CC BY
120
УДК 666.762.81:621.83.059.1
Применение композиционных материалов в тормозных системах высокоэнергетичных составов железнодорожного транспорта
А. А. Воробьев 1, Д. А. Жуков 1, К. Л. Лукьяненко 1, В. И. Кулик 2, А. С. Нилов 2
1 Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I, Российская Федерация, 190031, Санкт-Петербург, Московский пр., 9
2 Балтийский государственный технический университет «ВОЕНМЕХ» им. Д. Ф. Устинова, Российская Федерация, 198005, Санкт-Петербург, ул. 1-я Красноармейская, 1
Для цитирования: Воробьев А. А., Жуков Д. А., Лукьяненко К. Л., Кулик В. И., Нилов А. С. Применение композиционных материалов в тормозных системах высокоэнергетичных составов железнодорожного транспорта // Известия Петербургского университета путей сообщения. - СПб.: ПГУПС, 2019. - Т. 16, вып. 3. - С. 391-400. Б01: 10.20295/1815-588Х-2019-3-391-400
Аннотация
Цель: Оценка перспектив использования современных фрикционных композиционных материалов, включающих керамические компоненты, для изготовления тормозных дисков систем торможения высокоскоростного железнодорожного транспорта. Методы: Проведен анализ современного состояния и тенденций развития дисперсно-наполненных и волокнисто-армированных композиционных материалов с металлической, углеродной и керамической матрицами для тормозных дисков высокоскоростного железнодорожного транспорта. Результаты: Описаны возможности внедрения изученных фрикционных композиционных материалов. Рассмотрены наиболее оптимальные составы этих типов композитов и технологические методы формования на их основе тормозных дисков. Практическая значимость: Показана перспективность использования алюмоматричных композиционных материалов с дисперсными керамическими наполнителями и углеволокнистых керамоматричных композитов с карбидокремниевой матрицей в качестве фрикционных материалов для энергонагруженных тормозных систем железнодорожного транспорта. Выделены их достоинства и недостатки, а также области наиболее эффективного применения по сравнению с традиционными фрикционными материалами (сталь и чугун): для алюмоматричных композитов - это снижение неподрессоренных масс, а для керамоматричных - уменьшение массы и повышение тормозной мощности.
Ключевые слова: Тормозная система поезда, композиционный материал, дисковый тормоз, фрикционный материал, металлокерамика, углерод-углеродный композит, керамоматричный композит, триботехнические характеристики.
Введение
К тенденциям развития и совершенствования железнодорожного транспорта относятся повышение мощности тяговых единиц подвижного состава, увеличение скорости движения, весовой нормы и вместимости поездов. В системе «колесо-рельс» в современных
условиях технически реальной и экономически оправданной является скорость, близкая к 350 км/ч. При этом максимальная скорость высокоскоростных составов может быть существенно выше (Shinransen, Япония - 443 км/ч, TVG, Франция - 575 км/ч, ICE, Германия -406 км/ч, CRN, Китай - 486 км/ч) [1]. В таких условиях особую актуальность приобретает
проблема торможения, поскольку необходимо обеспечить безопасность движения и выполнить постоянно возрастающие нормативные требования к величине тормозного пути, времени торможения и допускаемому замедлению. В настоящее время в железнодорожном транспорте широко используются дисковые и колодочные тормоза. Однако при современных диапазонах скорости колодочный тормоз уже давно исчерпал свои возможности, прежде всего из-за растущих тепловых нагрузок, связанных с постоянным увеличением скорости движения поездов. Дальнейшее повышение тормозной мощности на оси (более 800 кВт) оказалось возможным только с применением дисковых тормозов, которые имеют значительные преимущества по сравнению с колодочными, связанные с более широким выбором фрикционных материалов пары трения и конструктивными особенностями - поверхность трения находится на тормозном диске, что позволяет значительно снизить температуру при торможении вследствие более интенсивного отвода тепла в длительном режиме и др. [2].
При этом энергоемкость и качество торможения дисковых тормозов во многом определяются материалами фрикционного сопряжения «тормозная колодка (накладка) -тормозной диск». В современных тормозных системах высоконагруженного железнодорожного транспорта для изготовления тормозных дисков и колодок помимо традиционных серого чугуна и сталей широко применяют различные современные композиционные материалы (КМ). Следует отметить, что применительно к тормозным колодкам существует большой спектр КМ, их рецептур и конструктивного исполнения, разрабатываемых для конкретных условий эксплуатации. Более подробно фрикционные КМ для тормозных колодок, а также их функциональные возможности и технологии получения рассмотрены в работе [3].
Сейчас в конструкциях тормозных дисков различных высоконагруженных транспортных средств все большее применение находят дисперсно-наполненные или волокнисто-армированные КМ с металлической, угле-
родной и керамической матрицами [3, 4]. В данной работе проведен анализ современного состояния и тенденций развития этих типов фрикционных КМ для тормозных дисков высокоскоростного железнодорожного транспорта.
Тормозные диски железнодорожного транспорта из КМ с металлической матрицей
Для больших тормозных мощностей в настоящее время часто применяется металлокерамика, которая характеризуется высоким коэффициентом трения и умеренной зависимостью коэффициента трения от температуры, скорости движения (для железнодорожных систем торможения уменьшение с начальных 0,4-0,35 до 0,3-0,25 при скорости 150 км/ч) и влажности [5]. Металлокерамические материалы для фрикционных пар трения, как правило, состоят из абразивного армирующего материала ^Ю2, SiC, А1203, ZrSiО4, НС, Т1В2, В4С и др.), фрикционной добавки (графит, кокс, MoS2 и др.), металлической матрицы (А1-сплавы, бронза, Fe, №, Со, Си и др.) и различных модифицирующих добавок. Наиболее известные марки металлокерамики: ВЕСОШТ ВМ40 (Германия), ФМК-11, МКМ-2, СМК-80, МКВ-50 А (Россия), Диафрикт К-4 (Чехия) и др. [6, 7]. Использование металлокерамики позволяет в 2-2,5 раза снизить массу конструкции по сравнению с металлом и повысить износостойкость в 3 и 10 раз по сравнению с композитами с полимерной матрицей и чугуном соответственно [7].
Впервые тормозные диски из металломат-ричного композита (ММК) с алюминиевой матрицей и дисперсными абразивными наполнителями были внедрены в эксплуатацию в начале 1990-х годов. Их появление было обусловлено прежде всего стремлением уменьшить величину неподрессоренных масс тележек подвижного состава. К достоинствам данных тормозных дисков, кроме указанных выше, относятся также хорошая теплопроводность
и лучшее рассеяние тепла при его отводе от контактных поверхностей, что обусловливает снижение температурных напряжений и соответственно повышение прочности. В настоящее время алюмоматричные тормозные диски признаны приемлемыми для подвижного состава всех видов и применяются, например, на скоростных немецких поездах InterCity Express. Как правило, для этих целей используются ММК на базе стандартных сплавов систем Al-Mg и Al-Si с содержанием частиц SiC и Al2O3 не менее 20 об. %. Внедрение алю-моматричных тормозных дисков дает экономию 448 кг на ось тележки или более 11 т на поезд (таблица) [8].
Существует значительное число технологических процессов получения ММК: твердофазные, газофазные и жидкофазные. По экономическим и качественным показателям предпочтительными являются жидкофазные методы, из которых для фрикционных тормозных дисков железнодорожного транспорта практическое применение нашли технологии, основанные на замешивании дискретных частиц в металлических расплавах (в частности, фирмы-производители Bergische Stahl Industrie (BSI), Knorr Bremse (Германия) и др.) и на пропитке расплавами пористых каркасов из порошков (в частности, фирма-производитель Zhejiang Tianle New Material Technology Co., Ltd, Китай).
Формование тормозных дисков по технологии замешивания предполагает введение дискретных частиц SiC или А1203 в расплав алюминиевых сплавов с последующим перемешиванием с помощью импеллера и далее с использованием различного рода литейных методов создания конечного изделия. Технология изготовления тормозных дисков пропиткой расплавами пористых каркасов предполагает выкладку предварительно созданных пористых SiC или А1203 каркасов в литейную форму с последующей ее заливкой расплавом (рис. 1) [9].
Тем не менее, несмотря на достаточно высокие массово-энергетические характеристики алюмоматричных тормозных дисков, их применение на железнодорожном транспорте ограничивается скоростью 200-250 км/ч [10], хотя имеется информация о режимах эксплуатации такого рода дисков со скоростями до 350 км/ч, правда без условий частого торможения [9].
Тормозные диски железнодорожного транспорта из КМ с углеродной матрицей
Фрикционные КМ на основе углеродной матрицы и углеродных волокон (углерод-углеродные композиционные материалы -
Типовые пары трения и их некоторые массово-энергетические характеристики для высокоскоростного железнодорожного транспорта
Материал диска Материал накладок Энергия торможения, МДж Масса диска с накладками, кг
Серый чугун КМ на полимерной основе 12 140
Алюмоматричный КМ КМ на полимерной основе, металлокерамика 12 84
Сталь Металлокерамика 35 140
Сталь с керамическим покрытием КМ на керамической основе 50 140
Керамоматричные КМ КМ на керамической основе 60 55
Рис. 1. Пористые спеченные керамические каркасы (а - из А1203, б - из SiC) и тормозной диск для железнодорожных составов из алюмоматричного ММК, полученный по технологии жидкофазной пропитки керамических пористых каркасов (в) [9]
УУКМ) могут быть получены двумя способами или их комбинациями - жидкофазным, карбонизацией полимерной матрицы угле-пластикового полуфабриката (Р1Р-процессы), или газофазным, осаждением пироуглерода из углеродсодержащей газовой среды в пористом волокнистом каркасе (СУ1-процессы). Наиболее известные марки УУКМ: Карбеникс-4000 (США), SEPCARB (Франция), БАС-1 (Корея), СТД, «АРГОЛОН», ТЕРМАР (Россия) и др. [11, 12]. Главными достоинствами фрикционных УУКМ являются высокий коэффи-
циент трения, особенно при повышенных температурах (0,7-0,8 при температурах свыше 673-873 К) [11], теплостойкость углеродной основы (свыше 1000 °С), размерно-температурная стабильность. Кроме того, коэффициент трения характеризуется невысокой его чувствительностью от удельного контактного давления, скорости движения, влажности воздуха.
Основные недостатки УУКМ как фрикционного материала в тормозных системах - его низкий коэффициент трения (0,05-0,28) при
невысоких (до 523 К) температурах, небольшая теплопроводность в направлении, перпендикулярном поверхности трения, и достаточно значительный износ, в том числе из-за интенсивного поверхностного окисления выше 450 °С [5, 13]. Для надежной эксплуатации тормозных дисков из УУКМ требуются их предварительный прогрев и поддержание в нагретом состоянии. Частично такие проблемы могут быть решены путем введения в состав композиции абразивных материалов и модификаторов, таких как SiC, А1203, В4С, бор и металлические порошки или волокна (например, медные) [14, 15]. При этом начальный коэффициент трения может быть повышен более чем в 2 раза, правда, при этом происходит некоторое снижение максимальных величин коэффициента трения [5].
Тем не менее, несмотря на достаточно широкие возможности модифицирования материала диска из УУКМ, имеющиеся негативные свойства такого материала не дают в полной мере рассматривать тормозные диски из УУКМ в качестве перспективных при использовании их в тормозных системах железнодорожного транспорта.
Тормозные диски железнодорожного транспорта из КМ с керамической матрицей
Дальнейшее повышение эффективности дискового тормоза ожидается от внедрения главным образом композитов с керамической матрицей (керамоматричные композиты -КМК). Среди современных волокнистых КМК выделяются композиты с SiC-матрицей, армированные углеродными волокнами (Сг ^С), хотя имеется информация об успешном создании КМК дисков с Si3N4-матрицей, армированных углеродными волокнами [16].
Благодаря исключительно высокой твердости, стойкости к абразивному износу и тепловому удару, способности выдерживать температуры 1200 °С и выше, С£ ^С-композиты
являются одними из самых перспективных современных материалов для изделий триботех-нического и главным образом фрикционного назначения. В последнее время эти фрикционные материалы эффективно используются в авиационной технике, автомобилестроении, космических аппаратах многоразового использования и др. [17]. Фрикционные элементы из КМК либо прогнозируются, либо уже применяются в высокоскоростных поездах TVG (Франция), Talent (Германия), Pendolino (Италия), APT (Англия), AVE (Испания), HSR-350x (Корея), Shinkansen (Япония) и в ряде других (рис. 2).
Преимущество использования фрикционных карбидокремниевых КМК заключается в большом снижении массы тормозного диска по отношению к стальному (50 % и более (см. таблицу)) при увеличивающейся мощности, а также в способности выдерживать большие перегрузки. В перспективе после внедрения этих КМК ожидается рост преобразуемой энергии до 100 МДж, а тормозной мощности -до 1100 кВт на колесную пару.
Наиболее общая схема производства изделий из КМК включает следующие операции: 1) получение волокнистого каркаса (префор-мы) с хаотичным или ориентированным расположением волокон; 2) насыщение (уплотнение) волокнистого каркаса матричным материалом; 3) механическая обработка полученной заготовки. В настоящее время вторую наиболее важную операцию технологического процесса - уплотнение каркаса - реализуют с помощью различных твердо-, жидко- и газофазных методов, а также их комбинаций [19]. Среди методов получения фрикционных изделий из КМК наибольшую привлекательность, с экономической точки зрения, имеют жидко-фазные методы: PIP-процессы (основанные на пиролизе кремнийсодержащей полимерной матрицы углепластикового полуфабриката) и LSI-процессы (основанные на жидкофазном силицировании пористых заготовок, в состав которых входят углеграфитовые компоненты). Более подробно операции насыщения каркаса рассмотрены в работе [20].
Рис. 2. Тормозные диски из КМК для железнодорожных скоростных подвижных составов: а - фирмы Knorr Brake Company [15]; б - фирмы DLR [18]
Разработка пары трения на базе тормозного диска из КМК должна обеспечивать необходимые триботехнические показатели (значительный и стабильный коэффициент трения, низкие показатели износа, прежде всего тормозного диска), способность выдерживать высокие температуры при экстренном торможении (более 1000 °С), длительные сроки эксплуатации и др. Такие условия эксплуатации могут обеспечить только контртела из металлокерамики на базе железа и аналогичные КМК [3].
В работах [3, 21, 22] были проведены исследования по определению триботехниче-ских характеристик (коэффициент трения в зависимости от скорости и средний износ контртела) для образцов из КМК в паре с контртелом из фрикционной металлокерамики, изготовленной на основе железа с добавлением керамических порошков карбида кремния и нитрида алюминия, а также в паре с карби-докремниевым КМК. Была показана высокая эффективность рассмотренных пар трения по сравнению с традиционными парами на основе металлических дисков. Полученные данные позволили обосновать выбор пар трения, обеспечивающих высокий и стабильный коэффициент трения при приемлемых значениях скорости износа элементов фрикционной пары. Установлено, что из изученных пар трения лучшими триботехническими характеристи-
ками обладает пара из диска, изготовленного с применением КМК с SiC-матрицей и ме-таллокерамических колодок на основе железа с включениями порошков карбида кремния.
Заключение
Результаты проведенного анализа показали перспективность применения алюмоматрич-ных КМ с дисперсными керамическими наполнителями и углеволокнистых КМК с карбидо-кремниевой матрицей в качестве фрикционных материалов для тормозных дисков энергона-груженных систем торможения железнодорожного транспорта. Выделены их достоинства и недостатки, а также области наиболее эффективного использования по сравнению с традиционными фрикционными материалами (сталь и чугун): для алюмоматричных композитов -это снижение неподрессоренных масс тележек подвижного состава, а для КМК - уменьшение массы и повышение тормозной мощности.
Библиографический список
1. Chen J. Temperature field and thermal stress analyses ofhigh-speed train brake dise under pad variations / J. Chen, F. Gao // The Open Mechanical Engineering Journal. - 2015. - Vol. 9. - P. 371-378.
2. Мошков А. А. Разработка дискового тормоза для отечественного скоростного железнодорожного транспорта / А. А. Мошков, Е. С. Сипягин // Транспорт Российской Федерации. - 2013. - № 6. -С. 62-65.
3. Нилов А. С. Анализ фрикционных материалов и технологий изготовления тормозных колодок для высоконагруженных тормозных систем с дисками из керамического композиционного материала / А. С. Нилов, В. И. Кулик, А. П. Гаршин // Новые огнеупоры. - 2015. - № 7. - С. 57-68.
4. Гаршин А. П. Фрикционные материалы на основе волокнисто-армированных композитов с углеродной и керамической матрицей для систем торможения / А. П. Гаршин, В. И. Кулик, А. С. Нилов // Новые огнеупоры. - 2008. - № 9. - С. 54-60.
5. Старченко В. Н. Фрикционные материалы на базе углерод-углеродных и углерод-асбестовых волокон для тормозных устройств / В. Н. Стар-ченко, В. А. Гурин, В. П. Быкадоров, Е. Н. Ша-пран // Железные дороги мира. - 2006. - № 2. -С.38-42.
6. Асташкевич Б. М. Перспективы использования металлокерамических материалов во фрикционных узлах подвижного состава / Б. М. Асташ-кевич, И. Н. Воронин // Вестн. ВНИИЖТ. - 2000. -№ 5. - С. 31-37.
7. Вуколов Л. А. Сравнительные фрикционные характеристики металлокерамических и полимерных композиционных тормозных колодок / Л. А. Ву-колов, В. А. Жаров // Вестн. ВНИИЖТ. - 1999. -№ 4. - С. 19-24.
8. Reducing train mass - the effect of standards on train braking systems. - Phase 2. - Report N ITLR-T20057-002. - 2008. - Iss. 1. - 46 р.
9. Barberis D. Reduction of the unsprung and of the rotating massed on railway axles - Ceramic foam/aluminum alloy composite brake disc for Fuel, Pollution and LCC reduction / D. Barberis, F. Shu, F. Ming // Eu-roBrake2015/EB2015-BAS-005. - 2015. - 12 р.
10. Brake dicks and pads. - URL: https://www.knorr-bremse.com/remote/media/documents/railvehicles/ product_broschures/brake_systems/Brake_Discs_Pads _P_1264_EN.pdf (дата обращения : 05.07.2019).
11. Коконин С. С. Высоконагруженные многодисковые тормоза и факторы, определяющие эффективность и плавность их работы / С. С. Коконин,
Г. Я. Обижаев, Б. С. Окулов и др. // Тяжелое машиностроение. - 2001. - № 4. - С. 19-26.
12. Gouider M. Mass spectrometry during C/C composite friction carbon oxidation associated with friction coefficient and high wear rate / M. Gouider, Y. Berthier, P. Jacquemard, B. Rousseau // Wear. - 2004. - Vol. 258. -Р. 1082-1087.
13. Старченко В. Н. Исследование трибологиче-ских характеристик фрикционных С-С композитов /
B. Н. Старченко, М. В. Павленко, В. В. Овчаренко // Вюник СНУ iм. Володимира Даля. - 2011. - № 6. -
C. 105-109.
14. Патент US 7338987. Friction material composition and friction material using the same / M. Ono, T. Nagayoshi, M. Inoue et al. - Заявл. 21.05.2004 г.; опубл. 04.03.2008 г.
15. Schlosser W. Moderne Bremssysteme fur Schie nenfahrzeuge / W. Schlosser, S. Aurich // ZEV + DET Glasers Annalen. - 2001. - N 8. - Р. 273-277.
16. Rak Z. S. CMC material for train brake systems / Z. S. Rak // British Ceramic Transactions. -2000. - Vol. 99, iss. 6. - Р. 270-273.
17. Krenkel W. C/C-SiC composites for hot structures and advanced friction systems / W. Krenkel // Ceramic engineering and science proceedings. - 2003. -N 24 (4). - P. 583-592.
18. CMC Technology and Structures. - URL: http:// www.dlr.de/bt/en/desktopdefault.aspx/tabid-2499/ 6930_read-10079/ (дата обращения : 05.07.2019).
19. Костиков В. И. Сверхвысокотемпературные композиционные материалы / В. И. Костиков, Ф. Н. Варенков. - М. : Интермет Инжиниринг, 2003. - 560 с.
20. Гаршин А. П. Современные технологии получения волокнисто-армированных композиционных материалов с керамической огнеупорной матрицей / А. П. Гаршин, В. И. Кулик, С. А. Матвеев, А. С. Нилов // Новые огнеупоры. - 2017. - № 4. -С. 20-35.
21. Кулик В. И. Исследование триботехнических характеристик композиционных материалов с карби-докремниевой матрицей / В. И. Кулик, А. С. Нилов, А. П. Гаршин и др. // Новые огнеупоры. - 2012. -№ 8. - C. 45-56.
22. Blau P. J. Research on non-traditional materials for friction surfaces in heavy vehicle disc brakes / P. J. Blau. - Reports 0RNVTM-2004/265, 2004. - 42 р.
Дата поступления: 10.07.2019 Решение о публикации: 19.07.2019
Контактная информация:
ВОРОБЬЕВ Александр Алфеевич - д-р техн. наук, доцент; vorobev_a1ex@mai1.ru ЖУКОВ Дмитрий Александрович - канд. техн. наук, доцент; dmitr_zhukov@mai1.ru
ЛУКЬЯНЕНКО Кирилл Леонидович - аспирант; kir_1uk@mai1.ru
КУЛИК Виктор Иванович - канд. техн. наук, доцент; viktor. i.ku1ik@gmai1.com НИЛОВ Алексей Сергеевич - канд. техн. наук, доцент; a1exey. s.ni1ov@gmai1.com
Application of composite materials in brake systems of high-power railway trains
A. A. Vorobyev 1, D. A. Zhukov1, K. L. Lukyanenko 1, V. I. Kulik 2, A. S. Nilov 2
1 Emperor Alexander I Petersburg State Transport University, 9, Moskovsky pr., Saint Petersburg, 190031, Russian Federation
2 Baltic State Technical University "VOENMEKH" named after D. F. Ustinov, 1, 1-ya Krasnoarmeiskaya ul., Saint Petersburg, 198005, Russian Federation
For citation: Vorobyev A. A., Zhukov D. A., Lukyanenko K. L., Kulik V. I., Nilov A. S. Application of composite materials in brake systems of high-power railway trains. Proceedings of Petersburg State Transport University, 2019, vol. 16, iss. 3, pp. 391-400. DOI: 10.20295/1815-588X-2019-3-391-400 (In Russian)
Summary
Objective: To assess the prospects of using modern friction composite materials, including ceramic components, for the production of brake discs used in brake systems of high-speed railway transport. Methods: The analysis of the current state and development trends of dispersion-filled and fiber armored composite materials with metal, carbon and ceramic matrices for brake discs of high-speed railway transport was carried out. Results: The possibilities of introducing the studied friction composite materials were described. Optimum compositions of the composites in question were considered as well as the methods of processing brake discs from such types of composites. Practical importance: Application availability of aluminum matrix composite materials with disperse ceramic fillers was demonstrated as well as carbon-fiber ceramic matrix composites with silicon carbide matrix acting as friction materials for power loaded railway brake systems. The advantages and disadvantages of such materials as well as the spheres of most effective application compared to traditional friction materials (steel and cast iron) were singled out. Thus, it is the reduction of unsprung mass for aluminum matrix composites and the reduction of mass and brake power ascension for ceramic matrix composites.
Keywords: Train braking system, composite material, disc brake, friction material, ceramic metal, carbon-carbon composite, ceramic matrix composite, tribotechnical characteristics
References
1. Chen J. & Gao F. Temperature field and thermal stress analyses of high-speed train brake disc under pad variations. The Open Mechanical Engineering Journal, 2015, vol. 9, pp. 371-378.
2. Moshkov A. A. & Sipyagin E. S. Razrabotka dis-kovogo tormoza dlya otechestvennogo skorostnogo zheleznodorozhnogo transporta [Disk brake design for domestic railway transport]. Transport Rossiyskoy Federatsii [Transport of the Russian Federation], 2013, no. 6, pp. 62-65. (In Russian)
3. Nilov A. S., Kulik V. I. & Garshin A. P. Analiz friktsionnykh materialov i tekhnologiy izgotovleniya tormoznykh kolodok dlya vysokonagruzhennykh tor-moznykh system s diskamy iz keramicheskogo kompo-zitsionnogo materiala [The analysis of friction materials and manufacturing process of clasp blocks for heavy loaded brake systems with ceramic composite discs]. Noviye ogneupory [New refractory materials], 2015, no. 7, pp. 57-68. (In Russian)
4. Garshin A. P., Kulik V. I. & Nilov A. S. Friktsion-niye materialy na osnove voloknisto-armirovannykh kompozitov s uglerodnoy i keramicheskoy matritsey dlya system tormozheniya [Friction materials based on fiber armored composites with carbon and ceramic matrix for break systems]. Noviye ogneupory [New refractory materials], 2008, no. 9, pp. 54-60. (In Russian)
5. Starchenko V. N., Gurin V. A., Bykadorov V. P. & Shapran E. N. Friktsionniye materialy na baze ugle-rod-uglerodnykh i uglerod-asbestovykh volokon dlya tormoznykh ustroistv [Friction materials based on carbon-carbon and carbon-asbestos fibers for lock gears]. Zhelezniye dorogy mira [Railroads of the world], 2006, no. 2, pp. 38-42. (In Russian)
6. Astashkevich B. M. & Voronin I. N. Perspek-tivy ispolzovaniya metallokeramicheskikh materialov vo friktsionnykh uzlakh podvizhnogo sostava [Application prospects for sintered metal powder materials in RS friction assemblies]. Vestnik VNIIZHT [Proceedings of VNIIZhT (All-Russian Research and Development Institute of Railway Transport)], 2000, no. 5, pp. 31-37. (In Russian)
7. Vukolov L. A. & Zharov V. A. Sravnitelniye friktsionniye kharakteristiky metallokeramicheskikh i polimernykh kompozitsionnykh tormoznykh kolodok [Comparative friction characteristics of ceramic metal and polymer composite brake blocks]. Vestnik VNIIZHT [Proceedings of VNIIZhT (All-Russian Research and Development Institute of Railway Transport)], 1999, no. 4, pp. 19-24. (In Russian)
8. Reducing train mass - the effect of standards on train braking systems. Phase 2. Report no. ITLR-T20057-002, 2008, iss.1, 46 p.
9. Barberis D., Shu F. & Ming F. Reduction of the unsprung and of the rotating massed on railway axles - Ceramic foam/aluminum alloy composite brake disc for Fuel, Pollution and LCC reduction. Euro-Brake2015/EB2015-BAS-005, 2015, 12 p.
10. Brake discs and pads. Available at: https://www. knorr-bremse.com/remote/media/documents/railvehi-cles/product_broschures/brake_systems/Brake_Discs_ Pads_P_1264_EN.pdf (accessed: 05.07.2019).
11. Kokonin S. S., Obizhaev G. Y., Okulov B. S. et al. Vysokonagruzhenniye mnogodiskoviye tormoza i factory, opredelyayushchiye effektivnost i plavnost ikh raboty [Heavy loaded multiple disc brakes and factors determining their efficiency and smoothness of operation]. Tyazheloye mashinostroeniye [Heavy engineering], 2001, no. 4, pp. 19-26. (In Russian)
12. Gouider M., Berthier Y., Jacquemard P. & Rousseau B. Mass spectrometry during C/C composite friction carbon oxidation associated with friction coefficient and high wear rate. Wear, 2004, vol. 258, pp. 1082-1087.
13. Starchenko V. N., Pavlenko M. V. & Ovcharen-ko V. V. Issledovaniye tribologicheskykh kharakteristik friktsionnykh S-S kompositov [The study of tribologi-cal characteristics of friction C/C composites]. Visnik SNU im. Volodimira Dalya [Proceedings of Vladimir Dahl Lugansk National University], 2011, no. 6, pp. 105-109. (In Russian)
14. Patent US 7338987. Friction material composition and friction material using the same. M. Ono, T. Nagayoshi, M. Inoue et al. Appl. May 21, 2004; publ. March 04, 2008.
15. Schlosser W. & Aurich S. Moderne Bremssysteme für Schienenfahrzeuge. ZEV + DET Glasers An-nalen, 2001, no. 8, pp. 273-277.
16. Rak Z. S. CMC material for train brake systems. British Ceramic Transactions, 2000, vol. 99, iss. 6, pp. 270-273.
17. Krenkel W. C/C-SiC composites for hot structures and advanced friction systems. Ceramic engineering and science proceedings, 2003, no. 24 (4), pp. 583-592.
18. CMC Technology and Structures. Available at: http://www.dlr.de/bt/en/desktopdefault.aspx/ta-bid-2499/6930_read-10079/(accessed: 05.07.2019).
19. Kostikov V. I. & Varenkov F. N. Sverkhvyso-kotemperaturniye kompozitsionniye materialy [Extreme high-temperature composite materials']. Moscow, Inter-met Engineering Publ., 2003, 560 p. (In Russian)
20. Garshin A. P., Kulik V. I., Matveev S. A. & Nilov A. S. Sovremenniye tekhnologii polucheniya vo-loknisto-armirovannykh kompozitsionnykh materialpv s keramicheskoy ogneupornoy matritsey [Modern
technologies for processing fiber armored composite materials with ceramic flame-proof matrix]. Noviye ogneupory [New refractory materials], 2017, no. 4, pp. 20-35. (In Russian)
21. Kulik V. I., Nilov A. S., Garshin A. P. et al. Issle-dovaniye tribotekhnicheskikh kharakteristik kompozit-sionnykh materialov s karbidkremnievoy matritsey [The study of tribotechnical characteristics of composite materials with silicon carbide matrix]. Noviye ogneupory [New refractory materials], 2012, no. 8, pp. 45-56. (In Russian)
22. Blau P. J. Research on non-traditional materials for friction surfaces in heavy vehicle disc brakes. Reports ORNVTM-2004/265, 2004, 42 p.
Received: July 10, 2019 Accepted: July 19, 2019
Author's information:
Aleksander A. VOROBYEV - D. Sci. in Engineering, Associate Professor; vorobev_alex@mail.ru Dmitriy A. ZHUKOV - Cand. Sci. in Engineering, Associate Professor; dmitr_zhukov@mail.ru Kirill L. LUKYANENKO - Postgraduate Student; kir_luk@mail.ru
Viktor I. KULIK - Cand. Sci. in Engineering, Associate Professor; victor. i.kulik@gmail.com Aleksey S. NILOV - Cand. Sci. in Engineering, Associate Professor; alexey. s.nilov@gmail.com
