粉末冶金航空刹车副温度场的研究

粉末冶金航空刹车副在刹车过程中的温度场的形成过程及分布对航空刹车副的使用和安全性能具有重要意义。通过分析航空刹车副在飞机不同状态下的使用条件,针对现有试验条件和飞机对航空刹车副使用的影响因子,对不同刹车过程中刹车副温度场的形成和分布进行了检测和研究,结果表明:在航空刹车副使用过程中,刹车盘温升远大于其他附件的温升;刹车盘中由于散热条件不同,承压盘温升大于其他组成部件的温升,并随其向压力座方向推进而降低。根据研究结果描述了粉末冶金航空刹车副温度场的形成过程和分布规律,为刹车副的结构设计和材料设计提供了理论依据。     

制动速度与压力对飞机炭刹车盘摩擦磨损性能的影响

采用HJDS-Ⅱ惯性台在各种制动速度/压力及外场装机使用的条件下,对西安超码科技公司采用自主创新专利技术生产的Chaoma B757,Chaoma A320炭刹车盘与Dunlop公司的B757,以及Messier-Bugatti公司的A320Sepcarb?ⅢOR炭刹车盘的摩擦因数、平均力矩和磨损率进行对比试验。结果表明:4种类型炭刹车盘材料的能量、力矩均随制动速度和制动压力增加而增大;摩擦因数在低速阶段均出现低能峰值特性,然后随着制动速度与压力增加呈降低趋势。ChaomaB757,A320炭刹车盘凸显2个特色:在飞机中止起飞能量下制动压力比国外原件低25%,摩擦因数比国外原件高25%～29%;B757炭刹车盘的装机应用的最长使用寿命达到2823~3289次起落,与国外B757原件的使用寿命相当,凸显出优异的低磨损率特色。     

国产PAN基炭纤维增强炭基体复合材料的制动摩擦行为

分别采用国产聚丙烯腈基(即PAN基)炭纤维CCF700(A)和CCF300(B)及日本东丽PAN基炭纤维T300(C)编织二维针刺毡预制体,通过化学气相沉积结合树脂浸渍炭化增密技术制备飞机刹车副用炭/炭复合材料,在HJDS-Ⅱ型地面惯性台上测试这3种炭/炭复合材料的制动摩擦特性。结果表明:用国产炭纤维制备的炭/炭复合材料样件的整体石墨化度低于用进口炭纤维制备的样件。在模拟正常着陆能载下,国产炭纤维增强样件的减速率高于进口纤维增强样件。其中,采用CCF700炭纤维制备的材料A的摩擦因数较高、波动明显,而采用CCF300炭纤维制备的材料B的摩擦因数稳定在0.28左右。同时,刹车盘A和B的刹车过程相对平稳,刹停时间短,但刹车盘C在刹车结束前有明显的刹车力矩回升,有利于刹车过程的稳定性。材料A表面形成较厚的摩擦层,而材料B的摩擦表面摩擦层较薄,这与CCF300炭纤维具有良好的耐磨性有关。     

连续低速刹车对航空C/C复合材料摩擦性能的影响

在HJDS-Ⅱ型动力模拟试验机上对某型号航空炭刹车副进行连续低速刹车试验,研究摩擦因数与连续刹车次数和刹车副体容温度三者之间的关系,并对摩擦性能进行分析。结果表明:在连续低速刹车条件下,炭刹车副的体容温度随刹车次数增加而缓慢均匀升高。根据航空C/C复合材料摩擦因数随体容温度的变化规律,可将摩擦过程分为4个区域:环境温度摩擦区(温度低于80℃,摩擦因数稳定并小于0.15)、突变摩擦区(温度为80~120℃,摩擦因数突增到0.3)、水解吸的粉尘摩擦区(温度为120~650℃,摩擦因数达到低温峰值0.33后小幅回落,然后缓慢上升)和氧解吸的粉尘摩擦区(温度高于650℃,摩擦因数超过低温峰值)。过多地使用连续低速刹车易导致炭刹车副温度过高和轮胎拖胎,严重威胁飞机安全。     

航空刹车副用C/C复合材料氧化行为研究

对波音757飞机用Dunlop和波音767飞机用BF Goodrich生产的C/C复合材料刹车盘试样的氧化行为进行了研究,研究结果表明:在氧化试验温度范围内,B757刹车盘材料氧化失重与温度具有三段式关系,而B767刹车盘材料具有二段式关系,它们各自对应的氧化敏感温度分别约为600℃,700℃;在氧化敏感温度以下氧化动力学曲线为直线型,在敏感温度以上曲线为指数型;通过较深程度的氧化可清晰地观察C/C复合材料纤维骨架的结构层次,E757刹车材料为二层薄炭毡中间夹一层纤维布组成的单元叠层构成,纤维布的纤维方向互成90°;B767刹车材料为无捻长纤维按一定角度旋转铺层,并在层面上铺加适量随机取向的短纤维束;材料氧化时首先在纤维与基体交界处氧化,基体炭氧化较深,纤维炭氧化成针尖状;但B757材料的炭毡纤维氧化程度较深而成管状。     

对偶材料对航空刹车副摩擦性能的影响

介绍了粉末冶金对偶和合金钢对偶对航空刹车副摩擦性能的影响,对进口刹车副原件和作者所研制的材料进行了摩擦性能试验,结果表明:在设计着陆和服役使用条件下,与粉末冶金对偶配对使用的刹车副摩擦因数较高;在中断起飞条件下,则与合金钢配对使用的刹车副摩擦因数要高一些,摩擦材料的磨损,在设计着陆条件下,与合金钢配对使用的材料磨损比与粉末冶金对偶配对使用的材料磨损大得多;在服役使用条件下,两者的磨损大体相当,作者对这种摩擦性能的差别进行了分析,并认为造成这种差别的主要原因是粉末冶金对偶含有较多的孔隙和石墨。     

对偶材料对航空刹车副摩擦性能的影响

介绍了粉末冶金对偶和合金钢对偶对航空刹车副摩擦性能的影响,对进口刹车副原件和作者所研制的材料进行了摩擦性能试验。结果表明,在设计着陆和服役使用条件下,与粉末冶金对偶配对使用的刹车副摩擦系数较高;在中断起飞条件下,则与合金钢配对使用的刹车副摩擦系数要高一些。摩擦材料的磨损,在设计着陆条件下,与合金钢配对使用的材料磨损比与粉末冶金对偶配对使用的材料磨损大得多;服役使用条件下,两者的磨损大体相当。作者对这种摩擦性能的差别进行了分析,认为造成这种差别主要原因是粉末冶金对偶含有较多的孔隙和石墨。     

飞机炭刹车盘的制动摩擦性能

研究了某种针刺毡结构的C/C复合材料刹车盘在不同能量、压力及湿态环境下的摩擦磨损性能,结果表明:该种材料具有稳定的摩擦性能和重复性,刹车力矩平稳,且能载水平高,磨损小;湿态环境下平均动摩擦系数降低,但随着压力的增大,这种影响减小。     

飞机刹车副摩擦片形变与磨损规律(Ⅱ)

在第1部分的基础上研究了:(1)刹车副的结构特点及刹车表面的接触特点;(2)刹车过程中摩擦热的产生和发散传播情况,指出了刹车副各个刹车盘的温度与温度分布的极不均匀性。由于某些表面存在高的热应力和热变形,加剧了刹车副的摩擦盘静片和动片的塑性变形和磨损。钢背的塑性变形、摩擦表面的非均匀磨损是导致刹车副失效的重要原因。采取相应的措施,可提高刹车副的使用可靠性和刹车副的使用寿命,同时亦可提高飞行安全性和经济性。     

制动条件对粉末冶金航空刹车副钢对偶金相组织的影响

欧美飞机常使用的粉末冶金航空刹车副选用粉末冶金刹车材料和钢对偶材料配对作为摩擦偶以达到制动目的,而其钢对偶材料组织在使用过程中的变化一方面反映了航空刹车副所经历的刹车过程累计状况,另一方面也将影响刹车副的正常制动性能.作者研究了不同制动条件如正常着陆刹车、中止起飞、极限磨损状态中止起飞等3种条件下,粉末冶金航空刹车副钢对偶材料30CrSiMoVA的组织变化情况,并初步比较了不同组织状况下刹车副的摩擦磨损性能.研究结果表明,在3种条件下,表面均形成了塑性变形区.在正常着陆条件下,内部组织由回火索氏体转变为板条状马氏体;而在中止起飞和极限磨损状态中止起飞条件下,钢对偶材料组织则发生更为显著的变化.体现在恢复性试验中,刹车压力需求明显增大.     

制动摩擦材料研究进展

制动摩擦材料利用运动表面相接触时所产生的摩擦阻力达到减速或终止运动目的,是运载机械中安全保障装置的重要组成部分。本文综述了半金属基、金属基及非金属基制动摩擦材料的研究现状及优缺点,介绍了熔铸法、粉末冶金法及三维编织法等制动摩擦材料制备方法,并从摩擦、磨损、热稳定性等方面分析了制动摩擦材料的关键特性。从研究状况可知,摩擦材料正向少纤维、无纤维型方向发展,高性能、环保型摩擦材料具有较大的发展优势。优化制备工艺、降低生产成本、提高性能、扩大应用领域将是未来制动摩擦材料的研究重点。     

一种新型半金属刹车片材料的研究

研究了加有莱武氏相强化的铁基抗磨合金细粉末、纳米级丁腈橡胶粉、纳米级Al2O3和BN、促进剂DPTT和DMTD等组分的无石棉刹车片材料,试样通过了XD-MSM机定速试验和Chase机试验.结果表明:定速试验的磨损率较低,摩擦稳度αst在0.84以上;Chase试验表明,300℃的高温摩擦系数达0.428～0.497,热衰退很小,其摩擦稳度αst更强,多数在0.92以上,甚至于达到0.998;用此材料制成的产品试运行情况良好.文章分析了添加的合金粉末和纳米级丁腈橡胶粉的作用机理,指出了合金莱武氏相金属互化物的原子键合和特殊的晶体结构对高的高温摩擦系数和稳度αst、低的热衰退和粘着磨损所起的关键作用;纳米级丁腈橡胶粉韧化基体,与其它添加剂优化组合,对减少磨损、提高稳度αst、防止噪音起重要作用.     

潘洛铁矿提升机的安全制动计算

根据矿山提升实际情况，对提升机液压站的制动油压等参数进行了整定计算，并对过卷高度作了校验。     

炭/炭复合材料湿式制动过程中的温度场模拟

摩擦过程中的温度场和热应力分布状况是摩擦学研究领域的一个重要课题.基于炭/炭复合材料制动盘湿式制动试验,将制动过程中的摩擦生热等效为瞬时移动面热源,按传动学理论计算制动盘与冷却润滑油的对流传热系数,建立三维循环对称有限元模型,运用有限元软件ANSYS分析制动盘的温度分布,给出典型时刻的温度场分布云图及温度升高引起的热应力场.利用有限元分析刹车制动过程的温度场,可为摩擦材料的研制及制动盘的设计提供有效的参考.     

时速350 km高速列车用铜基闸片材料的摩擦性能

闸片是高速列车制动系统的核心部件,本文设计了350 km·h^–1高速列车用铜基闸片材料,对闸片进行了1∶1台架实验考核,重点分析了摩擦膜的性质及闸片的摩擦磨损性能.结果表明,研制闸片不仅具有优异的摩擦系数稳定性和低的磨耗,还具有不伤盘的特点.瞬时摩擦系数和平均摩擦系数均满足TJCL/307—2019标准的要求,摩擦系数稳定性为0.0015,250～380 km?h^–1制动速率范围内的摩擦系数热衰退仅0.027,在380 km?h^–1下的平均摩擦系数仍维持在0.35,平均磨耗仅0.06 cm³?MJ^–1.闸片优异的摩擦制动性能归因于形成了高强韧、低转移速率的摩擦膜.利用大粒径摩擦组元作为外部运动障碍钉扎摩擦膜.摩擦膜中的亚微米磨屑作为摩擦膜与对偶盘的啮合点,提供摩擦阻力,以保持高速制动时的摩擦系数.添加的易氧化组元为摩擦膜源源不断提供氧化物,研磨生成的纳米氧化物作为弥散相强化摩擦膜.通过多尺度颗粒的协同增强,实现了摩擦膜的动态稳定化,赋予了闸片优异的摩擦磨损性能.