ｉ＃ｌｊ：；《ｔ节●矿
期我们测得其摩擦体密度由原来的２．４９／ｅ＝３下降到１．９９／ｃｍ３．而其摩擦性能却较以前优异
许多。
我国也于１９５８年开始研制高摩合成闸瓦。在１９５８年～１９６７年，研制了一系列高摩擦
系数闸瓦配方，比较有代表性豹有６１４８、６１４８ＮＲ，６１４３、４５号、６０号等一系列高摩擦系数
摩擦性能节剂和补强填料等。
２．１．２ 摩擦材料的成型工艺
将以上主要成分经配料、混料工艺及热压成型制成橡胶改性树脂基的复合材料．
２．２ 摩擦材料力学性能的测试
压缩强度：按ＧＢ／Ｔ１０４１进行测试：压缩弹性模量：按强度值的和２０％段取值测定其弹性
模量；冲击强度：按ＧＢ／Ｔ１０４３标准测试；布氏硬度：ＨＧ２—１６８塑料布氏硬度试验方法测试；
ＪＵＲＩＤ的“ＪＵＲＩＤ”、英国ＦＥＲＯＤＯ的“ＦＥＲＯＤＯ”等，从有限的资料和我们能接触到国外高摩
擦系数合成闸瓦的情况来看，其发展己形成了系列化产品．型号发展非常快，主要围绕含
混杂纤维增强的无石棉、半金属、无金属型摩擦材料（在欧洲无石棉无金属摩擦材料的初
步定义为：石棉含量为零，金属含量为ｏ￣１ ０９６）开展工作。以高摩擦系数合成闸瓦为例，近
温度，但根据干法工艺的特殊性，为提高效率降低成本，在压制压力和时间上进行了调整，
结果显示，效果良好。
３．３．２后处理工艺
传统的合成闸瓦的后处理工艺，基本采用阶梯式温升，最高处理温度为压制温度·目前， 南京和张家港的后处理温度也基本如此，最高疆度为压制温度，根据西蓝树脂的固化机理，
·１１４·
在１８０‘Ｃ阻上时，还要发生进一步反应，同时根据我国汽车摩擦材料行业的成功经验，本文
高摩擦系数合成闸瓦的配方中，硬软质点不同配比（表１）的制动性能数据如表２所列。
表１ 不同配方的硬软质点配比
表２
捌动性托数据
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将后处理温度进一步提高，结果表明，压缩强度得到提高，由３３．５ＭＰａ提高到３７．３ＭＰａ，说
明确实有化学反应进行。但弹性模量却也提高，由０．７ＧＰａ提高到０．９ＧＰａ，说明材料固化
度也在提高。但其摩擦性能却变化非常大
从图中可以看出，经过高温后处理后，同样的一块摩擦体的摩擦系数会发生很大的变
化，在该体系中．其有关的机理仍需研究。但本课题仍沿用我们自己取得比较好制动和物
求。
３．１．２填料体系 填料在使摩擦系数在各种使用情况下稳定且耐磨，特别是摩擦系数一温度曲线、摩擦系
数一速度曲线的平稳就不能单纯依靠粘合剂及增强纤维的二元组成，通常是靠加入各种填科 解决的，目前，有资料记载的填科Ｉ亘＃Ｉ－有：陶土、云母、硫酸镁、硅藻土、氧化钡、硅灰 石、碳化硅、铝凡土、氧化锌、二硫化铝、碳黑、石墨、氧化铜、冰晶石、水玻璃、金刚 砂等；国内有：碳黑、石墨、长石、硫酸钡、氧化铁、氧化锌、铝矾土、矿渣、石英粉、 滑石粉等。综合分析国内外材质，按照材料的稳定性和硬度等对瘁撩有显著影响的参数基 础上，同时充分考虑其成本和原料的来源，优化选用了几种原材料。如采用石墨等为固体 润滑剂，铝凡土和还原铁粉等为摩擦性能调节剂，考虑到合成闸瓦的机械性能和降低成本， 也选用了其它的粉状填料。
［２］陆启邵．分叉与奇异性．上海科技教育出版社．１９９５（ｇ） ［３】王福天车辆系统动力学上海铁道出版社，１ ９９４
高摩擦系数合成闸瓦的研制
裴顶峰
铁道部科学研究院及金化所
摘要：本文在充分剖析目前国内外高摩擦系数合成闸瓦的现状的基础上，
围绕降低成本、简化工艺、提高井稳定产品性能等方面开展研究，实验结果
表明，产品性能优异． 关键词：铁路制动南摩擦系数合成闸瓦
１前言
·１１１·
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高摩合成闸瓦研究工作开展最早的有英国、美国和前苏联。目前国外生产高摩擦系数
合成闸瓦的著名厂商及品牌有：美国西屋公司的“ＣＯＢＲＡ”、法国ＶＡＬＥ（１的“ｔｔＥＲＳＯＴ”、德国
合成闸瓦，其摩擦系数为０．２５－０ ３０，基本上能满足时速１２０公里的制动要求，但耐磨性差
等一系列原因，因此未能广泛推广应用；其后，又分剐研制了ＴＫ－８１、４０７Ｇ等型号的高摩
擦系数的合成闸瓦，以及引进了美国的“虎牌”高摩闸瓦．这些基本能适用于目前需要的
各种机车车辆上使用，根据“快速货车用高摩擦系数合成闸瓦Ｉ：１制动动力试验台试验报
吸水率：按ＧＢｌ０３４塑料吸水方法测试：比重：按Ｇ８１０３３塑料密度试验方法测试。
２．３ 摩擦材料制动性能的测试
７
按技术条件的要求，分别在１：１及１：３制动动力试验台上模拟货车惯量、高摩擦系数
合成闸瓦的压力及速度参数，对高摩擦系数台成闸瓦进行制动特性试验·确定闸瓦的瞬时
摩擦系数、制动距离、制动时间、制动温度、平均摩擦系数等制动性能参数。
轨道·Ｖ∈【４６ １２，４９．６）系统具有周期２轨道：ｖ∈（４９．６，４９．９】时，具有周期４轨道：
ｙ∈（４９．９，５０．３】时，系统具有周期８轨道：可以看出，系统通过倍周期分叉进入混沌。
研究矿＝１００ｋｍ／ｈ时的情况，其响应基本与矿＝１００ ｋｍ／ｈ时相同。 研究Ｖ＝９０ｋⅢ／ｈ时的情况，其响应在Ｖ＝５１ ｋｍ／ｈ附近发生共振．其余为周期１解。 ２．３选取车辆运行速度ｙ作控制参数，ｖ＝矿 取间隙占＝０．００８Ｉｌｌ，Ｌｒ＝１２．５ ｍ，Ｖ＝１２０ ｋｍ／ｌ ｈ．ｋ，＝Ｏ ９３８ｋ．．ｍ＝５０ ２ｔ，做 Ｐｏｉｎｃａｒｄ点随控制参数卅的变化图时发现．当ｐ＜１３８ ４２时ｋｍ／ｈ，系统存在周期１解． ｖ＝１３８．４２ ｋｍ／ｈ时，形成周期２轨道，发生倍化分叉。
过去应用合成闸瓦对车轮产生过热裂纹、热斑及热剥离等严重的影响，尤其以车轮踏 面的热裂纹引人瞩目．其原因也已经研究清楚，学由合成闸瓦的弹性模量过高·造成闸瓦
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与车轮踏面的点接触，产生局部表面瞬时温度造成的，填加橡胶弹性体，进行树脂与橡胶 井用，降低摩擦体的弹性模量，能解决其对车论的热影响，为此在配方优化过程中，充分 重视了这一问题。选用了满足压缩弹性模量，树脂与橡胶配比适中的比例。 ３．２．２填料的配比
３试验结果与分析
·１１２·
３．１原材料的选择
高摩擦系数合成闸瓦就其本身的材质而言，就是采用粘合剂将增强材料和填料粘结在 一起，各自发挥在制动时的作用，直接与对偶件相互作用产生摩擦力。综观国内外的高摩 擦系数合成闸瓦所用的粘合荆主要有酚醛树脂及其改性物、天然及其人工合成橡胶：所用 的增强材料主要有石棉、钢纤维、铸铁纤维、人工合成纤维、矿物纤维、天然纤维等：填 料是五花八门，大部分无机化合物都能作为填料使用，在粘台剂…增强材料体系中发挥稳 定摩擦系数…温度（速度）曲线形状，稳定摩擦系数的作用，保证行车安全。 ３．１．１粘合荆体系
３结论
车辆在非理想运行状态下运行时，其垂向振动响应是极其复杂多变的。在一定的参数 条件下，会发生共振、鞍结分叉或倍化分叉，甚至进入混沌状态，危及行车安全。
参考文献
［ｉ］Ｌｕｏ Ｇｍｍｗｅｉ．Ｘｉｅ Ｊｉａｎｈｕａ，Ｓｕｎ Ｘｕｎｆａｎｇ．Ｈｏｐｆ ｂｉｆｕｒｅａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａ ｔ＂一ｏｆ－ｆｒｅｅｄｏｍ ｖｉｂｒｏ—ｉｍｐａｃｔ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎ ｗｅａｋ ａｎｄ ｓｔｒｏｎｇ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｃ∞ｅｓ ＩＣＮ｝ＩＩＩ．１９９８（０）：７１卜７１５
从国内外高摩擦系数合成闸瓦的应用情况来看，产生金属镶嵌是很难避免的，只是产生
金属镶嵌的程度及对车轮磨耗影响不同。国际铁路联盟曾在报告中指出“金属镶嵌对车轮
＃《．中÷鸯ｌ
的恶性磨耗是影响合成闸瓦应用的技术关键”。
ＮＤ５机车的ＣＯＢＲＡ、ＡＢＬＸ公司的ＴＩＯＥＲ车辆高摩擦系数合成闸瓦在我国应用过程中，均
产生较严重的金属镶嵌．国产４０７Ｇ、ＴＫ－８１和虎牌高摩擦系数合成闸瓦在应用过程中也产
生过不同程度的金属镶嵌．面对高摩擦系数合成闸瓦产生金属镶嵌的技术关键课题，在高
摩擦系数合成闸瓦的研究中是非常重要的，有实践经验的人都知道，在同样的潮湿或冰雪
寒冷地区应用，高摩擦系数合成闸瓦容易产生金属镶嵌，而低摩擦系数合成闸瓦却很少产
１１％０．２９４
１３．２０
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０．２５６
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从表１所列的配方和表２所列的数据中，在该体系中可以明显看出，摩擦系数的规律
性，并不是硬质点的材质越多，其摩擦系数越高，软质点的材质越多，其摩擦系数越低，
而是软硬材质有一个较合理的比例范围，在该体系中从摩擦系数来考虑，２２号和２５号的摩
擦系数较为舍适，同时其摩擦系数也较为集中。
根据前面对金属镶嵌问题的初步理解，２２号和２５号都能在满足制动性能的基础上，
合理地分布着尽可能多的软质点材质，所以，可以预计其使用性能也会相当优异。
３．３成型工艺的确定
３．３．１压制成型温度和时间和压力
研究表明，成型工艺对高分子材料的各方面性能影响较大，因而，本课题对高摩擦系
数合成闸瓦的成型工艺进行了研究。按酚醛树脂固化和橡胶硫化条件，基本采用了已有的
．
３．１．３耐热补强体系 为了保证合成闸瓦的强度，在配方中必须加入纤维，以起到耐热朴强的作用，目前，可采 用作为摩擦材料用的纤维主要有以下几种：矿物纤维、高强度纤维和金属纤维，
一
各种纤维材料的物理性能和摩擦性能，结合国内外多年实践证明，要在天然、人造或 合成的无机、有机和矿物纤维中寻求某一种能全面取代石棉纤维作为耐热补强纤雄是非常 圃难的。而多种矿物纤维的组台可能是取代石棉比较好的途径，而制品的综合技术经济指 标又能超过石棉制品。为此，我们参考国外公司在摩擦制品中采用多种纤维组合的经验， 结合我国非金属矿物纤维和其他纤维的资源情况，充分考虑到工艺可行性和价格因素，本 科题采用复合矿物纤维为主。 ３．２配方的优化 ３．２．１树脂与橡胶的比例