HXD1D 型機(jī)車粉末冶金閘片磨削檢修工藝研究

彭 俊 黃思良 邢志強(qiáng) 李 濤

（1、廣州電力機(jī)車有限公司，廣東 廣州510850 2、廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州510850）

HXD1D 型電力機(jī)車基礎(chǔ)制動(dòng)裝置原始設(shè)計(jì)使用的閘片是克諾爾II75745/30105 型粉末冶金閘片，進(jìn)口件價(jià)格貴，采購(gòu)周期長(zhǎng)。2020 年8 月入修的5 臺(tái)C6 修HXD1D 型電力機(jī)車合計(jì)240 片下車閘片統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：閘片平均厚度26.4mm，最小厚度20.6mm，最大厚度30.9mm；單片厚度差大于2mm 的偏磨閘片達(dá)97 片，平均偏磨量為2.65mm；破損深度超1mm 或破損寬度超過(guò)20mm 的破損閘片13 片，平均破損深度達(dá)4.24mm，其中僅1 片破損點(diǎn)最小厚度為15.6mm，其余最小厚度均大于20mm。偏磨、破損的閘片合計(jì)110 片，占下車閘片總數(shù)的45.83%。

按照以往檢修要求，偏磨、破損的閘片需報(bào)廢處理。由于絕大多數(shù)偏磨、破損閘片最小厚度均未低于規(guī)程20mm 的裝車限度要求，為降低換率，節(jié)約檢修成本，現(xiàn)研究將偏磨、破損閘片按照最小厚度磨削平整，使得閘片達(dá)到裝車要求。

1 HXD1D 型電力機(jī)車粉末冶金閘片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

HXD1D 型電力機(jī)車制動(dòng)閘片由兩個(gè)半部閘片組成，每個(gè)半部閘片包括帶UIC 的燕尾榫導(dǎo)槽的分體式閘片背板，在閘片背板上裝有采用柔性支承的閘片元件組，它由適當(dāng)數(shù)量的摩擦粒子、碟形墊片和卡簧組成。制動(dòng)時(shí)壓緊力從閘片背板通過(guò)碟形墊片傳至單個(gè)閘片摩擦粒子上。由于閘片元件采用了柔性支座，所以壓緊力會(huì)均勻地分布到制動(dòng)盤(pán)的整個(gè)摩擦面。

圖1 HXD1D 型電力機(jī)車粉末冶金閘片結(jié)構(gòu)

2 粉末冶金閘片表面磨削加工影響及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

相關(guān)文獻(xiàn)研究結(jié)果表明，燒結(jié)型閘瓦的平均摩擦系數(shù)受表面粗糙度的影響較小[1]。表面磨削不影響閘片本身的配方材料，但是會(huì)閘片摩擦粒子表面產(chǎn)生一定的作用力，這部分作用力對(duì)閘片會(huì)產(chǎn)生如下影響：

a.影響粒子粉末冶金材料本身的結(jié)合強(qiáng)度。

b.影響粉末冶金材料與襯板的結(jié)合強(qiáng)度。

c.卡簧與背板的連接強(qiáng)度。

圖2 磨削加工影響示意圖

對(duì)閘片磨削過(guò)程影響與TJ/JW 055-2014《交流傳動(dòng)機(jī)車粉末冶金閘片暫行技術(shù)條件》[2]進(jìn)行對(duì)標(biāo)分析，發(fā)掘磨削加工潛在影響。結(jié)合閘片組裝工藝，確定閘片磨削檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如下：

a.摩擦體剪切強(qiáng)度≥4.5MPa。

b.內(nèi)襯板與摩擦體結(jié)合強(qiáng)度≥5.5MPa。

c.卡簧完全卡在襯板槽內(nèi)不外露，卡簧內(nèi)側(cè)面開(kāi)口尺寸不大于外側(cè)面尺寸（即圖3 中尺寸B≤A）。

圖3 卡簧狀態(tài)檢查示意圖

3 粉末冶金閘片磨削加工及檢驗(yàn)

3.1 磨削加工工藝試驗(yàn)

粉末冶金閘片硬度一般在10～30HBW。確定使用立方氮化硼砂輪后[3]，使用平面磨床對(duì)下車舊閘片進(jìn)行成對(duì)磨削，砂輪轉(zhuǎn)速1440rpm，垂向進(jìn)刀量0.1mm，按照最小厚度將閘片加工至平整。閘片加工過(guò)程中摩擦粒子表面加工區(qū)與待加工區(qū)分層明顯，加工廢屑為粉末狀物質(zhì)，加工時(shí)溫度不超過(guò)550℃。閘片加工后摩擦粒子表面光潔、平整，無(wú)材料轉(zhuǎn)移；摩擦粒子無(wú)崩角，裂紋；背板及卡簧狀態(tài)良好，卡簧加工前后均完全卡在襯板槽內(nèi)。

圖4 下車舊閘片磨削加工前后對(duì)比圖

3.2 物理學(xué)性能檢驗(yàn)

在磨削加工后的舊閘片及新閘片上各隨機(jī)取3 個(gè)摩擦粒子，按照TJ/JW 055-2014 標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行制樣；使用微機(jī)控制電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)檢驗(yàn)試樣的摩擦體剪切強(qiáng)度及內(nèi)襯板與摩擦體結(jié)合強(qiáng)度；使用分析天平檢驗(yàn)試樣的密度。檢驗(yàn)后的閘片物理學(xué)性能對(duì)比結(jié)果見(jiàn)表1。

圖5 閘片物理學(xué)性能取樣

表1 閘片物理學(xué)性能對(duì)比表

3.3 結(jié)論

磨削加工后的舊閘片密度比新閘片高，以新閘片檢測(cè)結(jié)果為標(biāo)準(zhǔn)，加工后的舊閘片密度在合格的偏差范圍內(nèi)；加工后的舊閘片摩擦體剪切強(qiáng)度、內(nèi)襯板與摩擦體結(jié)合強(qiáng)度都滿足檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)要求，內(nèi)襯板與摩擦體結(jié)合強(qiáng)度略高于新閘片。因此將偏磨、破損閘片按照最小厚度磨削平整的檢修工藝是可行的。

結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)閘片磨削檢修工藝研究，驗(yàn)證了使用平面磨床將閘片表面磨削平整的可行性，經(jīng)檢驗(yàn)?zāi)ハ骷庸ず蟮呐f閘片物理學(xué)性能與新閘片基本一致。對(duì)HXD1D 型電力機(jī)車粉末冶金閘片進(jìn)行磨削檢修，有效將閘片故障率由45.83%降低至0.42%，檢修后的閘片運(yùn)用狀態(tài)良好，在保證閘片質(zhì)量前提下，大幅降低了閘片的檢修成本，為公司未來(lái)的檢修業(yè)務(wù)打下良好基礎(chǔ)。