Механізм тертя гальмівних колодок з чавуну та композиційного матеріалу по поверхні коліс залізничного транспорту: Metalozn. obrobka met., 2023, Vol. 29 No 1, 18-33

В. Л. Мазур; К. А. Сіренко

doi:10.15407/mom2023.01.018

Автор(и)

В. Л. Мазур Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0001-8970-5389
К. А. Сіренко Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ, Україна https://orcid.org/0000-0003-2613-8094

DOI:

https://doi.org/10.15407/mom2023.01.018

Ключові слова:

гальмові колодки, колеса залізничного транспорту, тертя, чавун, композиційні матеріали, мікрорельєф поверхні

Анотація

Проаналізовано механізми тертя гальмових колодок, виготовлених з чавуну та композиційного матеріалу (гумоазбестової чи гумобезазбестової суміші, у тому числі з чавунними вставками) по поверхні коліс залізничного рухомого складу. Наведено величини коефіцієнта тертя. Головна роль в механізмі тертя чавунних колодок по поверхні коліс залізничного транспорту належить мікроструктурі чавуну, а саме кількості, формі, розподілу в обʼємі включень графіту, дисперсності включень перліту та цементиту, побудові фосфідної евтектики. Механізм тертя колодок з композиційного матеріалу по поверхні коліс визначається вмістом і властивостями компонентів, з яких сформована композиційна гумосуміш, їх хімічним та гранулометричним складом, а також ступенем вигорання композиційної гумосуміші в процесі експлуатації гальмових колодок. Показано, що внаслідок відсутності регламентації в стандартах і технічних умовах на композиційні колодки відсоткового вмісту інгредієнтів та їх хімічного складу в композиційному матеріалі його властивості і величини коефіцієнта тертя є неконтрольованими. Циклічні зміни температури на поверхні контакту гальмових колодок з колесами під час гальмування потягів і високі пікові температури (до 800 °C) в окремі періоди гальмування призводять до змін структури і властивостей поверхневого прошарку металу коліс і матеріалу гальмових колодок. Зазначене відображається на фрикційних характеристиках процесу тертя гальмових колодок з колесами. Недоліком гальмових колодок з композиційного матеріалу є їх низька теплопровідність порівняно з чавунними колодками. Внаслідок цього температура в зоні контакту композиційних колодок з колесами підвищується більше, ніж при використанні колодок з чавуну. З позицій підходів класичної трибології розглянуто гідродинамічні ефекти вологи (води) в зоні контакту гальмових колодок з поверхнею коліс транспортних засобів. Досліджено мікрорельєф робочої поверхні гальмових колодок. Показано вплив різних факторів на коефіцієнт тертя гальмових колодок по поверхні коліс. Надані рекомендації щодо удосконалення стандартів і технічних умов на гальмові колодки з чавуну та інших матеріалів.

Біографії авторів

В. Л. Мазур, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ, Україна

член-кореспондент НАН України, доктор технічних наук, професор, головний науковий співробітник

К. А. Сіренко, Фізико-технологічний інститут металів та сплавів НАН України, Київ, Україна

молодший науковий співробітник

Посилання

Sirenko K.A., Met. litʼe Ukr., 2022, vol. 30, No. 1 (328), pp. 91–101 [in Ukrainian] https://doi.org/10.15407/steelcast2022.03.096

Sirenko K.A., Met. lit'e Ukr., 2022, vol. 30, No. 3 (330), pp. 96–101 [in Ukrainian] https://doi.org/10.15407/steelcast2022.03.096

Neizhko I.G., Naidek V.L., Gavrilyuk V.P. Tormoznyye kolodki zheleznodorozhnogo transporta (Railway brake pads), Kyiv, PTIMA NAS of Ukraine, 2009, 121 p. [in Russian].

Klimov A.A., Domnin S.V., Struchkov A.V., Kirpichenko V.P., Ilinsky V.P., Bondarik V.B., Sistemy. Metody. Tekhnologii, 2016, No. 2 (30), рр. 64–68 [in Russian].

Klimov A.A., Struchkov A.V. Vestnik PNIPU. Mashinostroyeniye, materialovedeniye, 2019, Vol. 21, No. 1, рр. 71–76 [in Russian].

Klimov A.A., Domnin S.V., Struchkov A.V., Bondarik V.B. Sovremennyye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovaniye, 2017, No. 1 (53), рр. 215–218 [in Russian].

Klimov A.A., Struchkov A.V., Bondarik V.B., Ilyinsky V.P., Domnin S.V., Kirpichenko V.P., Vestnik IrGTU, 2017, Vol. 21, No. 11, рp. 179–190 [in Russian].

Sirenko Е.A., Lit'ye i metallurgiya, 2022, No.1, рp. 43–48 [in Russian] https://doi.org/10.21122/1683-6065-2022-1-43-48

Galaj E. I., Rudov P. K., Visnyk Dnipropetrovskoho Natsionalnoho Universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazariana, 2006, No. 11, pр. 116–119

Berent V.Ya., Berent V.V., Sborka v mashinostroyenii, priborostroyenii, 2017, Vol. 18, No. 8, рр. 355–360 [in Russian].

Korsun A.A., Ivanov P.Yu., Osipov D.V., Tikhonov D.A., Sovremennyye tekhnologii. Sistemnyy analiz. Modelirovaniye, 2022, No. 2 (74). pp. 91–100 [in Russian]. https://doi.org/10.26731/1813-9108.2022.2(74).91-100

Bondarik V.B., Melnichenko O.V., Electronic scientific journal «Molodaya nauka Sibiri», 2021, No. 3 (13) [in Russian].

Vakulenko I.O., Perkov O.M., Anofriev V.H., Krot V.S., Visnyk Dnipropetrovsʹkoho natsionalʹnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazaryana, 2008, No. 21, рр. 269-271. [in Ukrainian].

Vakulenko I. O. Visnyk Dnipropetrovsʹkoho natsionalʹnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazaryana, 2008, vol. 24, рр. 192–194. [in Ukrainian].

Hryshchenko M.A. Visnyk Dnipropetrovsʹkoho natsionalʹnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazaryana, 2008, No. 23, рр. 178–182 [in Ukrainian].

Hryshchenko M.A. Visnyk Dnipropetrovsʹkoho natsionalʹnoho universytetu zaliznychnoho transportu imeni akademika V. Lazaryana, 2009, vol. 27, pp. 223–225. [in Ukrainian] https://doi.org/10.15802/stp2009/14305

Mazur V.L., Timoshenko V.I. Teoryya y tekhnolohyya prokatky (hydrodynamycheskye éffekty smazky y mykrorelʹef poverkhnosty), (Theory and technology of rolling (hydrodynamic effects of lubrication and surface microrelief)), Kyiv: ID «АDЕF Ukraine», 2018, 560 p. [in Russian].

Spravochnyk po trybotekhnyke (Handbook of tribotechnics), Under the general. ed. M. Hebdy A.V. Chichinadze. In 3 vols. T. 1. Theoretical foundations. M., Mechanical engineering. 1989. 400 p. [in Russian].

Litvinsky S.M. Halʹmivna kolodka rukhomoho skladu zaliznychnoho transportu (Brake pad of rolling stock of railway transport. Description of the utility model patent), UA 102172.26.102172. Bull. No. 20 [in Ukrainian].

Halʹmova kolodka (Matus MBA), Rzhenok Otakar, 2014. Brake shoe. Description of the patent for the invention. UA 112762. 10/10/2014 Bull. no. 19; 10/25/2016. Bull. No. 20 [in Ukrainian].

Halʹmova kolodka zaliznychnoho transportnoho zasobu (Brake pad of a railway vehicle), A.I. Voronchikhin, VI Nalev, VN Bychkov and others, Description to the patent for the wheel model. UA № 61367. 11.07.2011. Bull. No. 13 [in Ukrainian].

Ravlyuk V. H. Zbirnyk naukovykh pratsʹ UkrDUZT, 2019, Vol. 183, pр. 46–59 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.18664/1994-7852.183.2019.169643

Shafran L. M., Mazur V.L.,. Bolshoy D.V, Pykhtieieva E.G., Tretyakova E.V., Potapov E.A., Tretyakov А.M., Mikhalkova S.G. Aktualʹni problemy transportnoyi medytsyny, 2022, No. 1 (67), рр. 7–18 [in Ukrainian].

Shafran L. M., Mazur V. L., Bolshoy D. V., Pykhtieieva E. G., Tretyakova E. V., Potapov E. A., Tretyakov O. M., Pykhtieiev D. M., Aktualʹni problemy transportnoyi medytsyny, 2022, No. 2 (68), рр. 15-26 [in Ukrainian].

Mazur V. L., Naidek V. L., Popov Ye. S. Metal i lyttya Ukrayiny, (2021). vol. 29, №. 2 (325), pp. 80–89 [in Ukrainian]. https://doi.org/10.15407/steelcast2021.02.080