CN1162543A - 无石棉低磨合成闸瓦 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种无石棉低磨合成闸瓦及其制做方法，它由天然纤维、橡胶树脂等多种化工材料构成，按照配方比例区间，经过对天然纤维分解、切断、洗涤、干燥，然后是塑炼橡胶，对所需原料进行混炼，倒入模具压制成型，最后经热处理后包装入库，本发明使用寿命长，使用安全可靠，其冲击强度，压缩强度均大于现有石棉低磨合成闸瓦，并且无石棉污染环境，广泛使用本发明制成品可获得显著的经济效益和良好的社会效益。
Description
本发明涉及一种铁路车辆制动装置，特别是一种无石棉低摩合成闸瓦及其制做方法。
在工业产品中，石棉挥发出的粉尘肉眼是看不见的，人们吸入后，很容易产生各种疾病。八十年代国际卫生组织宣布石棉是一种致癌因子，它可使人们患癌症和间皮瘤。我国于八十年代就注意到石棉污染问题。九十年代以来货车上便使用合成闸瓦，石棉占的比重约占20-40％，随着闸瓦的磨耗，石棉粉尘散发于空间污染大气环境，损害森林植物的生长，也使从事车辆检修及线路维修互作的职工及沿线居民诱发致癌机率增加。
本发明的目的是提供一种无石棉低摩合成闸瓦及其制做方法，其磨耗量小，使用寿命长，使用安全可靠，冲击强度、压缩强度均大于现有石棉低摩合成闸瓦，并且无石棉，不污染环境。
本发明的目的是这样实现的：本发明由天然纤维、橡胶、铁粉、石墨、硫酸钡、硫磺粉、氧化锌、铝凡土、防老剂、促进剂氯磺化聚乙烯树脂构成，各物质重量组分为：
天然纤维 120-128g 橡胶 122-130g
铁粉 450-530g 石墨 510-570g
硫酸钡 400-480g 硫磺粉 350-410g
氧化锌 210-270g 铝凡土 33-61g
防老剂 10-14g 促进剂 7-11g
氯磺化聚乙烯6-9g 树脂 530-600g
按照上述配方合成无石棉低摩合成闸瓦的制做方法为：
(1)按配方称重各组分重量；
(2)对天然纤维分解至每根8-15mm，切断、洗涤后干燥；
(3)塑炼所需橡胶；
(4)对所需橡胶进行混炼、熔化；
(5)将原料按配比倒入模具内，加热加压压制成型；
(6)对成型后的合成闸瓦进行热处理；
(7)检验合格后，包装入库。
本发明的原料配方是经过了大量的试验和科学的分析后总结得出的，并且在试验原料配方的同时形成了独特的生产制做方法。形成原料配方的先决条件是：对原材料性能的检测，纤维在合成闸瓦中作为增强材料补强摩擦材料的物理、力学性能。在制动过程中，树脂因制动热而分解，此时纤维作为支架使热分解停在摩擦表层进行，而不致使整体散架。石棉在闸瓦中的作用主要是起增强作用，其次是作为耐热摩擦剂。经过大量的试验，本发明选择了天然纤维来替代石棉在闸瓦中的作用。本发明进行了大量实验筛选后，最后选出7个配方进行1∶1制动动力试验台试验，经过优选后确定了本发明现有配方比例区间。本发明经过瞬时摩擦系数测试、坡道试验、磨耗量试验、物理、力学性能测试，其测试结果表明，本发明制成闸瓦的制动摩擦性能符合中华人民共和国铁道行业标准中《铁道车辆用低摩擦系数合成闸瓦技术条件》中的要求，其瞬时摩擦系数均在标准范围内，高、低闸瓦压力瞬时摩擦系数曲线均在标准摩擦系数曲线带内，热稳定系数良好，物理、力学性能达到了规定要求，冲击强度、压缩强度皆大于现有石棉低摩合成闸瓦，弹性模量小于现有石棉低摩合成闸瓦，摩损量较小，一般仅为0.13g/MJ。本发明所做出的试验结论出于铁道部产品质量监督检验中心以及铁道科学研究院金属化学研究所做出的《检验试验报告》。本发明还在炎热地区以及高寒地区进行了试验，并由广州铁路集团公司海南铁路总公司海南车辆段提出了《炎热地区装车运行试验报告》，由哈尔滨铁路局伊图里河车辆段提出了《高寒地区装车运行试验报告》，根据这些具体数据可归纳为几方面试验结果，现以《炎热地区装车运行试验报告》举例说明：
(1)耐磨性：每万公里磨耗最大为磨耗13.6mm，最小为3.07mm，平均每万里磨耗为4.42mm，换算平均每辆车每万公里磨耗本发明所制闸瓦1.18块，测量同样编组装中磷铸铁闸瓦的对比车组，平均每辆装有中磷闸瓦的车每万公里磨耗闸瓦7.88块。
(2)踏面磨耗：测量本发明制成的闸瓦相互作用的车轮踏面圆周磨耗，最大磨耗0.192mm、最小磨耗0.011mm，平均每万公里每个车轮踏面圆周磨耗为0.033mm，而中磷铸铁闸瓦每万公里车轮踏面磨耗为0.3mm。磨耗对比可以得出本发明制成的闸瓦相互作用的车轮踏面每万公里圆周磨耗量仅为中磷铸铁闸瓦的11％。
(3)踏面状况：检查使用本发明制成闸瓦的车轮踏面均未发生龟裂和擦伤，无异状磨耗和剥离现象，也未发现任何金属镶嵌现象。
(4)制动性能：司机反映本发明制成的闸瓦在长大下坡道制动中较中磷铸铁闸瓦有劲。在下坡道制动中，噪音小、无火花、无刺激气味。
铸铁闸瓦在与车轮相互作用时，其闸瓦自身被磨耗成铁粉末散落在线路上或飘浮在空气中形成大量铸铁流失，浪费较大；石棉合成闸瓦与车轮相互作用时，其闸瓦中99.98％的石棉物质被磨成0.3-0.5mm的微小呼吸性尘埃，一但被人吸入肺中，便牢固地粘附在肺叶上，随着接触时间的延长，吸入肺中石棉粉尘逐渐累积使肺叶变硬，致使人初期感到呼吸困难，继而体力下降，严重的晚期会发生因缺氧而窒息，或者产生癌变。应用本发明后解决了吸入石棉粉尘的问题。由于本发明仅瓦背是钢板的，其余为纤维合成材料，所以较铸铁闸瓦被盗、丢失现象减少，解决了人为偷盗闸瓦的问题。闸瓦是一种消耗量很大的车辆易耗配件，据统计，哈尔滨铁路局每年更换闸瓦160多万块。如应用本发明制成的低磨合成闸瓦，其寿命按磷铁闸瓦4倍计，则每年可节省闸瓦约120万块。本发明制成的闸瓦每块以36元计算，中磷铸铁闸瓦每块以28元计算，则每年可节省闸瓦费用约1920多万元，节省铸铁约12000多吨，还可减少大量的更换闸瓦互作。根据铁道部统计，哈局每年消耗闸瓦量约占全路消耗总数的9％，如全路应用本发明制成的合成闸瓦，每年可节省上亿元的闸瓦费用，节省几十万吨的生铁。另外，由于本发明制成的闸瓦对车轮踏面相对磨耗减少，每万公里约减少0.004mm，因此可延长车轮使用寿命。
表1为本发明低闸瓦压力的瞬时摩擦系数与部颁标准对比表；
表2为本发明高闸瓦压力的瞬时摩擦系数与部颁标准对比表；
表3为坡道试验摩擦系数变化汇总表；
表4为本发明闸瓦的物理、力学性能与部颁标准对比表。
下面结合附表和实施例对本发明做进一步详述。
组成无石棉低摩合成闸瓦的各种原料要求如下：
(1)纤维为天然纤维，如亚麻或其它麻类；
(2)橡胶为丁晴橡胶；
(3)石墨：灰黑色呈鳞片状，无外来杂质，固定含碳量＞85％；
(4)还原铁粉：质地疏松，不许有未还原铁粉及杂质，含铁量大于90％以上，细度全部通过100目；
(5)硫磺粉：纯度＞99.9％，细度150目，加热量＜0.3％；
(6)硫酸钡：白色粉末无其它杂质，细度100目，沉淀硫酸钡；
(7)氧化锌：纯度＞99％，水份＜1％，细度100目；
(8)铝凡土：含量＞75％，细度120目。
(9)防老剂：欺灰色或棕色粉末或粒状；
(10)促进剂：细度100目；
(11)氯磺化聚乙烯：市售产品；
(12)酚醛树脂：固体含量≥70％、游离酚：不大于12％。
1、按如下配方比例区间备料：
天然纤维 120-128g 橡胶 122-130g
铁粉 450-539g 石墨 510-570g
硫酸钡 400-480g 硫磺粉 350-410g
氧化锌 210-270g 铝凡土 33-61g
防老剂 10-14g 促进剂 7-11g
氯磺化聚乙烯6-9g 树脂 530-600g
2、对自然纤维分解每根8-15，切断、清洗后干燥。洗涤的纤维成松散状。
3、塑炼所需橡胶、橡胶塑炼的目的使橡胶质均匀，提高橡胶的物理机械性能。
4、对所需橡胶进行混炼熔化。
在炼胶机上，将头天塑炼好的橡胶称重后，加入氯磺化聚乙烯，促进剂、防老剂等橡胶添加剂进行混炼，要混炼均匀，然后放入胶罐中加入醋酸乙脂，使其橡胶熔化，醋酸乙脂加入量为1∶2。
5、将橡胶、树脂各种粉料按比例放入捏合机内，经混料后入炉烘干。
6、将烘干后的摩擦材料称好重量重量按闸瓦要求的厚度而定，倒入压瓦的模具内，同时放上冲压好的钢背，然后加热150-210℃，加压P≥2.20K/cm2。
7、对成型后的合成闸瓦进行热处理将闸瓦放于热处理炉内，热处理工艺为：
从室温开始，每小时升温25℃，共为2-3小时，升温至80℃；每小时升温10℃，经2小时至100℃；100℃恒温，维持2小时；再经2小时升温至120℃；120℃恒温维持9小时，然后自然冷却至50℃以下，热处理的作用是：使各种原材料充分结合，提高其结合强度。
8、检验合格后包装入库。
表1说明高闸瓦压力的瞬时摩擦系数均在铁道部颁标准范围内。
表2说明低闸瓦压力的瞬时摩擦系数均在铁道部颁标准范围内。
表3说明坡道试验摩擦系数符合部颁符合标准。
表4说明物理、力学性能与化学性能均符合部颁标准。
本实施例所制成闸瓦重量组分为：
1、天然纤维 125g 2、橡胶 1250g
3、铁粉 453g 4、石墨 515g
5、硫酸钡 450g 6、硫磺粉 355g
7、氧化锌 220g 8、铝凡土 35g
9、防老剂 12g 10、促进剂 5g
11、氯磺化聚乙烯6.5g 12、树脂 550g
本发明可以按如下配方的重量组分加工：
1、天然纤维 127g 2、橡胶 128g
3、铁粉 450g 4、石墨 560g
5、硫酸钡 460g 6、硫磺粉 400g
7、氧化锌 240g 8、铝凡土 45g
9、防老剂 13g 10、促进剂 8g
11氯磺化聚乙烯8g 12、树脂 580g
以上两个配方分中，防老剂和促进剂均为已有的公知技术，见1992、12中国石化出版社出版的《石油化工产品大全》，防老剂代号为RD见P376页，促进剂代号TMTD，见P375页。
| 初速度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 制动距离(米) | 制动时间秒 | 踏面温度℃ |
| 95 | 0.265 | 0.250 | 0.220 | 0.190 | 0.170 | 0.180 | 0.160 | 0.150 | 0.148 | 0.148 | 1108.5 | 77.25 | 111 |
| 75 | 0.300 | 0.270 | 0.225 | 0.206 | 0.185 | 0.180 | 0.170 | 0.170 | 612.7 | 54.05 | |||
| 55 | 0.306 | 0.285 | 0.240 | 0.210 | 0.190 | 0.165 | 288.35 | 34.85 | |||||
| 35 | 0.325 | 0.290 | 0.245 | 0.235 | 87.55 | 18.9 |
表1
| 初速度 | 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 制动距离(米) | 制动时间(秒) | 踏面温度℃ |
| 95 | 0.245 | 0.120 | 0.143 | 0.137 | 0.127 | 0.124 | 0.124 | 0.122 | 0.122 | 0.122 | 738.9 | 52.6 | 118 |
| 75 | 0.245 | 0.180 | 0.143 | 0.130 | 0.127 | 0.127 | 0.127 | 0.125 | 442.7 | 38.7 | 107 | ||
| 55 | 0.250 | 0.200 | 0.151 | 0.174 | 0.149 | 0.154 | 192.1 | 23.7 | |||||
| 35 | 0.251 | 0.223 | 0.180 | 0.190 | 63.1 | 12.7 |
表2
| 制动时间(t) | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
| ∮k | 0.170 | 0.151 | 0.156 | 0.160 | 0.168 | 0.170 | 0.174 | 0.180 | 0.182 | 0.182 | 0.185 |
表3
| 布氏硬度MPa | 冲击强度KJ/m2 | 压缩强度MPa | 密度g/cm | 吸水率％ | 吸油率％ | 弹性 模量MPa | 丙酮萃取％ | |
| 部颁标准(报批稿) | ≤180 | ≥1.5 | ≥25 | 2.0-2.2 | ≤1.5 | ≤1.0 | ≤1.5×103 | ≤0.3 |
| W125型 | 14.9 | 2.85 | 39.1 | 2.13 | 1.48 | 1.01 | 2.48×102 | ≤0.25 |
| 4-2型 | ≤30 | ≥1.47 | ≥24.5 | 2.0-2.2 | ≤1.5 | ≤1.0 | 1.12×102 | |
| 183型 | ≤38 | ≥1.47 | —— | 2.1 | ≤1.5 | ≤1.0 | 2.563×10 |
表4
Claims (6)
1、一种无石棉低摩合成闸瓦，其特征是：由天然纤维、橡胶、铁粉、石墨、硫酸钡、硫磺粉、氧化锌、铝凡土、防老剂、促进剂、氯磺化聚乙烯树脂构成，各物质重量组分为：
天然纤维 120-128g 橡胶 122-130g
铁粉 450-530g 石墨 510-570g
硫酸钡 400-480g 硫磺粉 350-410g
氧化锌 210-270g 铝凡土 33-61g
防老剂 10-14g 促进剂 7-11g
氯磺化聚乙烯6-9g 树脂 530-600g
2、根据权利要求1所述的一种无石棉低摩合成闸瓦，其特征是：所述的天然纤维为亚麻或其它麻类。
3、根据权利要求1所述的一种无石棉低摩合成闸瓦，其特征是：所述的橡胶为丁晴橡胶。
4、一种制造如权利要求1所提供的无石棉低摩合成闸瓦的方法，其特征是：包括如下工艺步骤：
(1)按配方称重各组分重量；
(2)对天然纤维分解至每根8-15mm，切断、洗涤后干燥；
(3)塑炼所需橡胶；
(4)对所需橡胶进行混炼、熔化：
(5)将原料按配比倒入模具内，加热加压压制成型；
(6)对成型后的合成闸瓦进行热处理；
(7)检验合格后，包装入库。
5、根据权利要求4所述的方法，其特征是：对闸瓦进行压制，所控制的温度在150-210″之间，二次加压，压力P≥220Kg/cm2。
6、根据权利要求4或5所述的方法，其特征是：将压制成型的合成闸瓦排放在热处理炉内，加热从室温开始，每小时升温25℃，共为2-3小时，升温至80℃，每小时升温10℃，经2小时至100℃：100℃恒温，维持2小时；再经2小时升温至120℃；120℃恒温维持9小时，然后自然冷却至50℃以下。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 96104285 CN1162543A (zh) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 无石棉低磨合成闸瓦 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 96104285 CN1162543A (zh) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 无石棉低磨合成闸瓦 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1162543A true CN1162543A (zh) | 1997-10-22 |
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ID=5118324
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|---|---|---|---|
| CN 96104285 Pending CN1162543A (zh) | 1996-04-12 | 1996-04-12 | 无石棉低磨合成闸瓦 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN1162543A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1107173C (zh) * | 1999-10-25 | 2003-04-30 | 西屋气刹车公司 | 带有摩擦控制的闸瓦 |
-
1996
- 1996-04-12 CN CN 96104285 patent/CN1162543A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1107173C (zh) * | 1999-10-25 | 2003-04-30 | 西屋气刹车公司 | 带有摩擦控制的闸瓦 |
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