HXD1D 型機車粉末冶金閘片磨削檢修工藝研究

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、廣州鐵路職業技術學院，廣東 廣州510850）

HXD1D 型電力機車基礎制動裝置原始設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 片下車閘片統計結果顯示：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。由于絕大多數偏磨、破損閘片最小厚度均未低于規程20mm 的裝車限度要求，為降低換率，節約檢修成本，現研究將偏磨、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構簡介

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構

2 粉末冶金閘片表面磨削加工影響及檢驗標準

相關文獻研究結果表明，燒結型閘瓦的平均摩擦系數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生一定的作用力，這部分作用力對閘片會產生如下影響：

a.影響粒子粉末冶金材料本身的結合強度。

b.影響粉末冶金材料與襯板的結合強度。

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條件》[2]進行對標分析，發掘磨削加工潛在影響。結合閘片組裝工藝，確定閘片磨削檢驗標準如下：

a.摩擦體剪切強度≥4.5MPa。

b.內襯板與摩擦體結合強度≥5.5MPa。

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

圖3 卡簧狀態檢查示意圖

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與待加工區分層明顯，加工廢屑為粉末狀物質，加工時溫度不超過550℃。閘片加工后摩擦粒子表面光潔、平整，無材料轉移；摩擦粒子無崩角，裂紋；背板及卡簧狀態良好，卡簧加工前后均完全卡在襯板槽內。

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襯板與摩擦體結合強度；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 結論

磨削加工后的舊閘片密度比新閘片高，以新閘片檢測結果為標準，加工后的舊閘片密度在合格的偏差范圍內；加工后的舊閘片摩擦體剪切強度、內襯板與摩擦體結合強度都滿足檢驗標準要求，內襯板與摩擦體結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良好，在保證閘片質量前提下，大幅降低了閘片的檢修成本，為公司未來的檢修業務打下良好基礎。