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HXD1D 型機車粉末冶金閘片磨削檢修工藝研究

2020-10-30 05:49黃思良邢志強
科學技術(shù)創(chuàng)新 2020年31期
關(guān)鍵詞:粉末冶金電力機車摩擦

彭 俊 黃思良 邢志強 李 濤

(1、廣州電力機車有限公司,廣東 廣州510850 2、廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學院,廣東 廣州510850)

HXD1D 型電力機車基礎(chǔ)制動裝置原始設(shè)計使用的閘片是克諾爾II75745/30105 型粉末冶金閘片,進口件價格貴,采購周期長。2020 年8 月入修的5 臺C6 修HXD1D 型電力機車合計240 片下車閘片統(tǒng)計結(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97 片,平均偏磨量為2.65mm;破損深度超1mm 或破損寬度超過20mm 的破損閘片13 片,平均破損深度達4.24mm,其中僅1 片破損點最小厚度為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,使得閘片達到裝車要求。

1 HXD1D 型電力機車粉末冶金閘片結(jié)構(gòu)簡介

HXD1D 型電力機車制動閘片由兩個半部閘片組成,每個半部閘片包括帶UIC 的燕尾榫導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,它由適當數(shù)量的摩擦粒子、碟形墊片和卡簧組成。制動時壓緊力從閘片背板通過碟形墊片傳至單個閘片摩擦粒子上。由于閘片元件采用了柔性支座,所以壓緊力會均勻地分布到制動盤的整個摩擦面。

圖1 HXD1D 型電力機車粉末冶金閘片結(jié)構(gòu)

2 粉末冶金閘片表面磨削加工影響及檢驗標準

相關(guān)文獻研究結(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,但是會閘片摩擦粒子表面產(chǎn)生一定的作用力,這部分作用力對閘片會產(chǎn)生如下影響:

a.影響粒子粉末冶金材料本身的結(jié)合強度。

b.影響粉末冶金材料與襯板的結(jié)合強度。

c.卡簧與背板的連接強度。

圖2 磨削加工影響示意圖

對閘片磨削過程影響與TJ/JW 055-2014《交流傳動機車粉末冶金閘片暫行技術(shù)條件》[2]進行對標分析,發(fā)掘磨削加工潛在影響。結(jié)合閘片組裝工藝,確定閘片磨削檢驗標準如下:

a.摩擦體剪切強度≥4.5MPa。

b.內(nèi)襯板與摩擦體結(jié)合強度≥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

3.1 磨削加工工藝試驗

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],使用平面磨床對下車舊閘片進行成對磨削,砂輪轉(zhuǎn)速1440rpm,垂向進刀量0.1mm,按照最小厚度將閘片加工至平整。閘片加工過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),加工時溫度不超過550℃。閘片加工后摩擦粒子表面光潔、平整,無材料轉(zhuǎn)移;摩擦粒子無崩角,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比圖

3.2 物理學性能檢驗

在磨削加工后的舊閘片及新閘片上各隨機取3 個摩擦粒子,按照TJ/JW 055-2014 標準要求進行制樣;使用微機控制電子萬能試驗機檢驗試樣的摩擦體剪切強度及內(nèi)襯板與摩擦體結(jié)合強度;使用分析天平檢驗試樣的密度。檢驗后的閘片物理學性能對比結(jié)果見表1。

圖5 閘片物理學性能取樣

表1 閘片物理學性能對比表

3.3 結(jié)論

磨削加工后的舊閘片密度比新閘片高,以新閘片檢測結(jié)果為標準,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度、內(nèi)襯板與摩擦體結(jié)合強度都滿足檢驗標準要求,內(nèi)襯板與摩擦體結(jié)合強度略高于新閘片。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

通過閘片磨削檢修工藝研究,驗證了使用平面磨床將閘片表面磨削平整的可行性,經(jīng)檢驗磨削加工后的舊閘片物理學性能與新閘片基本一致。對HXD1D 型電力機車粉末冶金閘片進行磨削檢修,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,為公司未來的檢修業(yè)務打下良好基礎(chǔ)。

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