engineer of the Center for Collective Use “Advanced Materials and Technologies”
инженер ЦКП «Новые материалы и технологии»
Doctor of Sciences (Engineering), Professor, Head of Chair “Materials Science and Technology of Advanced Materials”
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Материаловедение и технология новых материалов»
Doctor of Sciences (Engineering), Professor, General Director
доктор технических наук, профессор, генеральный директор
The continuous increase in the speed and load of railway transport operating in a wide range of climatic zones of the Russian Federation creates a need to develop new friction materials with the improved performance properties that can ensure high functioning reliability of the electric switch mechanisms. The paper presents the results of the study of the microstructure, physical, mechanical, and operational properties of a new material for friction inserts based on an iron matrix for the switch gear clutches. The new material composition includes such components as Fe, Cu, BaSO4, SiO2, C, and Zn. The authors propose a technique for selecting materials with the specified performance properties based on the results of the research carried out using the experiment factorial planning. For this purpose, the authors carried out the studies and established a relationship between the values of microstructure indicators, physical, mechanical and operational properties of the materials with different quantitative composition of components. The grain boundary density was proposed as an indicator of the dissipative properties of the material, and the possibility of its application as a structural parameter for evaluating the friction material performance characteristics. To assess the friction material performance characteristics, which determine the possibility of its application as a part of the friction clutches of the electric switch mechanism, the authors proposed a new parameter – the endurance period t. Another service property was the deviation of the friction coefficient Dƒ values in the range of values of the clamping force of the electric switch mechanism. According to the results of bench tests of a new friction material within the friction clutches of the electric switch mechanism, the authors identified a high wear resistance of the material and the possibility of its use in severe climatic conditions. The proposed testing technique allows predicting the performance properties of new materials at the stage of studying the microstructure based on the obtained dependences, which can significantly narrow the search range.
Непрерывный рост скорости движения и грузонапряженности железнодорожного транспорта, работающего в широком диапазоне климатических зон Российской Федерации, создает потребность в разработке новых фрикционных материалов, обладающих повышенными эксплуатационными свойствами, способных обеспечить высокую надежность функционирования стрелочных электроприводов. В работе представлены результаты исследования микроструктуры, физико-механических и эксплуатационных свойств нового материала фрикционных вставок на основе железной матрицы для муфт стрелочного привода. В состав нового материала входят такие компоненты, как Fe, Cu, BaSO4, SiO2, C, Zn. Предложена методика выбора материалов с заданными эксплуатационными свойствами на основе результатов проведенных исследований с использованием факторного планирования эксперимента. С этой целью проведены исследования и установлена связь между значениями показателей микроструктуры, физико-механических и эксплуатационных свойств материалов с различным количественным составом компонентов. Был предложен параметр «плотность границ зерен» как показатель диссипативных свойств материала, обоснована возможность его использования в качестве структурного параметра оценки эксплуатационных свойств фрикционного материала. Для оценки эксплуатационных свойств фрикционного материала, определяющих возможность его применения в составе фрикционных муфт стрелочного электропривода, был также предложен новый параметр – период стойкости t. Еще одним эксплуатационным свойством являлась девиация значений коэффициента трения Dƒ в диапазоне значений прижимных усилий стрелочного электропривода. По результатам стендовых испытаний нового фрикционного материала в составе фрикционной муфты стрелочного электропривода выявлена большая стойкость материала к износу и возможность его использования в тяжелых климатических условиях. Предложенная методика испытаний позволяет выполнять прогнозирование эксплуатационных свойств новых материалов еще на стадии изучения микроструктуры на основании полученных зависимостей, что позволяет существенно сузить круг поиска.