采用較先進的合成閘瓦，溫度也會高達(dá)400~450℃。當(dāng)車輪踏面溫度增高到一定程度時，就會使踏面磨耗、裂紋或剝離，既影響使用壽命也影響行車安全�？梢�，傳統(tǒng)的踏面閘瓦制動適應(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、粉末冶金三類。

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，但在制動時容易產(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,比較安全，但質(zhì)脆容易斷裂，澆鑄時須添裝鋼制瓦背。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。如果閘瓦壓制成片狀用于盤形制動則稱閘片。合成閘瓦于1907年首先在倫敦地鐵車輛上使用。50年代以來，應(yīng)用日益普遍。合成閘瓦重量輕，耐磨，制動時基本上無火花。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，改善制動性能和縮短停車制動距離。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缸和副風(fēng)缸,從而減輕基礎(chǔ)制動裝置的重量，又能節(jié)省壓縮空氣，優(yōu)點較多。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，為避免對環(huán)境的污染，無石棉、無鉛等有害物質(zhì)的合成閘瓦得到越來越多的采用。合成閘瓦具有噪音小，壽命長，對車輪磨損小以及價格相對較低等顯著優(yōu)勢

合成閘瓦對車輪的影響:

a.熱龜裂-----由于閘瓦與車輪接觸不良，在車輪踏面上產(chǎn)生局部過熱，形成熱斑點，個別情況下會發(fā)生熱龜裂。

b.車輪的溝狀磨耗------在制動頻繁的區(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熱膨脹，車輪踏面呈現(xiàn)溝狀磨耗。溫度越高時，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)