Bu tədqiqat, ümumi yük qatarlarında istifadə edilən yüksək sürtünməli kompozit (HFC) əyləc pabuclarının davamlı əyləcləmə sırasında sürət artdıqca nasıl aşındığını və pabucun bünyesindəki gücləndirilmiş polad liflərin (RSF) sürtünmə səthində hangi vəzifəsi üstlendiğini eksperimental kimi inceliyor. Tədqiqatda 8 kN sabit əyləc qüvvəsi altında 20, 40, 60, 80 və 100 km/h sürət seviyelerini temsil edən 500 saniyelik davamlı əyləcləmə təcrübələri gerçəkləşdirilmişdir.

Tədqiqatın ana tapıntısu, polad liflərin yalnız bir takviye malzemesi dəğil, sürtünmə səthində yük taşıyan birincil təmas platformaaları kimi da davranabilmesidir. Liflerin uzun və şerit benzeri geometrisi sayesində səthdə aşınan kısmın altında kalan lif bölümü kompozit matris üçündə gömülü kalabilmektedir. Bu yapı, çevredəki matris komponentlərinin və aşınma hissəciklərinın bir araya gelmesini dəstekleyerek daha geniş və sürekli təmas platformaalarının yaranmasına yardım etmektedir.

Hız yükseldikçe bu mekanizma dəyişir. 20 km/h'də səth aşınması yüngültir və çok miktarda ince aşınma parçacığı görülür. 40 km/h civarında polad liflər sıxılaraq daha sabit təmas platformaaları yaradır. 60 km/h'də sıcaklığın yükselmesiyle liflərin oksidləşməu və sıxılması aydınleşir; aşınmış sert lif parçacıkları səthdə cızılmalere katkıda bulunur. 80 km/h'də bazı lif tabanlı platformaalar parçalanmaya başlasa da kompozit səth üzərində hâlâ işlev görən karma temas bölgələri bulunmaktadır. 100 km/h şərtinda ise yüksek temperaturla birlikdə bşəbəkəlayıcı və diğer orqanik komponentlərin yumşalması, təmas platformaalarının sabitliyini ciddi şəkildə pozur; yaygın qopma, çatlaqlar və çok sürətlı aşınma ortaya çıkar.

Tədqiqatın nəticələrina görə araştırılan mövcud ümumi yük qatarı HFC əyləc pabucunda 80 km/h'ye kadar sürtünmə əmsalı düşmesine rşəbəkəmen aşınma nisbəti nisbətən aşşəbəkəı bir aralıqta kalmıştır. 100 km/h'də ise sürtünmə əmsalındaki ciddi pozulma ilə aşınma nisbətindaki kəskin artım eyni zamanda görülmüş və tədqiqatçılar bunun davamlı əyləcləmə baxımından təhlükəsizlik riski oluşturabiləceğini belirtmiştir.

Türkiyə baxımından: Tədqiqat Çin'də istifadə edilən müəyyən bir ümumi yük qatarı kompozit əyləc pabucu və laboratuvar miqyasli sürtünmə düzeneği üzərində yapılmıştır. Bu nedənle 80 və ya 100 km/h dəyərləri Türkiyə'dəki yük vaqonları üçün birbaşa işlətmə sürətı sərhədi kimi kullanılamaz. Buna rşəbəkəmen üsul; uzun maili xətlərda sürekli sırt əyləcləməsi, kompozit əyləc pabucu sıcaklığı, yüksək sürətli aşınma, üçüncü cisim təbəqəsi və polad lifli sürtünmə malzemesi geliştirme tədqiqatları baxımından dəmir yolu Ar-Ge ekiplerine uygulanabilir bir eksperimental yanaşma sunmaktadır. Yerel nəqliyyat vasitəsi kütlesi, təkər geometriyası, əyləc qüvvəsi, pabucun real biləşimi, xətt maililiyi və milli dəmir yolu standartları həmçinin dəyərlendirilmelidir.

Tədqiqatın əsas sualı nedir?

Genel yük qatarlarındə sırt əyləcləmə sırasında əyləc pabucu birbaşa təkər protektoruna bastırılır. Bu temas bölgəsində mekanik sürtünmə, istilik üretimi və səth aşınması eyni zamanda realleşir. Uzun və dik eğimli hatlarda əyləcləmə kısa bir duruştan fərqli kimi uzun süre dəvam edəbildiği üçün pabucun sürekli istilik girdisi altında sürtünmə performansını koruyup koruyamadığı kritik hala gelir.

Tədqiqat üç əsas sualya odaklanmaktadır:

• Mevcut HFC əyləc pabucunun davamlı əyləcləmə performansı sürət artdıqca nasıl dəyişir?
• Takviyeli polad liflər sürtünmə səthində hangi morfologiya dəğişimlerdən geçmektedir?
• Çelik liflərin dəğişimi, təmas platformaaları və əyləc pabucunun sürtünmə-aşınma davranışıyla nasıl əlaqəlidir?

Deney düzeneği real əyləcləməyi nasıl temsil etti?

Deney düzeneğində real təkər protektoru malzemesindən hazırlanmış bir fırlanan disk ilə real əyləc pabucu malzemesindən kesilmiş üç kiçik blok temas ettirilmiştir. Motor diski belirlenen sürəta çıkarırken pnömatik dumantem statik pabucu diske bastırmaktadır. Tork sensorü fren fırlanma momentiunu, sürət sensorü dönme sürətını, təzyiq dumantemi əyləcləmə kuvvətini və termocüt əyləc pabucu sıcaklığını takip etmektedir.

Takviyeli polad liflərin xüsusiləri nelerdi?

Tədqiqatın səth görüntülərində polad liflər iki əsas şəkildə görülür. Bazı liflər səthe yalnız uç kəsitleriyle kiçik parlak noktalar şeklində çıkarken, bazıları uzunlamasına kesilmiş ince parlak şeritler hâlindədir. Numunenin kənarında səthdən dışarı çıkan uzun bir lif də müşahidə edilmişdir.

Tədqiqatçılar bu uzun lif geometrisinin mekanizma baxımından mühüm olduğunu iləri sürmektedir. Lifin səthdə bulunan kısmı aşınsa bilə geri kalan uzun bölümü matris üçündə gömülü kalabildiğindən lif tamamen kopmadan sürtünmə səthini bir süre daha taşıyabilmektedir.

Fren pabucu yalnız polad liften mi oluşuyor?

Hayır. Tədqiqatın element xəritələnməsi və malzeme incelemesi əyləc pabucunun çok komponentli olduğunu göstərir. Yapıda gücləndirilmiş polad lifləre ek kimi:

• bərk yşəbəkəlayıcı kimi qrafit,
• boksit gibi sürtünmə dəyişdirici dolgular,
• kalium feldşpat əsaslı sürtünmə əmsalı düzenleyici malzeme,
• bşəbəkəlayıcılar,
• kompozit matrisin diğer komponentləri

bulunmaktadır. Bu nedənle tədqiqatda gözlenen sürət etkisinin tamamını yalnız polad life bşəbəkəlamak mümkün dəğildir. Müəlliflər da bu noktayı məhdudiyyət kimi açıq şəkildə belirtmektedir.

Numuneler nasıl hazırlandı?

Tekerlek sırtı malzemesi 130 mm çapında disk kimi hazırlanmışdır. Fren pabucundan kesilən nümunələr:

20 mm × 15 mm × 21 mm

boyutundadır. Ortalama sürtünmə halkası çapı 105 mm'dir. Düzgün təmas təzyiqi sşəbəkəlamak amacıyla üç əyləc pabucu nümunəsi çevre boyunca eşit aralıqlarla yerleştirilmiştir.

Rodaj nedən yapıldı?

Resmî təcrübəe başlamadan əvvəl əyləc cütüi aşşəbəkəı sürət və düşük təzyiqta rodaj işlemine alınmıştır. Amaç, nümunənin yalnız kiçik bir səth noktasının dəğil, nominal alanının böyük bölümünün real sürtünməye katılmasını sşəbəkəlamaktır.

Tədqiqatda rodajın tamamlanması üçün təmas sahəsinın təxminən %90'a ulaşması şartı istifadə edilmişdir. 15 × 20 mm'lik sürtünmə səthində sürtünmə yönündəki rodaj uzunluğu 18 mm'ye ulaştığında %90 temas kabul edilmiştir.

Hangi sürətlərda test yapıldı?

8 kN davamlı əyləcləmə kuvvəti qaynaq tədqiqatda TB/T 3104.1-2020 standardına görə seçilmiştir. Her təcrübədən sonra dumantemin tamamen oda sıcaklığına dönmesi beklenmiş, böylece əvvəlki təcrübədən kalan sıcaklığın sonrakı şərta etkisi azaltılmaya çalışılmıştır.

Nedən təcrübələr 100 km/h'də durduruldu?

Kaynak tədqiqatya görə genel yük qatarlarınin dizayn maksimum sürəti 120 km/h olsa da tədqiqat bşəbəkəlamında normal işlətmə sürətı təxminən 80 km/h kimi ele alınmaktadır. Tədqiqatçılar ön təcrübələrdə 100 km/h seviyesində əyləc pabucu nümunəsinin səthinin ciddi şəkildə hasar gördüğünü və parçalandığını gözlemlemiştir.

Bu nedənle test güvənliği baxımından 100 km/h üst sərhəd kimi seçilmiş və səth ciddi şəkildə hasar gördüğündə daha yüksək sürətlara geçilmemiştir.

20 km/h'də səthdə ne oldu?

20 km/h şərti en yüngül aşınmanın görüldüğü durumdur. İlk səth kusurlarının mühüm bölümü qorunmuşdur və sürtünmə teması nümunənin bütün səthini kaplamamıştır.

Mikro miqyaste çox sayda aşınma parçacığı kiçik qopma çukurlarında birikmiştir. Çelik liflərin uç kəsitleri hâlâ seçiləbilir durumdadır. Sürekli və böyük təmas platformaaları henüz oluşmamış; kiçik temas bölgələri birbirindən ayrı şəkildə dşəbəkəılmıştır.

40 km/h'də nedən sürtünmə əmsalı aydın şəkildə düştü?

40 km/h'də orijinal səth kusurları böyük ölçüdə aşınmış və daha düzgün bir temas səthi oluşmaya başlamıştır. Çelik liflər sıxılaraq təmas platformaası vəzifəsi görmüş, çevrelerindəki fərqli kompozit komponentlər birbirine karışmıştır.

Tədqiqat eyni zamanda ince qrafit parçacıklarının bu təmas platformaaları arasına yerleşerek yşəbəkəlayıcı işlev gördüğünü bildirmektedir. Yüzeydəki gevşek aşınma hissəciklərinın azalması və daha düzgün platformaaların oluşmasıyla sürtünmə əmsalında aydın bir düşüş meydana gelmiştir.

Paralel təcrübələr ne kadar uyumlpeyk?

Tədqiqatçılar her parametre grubu üçün iki paralel təcrübə realleştirmiştir. 40 km/h örneğində iki sürtünmə əmsalı eğrisi və istatistikleri həmçinin məlumatlmiştir:

Kaynak tədqiqat bu iki təcrübəin genel eğilim baxımından iyi tutarlılık gösterdiğini belirtmektedir. Bununla birlikdə yüksek uyumluluk gerekçesiyle sonrakı ayrıntılı analizlerdə son təcrübə məlumatsinin seçilmiş olması nəzərə alınması gereken metodoloji bir noktadır; bütün sürət seviyelerindəki nicel nəticələr iki paralel təcrübəin ortaları və belirsizlik aralıqları üzərindən raporlanmamıştır.

60 km/h'də aşınma mekanizması nasıl dəğişti?

60 km/h'də sürtünmə istiliyi artmış, polad liflərdə oksidləşmə daha aydın hala gelmiş və səthdəki liflər gidərek yassılaşmıştır. Daha böyük və daha sürekli təmas platformaaları oluşmuştur.

Aynı zamanda səth üzərində sürtünmə yönüne paralel daha dərin cızıqlar ortaya çıxmışdır. Tədqiqatçılar, aşınan polad liflərin oluşturduğu sert parçacıkların sürtünmə bölgəsine girerek səthi çizdiğini və bu aşamada aşınma nisbətinın yenidən yükselmeye başlamasına katkıda bulunduğunu dəyərlendirmektedir.

80 km/h'də əyləc pabucu tamamen bozuldu mu?

Hayır. 80 km/h'də aşınma və temperatur daha yüksek olsa da tədqiqat, hâlâ böyük yerli təmas platformaalarının bulunduğunu göstərir. Bununla birlikdə bu platformaaların sürekliliği azalmış, daha böyük qopmalar və səth çatlaqları ortaya çıxmışdır.

Çelik lif tabanlı platformaaların bazıları parçalanmakta; kırılan lif parçaları ilə yumuşamış kompozit matris daha karmaşık biləşimli yeni təmas platformaaları oluşturmaktadır. Çelik liflərin yüksek mukavəmeti, tədqiqatçılara görə sürtünmə səthinin böyük miqyaslı çökmesini bir süre engellemektedir.

100 km/h'də nedən kritik bir dəğişim oluştu?

100 km/h şərtinda səth morfologiyası aydın şəkildə kötüleşmiştir. Makroskopik görüntülərdə qopma bölgələrinin sayistilik və boyutu artmış, hasarlar birbirine bşəbəkəlanarak şəbəkəvari bir yapı oluşturmuş və kənar qopmaları görülmüştür.

Mikro miqyaste yüksek sıcaklığın xüsusilə bşəbəkəlayıcı gibi orqanik komponentleri yumuşattığı və ya bozundurduğu belirtilmektedir. Plastik akış gösteren matris, polad liflərle karışmış təmas platformaalarının geometrik sabitliyini korumasını zorlaştırmıştır. Sonuçta təmas platformaaları parçalanmış və geniş miqyasli qopma meydana gelmiştir.

3B səth ölçmələri ne gösterdi?

3B topografya görüntüləri makroskopik fotoğraflardaki hasarın yalnız renk və ya optik görünüm fərqı olmadığını dəstoynaqektedir.

• 20 km/h: Hasar sığdır; kiçik təmas platformaaları ayrı və dşəbəkəınıktır.
• 40 km/h: Temas platformaaları aydınleşir və yerli hasar dərinleşir.
• 60 km/h: Sürtünme yönündə dərin bir cızıq və daha düz, sürekli təmas platformaaları görülür.
• 80 km/h: Büyük qopmalar artar; təmas platformaaları parçalanmaya başlar.
• 100 km/h: Dökülmeler daha böyük və dərindir; hasar bölgələri birbirine bşəbəkəlanıp təmas platformaalarını segmentlere ayırır.

“Temas platformau” tam kimi ne anlama geliyor?

Kompozit əyləc pabucunun bütün səthi eyni zamanda eşit şəkildə tekerleğe temas etmez. Gerçek yük, səth üzərində lokal və daha dayanıklı bölgələr tarafından taşınır. Tədqiqat bu bölgələri contact platforma — təmas platformaası kimi tanımlamaktadır.

Çelik liflər yüksek mekanik dayanımları nedəniyle bu platformaaların çekirdəğini yarada bilir. Çevredəki matris parçaları və sürtünmə sırasında ortaya çıxan aşınma hissəcikləri liflərin arasına sıkıştıkça ikincil platformaaalar gelişmektedir.

Çelik lifin önerilən çift vəzifəsi nedir?

Tədqiqatın tartımmasına görə RSF iki əsas rol öz üzərinə götürür:

1. Birincil təmas platformaası: Yükü taşıyan sert və dayanıklı bir səth bölgəsi sşəbəkəlar.
2. İkincil platforma yaranmasınun dəsteklenmesi: Liflerin ətrafındaki boşluklar aşınma hissəciklərinı və diğer kompozit komponentləri tutarak daha geniş sürtünmə tabakasının gelişmesine yardım edər.

Birincil və ikincil platformaaalar zamanla birleşerek daha sürekli bir sürtünmə təbəqəsi yarada bilər. Ancaq temperatur və aşınma liflərin kendisini bozacak səviyyəe ulaştığında bu taşıyıcı şəbəkə da kararsızlaşır.

Grafitin rolü neydi?

Mikrohasar görüntülərine görə ince qrafit parçacıkları fərqli malzeme komponentləri arasındaki boşluklara yerleşmektedir. Tədqiqatçılar qrafiti bərk yşəbəkəlayıcı kimi yorumlamakta və ince parçacık boyutu nedəniyle böyük sıkışmış topaklar və ya geniş qopma bölgələri oluşturmadan sürtünmə səthində bulunabildiğini belirtmektedir.

Hız arttıkça sürtünmə əmsalı, temperatur və aşınma nasıl dəğişti?

Kaynak tədqiqatın Şekil 13'ündəki genel eğilim açıktır:

• əyləc pabucu sıcaklığı sürətlə birlikdə sürekli yüksəlmişdir,
• orta sürtünmə əmsalı genel kimi sürət artdıqca düşmüştür,
• aşınma nisbəti ilk sürət aralığında kiçik dalgalanma göstermiş, daha sonra yükselmiş,
• 100 km/h'də aşınma nisbəti kəskin şəkildə sıçramıştır.

Grafikte sayısal etiketleri ayrı-ayrı məlumatlmemiş ara nokta dəyərləri burada kesin sayı gibi yenidən üretilmemiştir. Tədqiqatın açık mətnsel sonucu, 80 km/h'ye kadar aşınma nisbətinın nisbətən aşşəbəkəı səviyyəsini koruduğu, 100 km/h'də ise sürtünmə əmsalının ciddi şəkildə bozulduğu və aşınmanın sürətlə arttığıdır.

100 km/h nedən yalnız yüksek aşınma problemi dəğildir?

Fren pabucunun fazla aşınması tek başına mühüm olsa da asıl kritik durum, eyni zamanda iki olumsuzluğun oluşmasıdır:

• əyləcləmə arayüzünün sürtünmə əmsalı azalır,
• pabucun malzeme kaybı sürətlənmaktadır.

Yani əyləc pabucu həm daha sürətlı tüketilmekte həm də səth, sürtünmə işlevini sabit şəkildə sürdürebilme kabiliyetini kaybetmektedir. Tədqiqatçıların fren güvənliği konusundaki uyaristilik bu eşzamanlı davranışa dayanmaktadır.

Tədqiqatın söylediği nedir?

• Takviyeli polad liflər sürtünmə səthində birincil təmas platformaası vəzifəsi görəbilmektedir.
• Liflerin uzun geometrisi, səthdəki kısmı aşınsa bilə gömülü bölümün platformau dəstoynaqeye dəvam etmesine imkân vərebilmektedir.
• Hız arttıkça polad liflərin səth morfologiyası sıxılma, oksidləşmə, aşınma və parçalanma aşamalarından geçmektedir.
• Çelik lif və matris komponentləri yüksək sürətlarda karma təmas platformaaları yarada bilir.
• 20–80 km/h təcrübələrində aşınma nisbəti nisbətən aşşəbəkəı bir aralıqta kalmıştır.
• 100 km/h təcrübəində geniş qopma, çatlaqlar, ciddi sürtünmə əmsalı pozulması və sürətlı aşınma görülmüştür.
• Çelik lif geometrisi və mekanik xüsusilərinin dəğiştirilmesi gelecekte əyləc pabucu performans optimizasyonunda araştırılabiləcek bir tasarım parametresidir.

Tədqiqatın söylemediği nedir?

• 80 km/h bütün yük qatarları və bütün əyləc pabucları üçün evrensel güvənli davamlı əyləcləmə sərhədi kimi belirlenmemiştir.
• 100 km/h bütün dəmir yolu nəqliyyat vasitələriında mutlak bir yasak sürət kimi gösterilmemiştir.
• Deney tam miqyaslı real tren fren dumantemiyle yapılmamıştır.
• Sürtünme arayüzünün real temas sıcaklığı birbaşa ölçülməmişdir.
• Çelik liflərin etkisi, matris, qrafit, dolgu və bşəbəkəlayıcıların etkisindən bşəbəkəımsız bir kontrol malzemesi istifadə edilərək ayrışdırılmamışdır.
• Farklı polad lif nisbətları, uzunlukları və ya çapları eksperimental kimi karşılaştırılmamıştır.
• Uzun dönem real hat hizmet ömrü və ya kilometre başına pabuç tüketimi hesaplanmamıştır.
• Deney nəticələrindan birbaşa ekonomik tasarruf və ya bcərəyan maya dəyərii azalması çıkarılmamıştır.

Tədqiqatın Yöntemi və Bulguları

Deneysel tədqiqat akışı

1. Gerçek təkər protektoru və HFC əyləc pabucu malzemelerindən nümunələr hazırlandı.
2. Numuneler təxminən %90 nominal təmas sahəsina ulaşana kadar rodajlandı.
3. 8 kN əyləc qüvvəsi sabit tutuldu.
4. 20, 40, 60, 80 və 100 km/h sürət seviyelerində 500 saniyelik sürekli sürtünmə təcrübələri yapıldı.
5. Her parametre grubu üçün iki paralel təcrübə realleştirildi.
6. Her təcrübə sonrasında dumantem oda sıcaklığına kadar soğutuldu.
7. Sürtünme katsayistilik fırlanma momenti ölçməündən, aşınma ise kütlə itkisi və əyləcləmə enerjisindən dəyərlendirildi.
8. Fren pabucu sıcaklığı sürtünmə səthindən 3 mm içeridəki termocütla ölçüldü.
9. Deney sonrası səth makro və mikro ölçüdə incelendi.
10. Element paylanmaı, polad lif morfologiyasi və 3B səth topografyası karşılaştırıldı.
11. Hız–temperatur–sürtünmə əmsalı–aşınma arasındaki dəğişim ilə RSF təmas platformaası mekanizması birlikdə yorumlandı.

Fren pabucu səthinin sürət seviyelerine görə özeti

Deneyin en mühüm ölçmə məhdudlığı

Termokupl sürtünmə səthinin tam üzərində dəğil, 3 mm altında yerleştirilmiştir. Tədqiqatçılar real sürtünmə interfeysi sıcaklığıyla ölçülen dəyər arasında:

• termal gecikmə,
• termocüt yanıt süresi,
• istilik yayılması və mühitə itki

nedəniyle fərq bulunabiləceğini açıq şəkildə belirtmektedir. Bu nedənle tədqiqatın temperatur eğriləri fərqli sürət şərtlərını müqayisək üçün dəyərlidir; ancaq ölçülen temperaturlar real mikroskobik temas noktası sıcaklığı kimi yorumlanmamalıdır.

Yüzey hasarı hangi yöndə gelişti?

Kaynak görüntülərində sürtünmə yönü boyunca leading end — trailing end və sürtünmə yarıçapı boyunca daxili-xarici istiqamət həmçinin işaretlenmiştir. 20 km/h'də səthin tamamı temas etmezken sürət yükseldikçe aşınma izleri bütün nümunə səthine yayılmıştır. 100 km/h'də nümunənin kənarında dahi qopma görülmesi, hasarın yalnız lokal mikroskobik bir cızıq olmaktan çıktığını göstərir.

Çelik lif aşındığında nedən həmen işlevini kaybetmiyor?

Tədqiqatın önerdiği mekanizmaya görə uzun lifin sürtünmə səthine çıkan kısmı aşınırken daha dərindəki bölümü kompozit matris üçündə tutulmaktadır. Bu nedənle səthdəki ince çelik tabaka kırılsa və ya yassılaşsa bilə kalan lif gövdəsi çevredəki matrise mekanik dəstek sşəbəkəlayabilir.

Bu mekanizma xüsusilə yüksək sürətli aşınmanın ilk aşamalarında təmas platformaalarının tamamen kaybolmasını geciktirebilir. Ancaq sıcaklığın matrisi və bşəbəkəlayıcıyı ciddi şəkildə yumuşattığı 100 km/h şərtinda bu dəstek tek başına yeterli olmamıştır.

Üçüncü cisim tabakasıyla əlaqə

Sürtünme sırasında ana iki səth olan tekerlek malzemesi ilə əyləc pabucu arasında aşınmış parçacıklardan oluşan bir ara material təbəqəsi gelişebilir. Tədqiqatın mekanizmasında polad liflər və çevrelerindəki təmas platformaaları bu aşınma hissəciklərinın bir bölümünü səthdə tutarak daha sürekli bir sürtünmə təbəqəsinın gelişmesine katkıda bulunmaktadır.

Ancaq yüksək sürət və yüksek temperaturta platformaalar parçalandığında bu sürekli ara tabakanın sabitlığı azalmakta, daha böyük parçalar kopmakta və qopma sürətlənmaktadır.

40 km/h'dəki paralel təcrübə kontrolünün önemi

Tədqiqat yalnız tek bir eğri sunmak yerine 40 km/h'də iki paralel təcrübəin həm zaman serilərini həm orta, standart nəşrma, minimum və maksimum dəyərlərini karşılaştırmıştır. Bu kontrol, təcrübə düzeneğinin eyni şərtda benzer genel sürtünmə davranışı üretebildiğini dəstoynaqektedir.

Bununla birlikdə bütün sürət şərtlərı üçün eyni ayrıntıda paralel təcrübə istatistikleri nəşrlanmamıştır. Həmçinin daha sonrakı analiz üçün iki təcrübəin ortası yerine son təcrübə məlumatsi seçilmiştir. Bu nedənle tədqiqat mekanizma və eğilim baxımından güclü görsel kanıt sunarken, bütün sürətlər üçün əhatəlı istatistiksel belirsizlik analizi sunmamaktadır.

Tədqiqatın ana mühəndislik mesajı

Tədqiqatın əsas tasarım mesajı yalnız “daha güclü polad lif kullanmak” dəğildir. Asıl nokta, polad lifin:

• uzunluğu,
• çapı,
• hacimsel/içerik nisbəti,
• çekme dayanımı,
• matris üçündə tutulma biçimi

gibi xüsusilərinin, yüksek temperatur altında təmas platformaalarının ne kadar süre sabit kalabiləceğini etkiləyebiləceğidir.

Müəlliflər gelecekte polad lif parametrelerinin dumantematik kimi dəğiştirilmesiyle fren performansının optimize edilmesini təklif edir. Mevcut tədqiqat ise yalnız müəyyən bir olgun HFC əyləc pabucu biləşimini test ettiği üçün hangi lif kombinasyonunun optimum olduğunu belirlememektedir.

Bilimsel məhdudiyyətlər

• Tek bir mövcud kompozit əyləc pabucu malzemesi araştırılmıştır.
• Çelik lif içermeyen kontrol pabucu bulunmamaktadır.
• Çelik lif nisbəti, çapı və ya uzunluğu eksperimental faktör kimi dəğiştirilmemiştir.
• Çelik lif ilə qrafit, bşəbəkəlayıcı və diğer dolgu komponentlərinin bireysel etkiləri tamamen ayrışdırılmamışdır.
• Test kiçik nümunə–disk sürtünmə düzeneğində yapılmıştır; tam miqyaslı yük qatarı fren dumantemi dəğildir.
• Sürtünme arayüzü sıcaklığı birbaşa ölçülməmişdir.
• Her şərt iki kez tekrarlanmış olsa da ayrıntılı nəticə analizində son təcrübə məlumatsi istifadə edilmişdir.
• 100 km/h üstü şərtlər səthin ciddi hasarı nedəniyle dənenmemiştir.
• Uzun dönem hat işlətməsi, yşəbəkəış, kirlenme və çevresel dəğişkenler incələnməmişdir.

Mənbə və Metod Qeydi

Tam özgün tədqiqat adı: Friction and Wear Behavior of General Freight Train Composite Brake Shoes with Reinforced Steel Fibers

Müəlliflər: Hengxi Wang; Xin Zhang; Guansong Chen; Jiazheng Song; José Manuel Martínez-Esnaola; Chun Lu.

Yazar sırası: Kaynak tədqiqatdaki sıra aynen qorunmuşdur. Eş birinci yazar və ya bərabər töhfə beyanı bulunmamaktadır.

Sorumlu yazar: Chun Lu.

Kurumlar: School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong Univərsity, Chengdu, China; CEIT-Basque Research and Technology Alliance (BRTA), Donostia-San Sebastian, Spain; Tecnun-School of Engineering, Univərsidad də Navarra, Donostia-San Sebastian, Spain.

Dergi: Machines. Yayınevi: MDPI, Basel, Switzerland. Cilt: 14. Makale numarası: 573. Yıl: 2026.

DOI: 10.3390/machines14050573

Resmî nəşr bşəbəkəlantistilik: https://doi.org/10.3390/machines14050573

Yayın süreci: Tədqiqat 26 Mart 2026'da alınmış, 15 Mayıs 2026'da revize edilmiş, 19 Mayıs 2026'da kabul edilmiş və 21 Mayıs 2026'da yayımlanmıştır.

Akadəmik editörler: Yougang Sun, Jingsong Zhou və Kai Zhou.

Kaynak türü və rəy statusu: Machines jurnalsində yayımlanmış rəyli eksperimental tədqiqat makalesidir. Tədqiqatın ana üsulu kontrollü sürtünmə-aşınma test tezgâhında davamlı əyləcləmə təcrübələri, malzeme/səth karakterizasyonu, mikrozədələnmə incelemesi və 3B topografya analizidir.

Lisans: Creativə Commons Attribution (CC BY). Tədqiqat açık erişimlidir.

Finansman: Natural Science Foundation of Sichuan Province tarafından 2025ZNSFSC0386 və Fundamental Research Funds for the Central Univərsities tarafından 2682025GH009 numaralı dəsteklerle finanse edilmiştir.

Veri erişiləbilirliği: Müəlliflər, makalenin nəticələrinı dəstekleyen ham məlumatlarin talep üzerine sşəbəkəlanacşəbəkəını bildirmiştir.

Çıkar damşması: Müəlliflər maraqlar toqquşması olmadığını beyan etmektedir.

Yazar katkıları: Kavramsallaştırma Chun Lu və José Manuel Martínez-Esnaola; üsul Chun Lu və Hengxi Wang; proqram təminatı Hengxi Wang və Xin Zhang; doğrulama Chun Lu, Hengxi Wang və Xin Zhang; biçimsel analiz Hengxi Wang və Jiazheng Song; tədqiqat Hengxi Wang; qaynaqlar Chun Lu; məlumat kürasyonu Hengxi Wang və Guansong Chen; ilk taslak Hengxi Wang; gözdən geçirme və düzenleme Chun Lu ilə José Manuel Martínez-Esnaola; görselleştirme Hengxi Wang və Xin Zhang; gözetim, proje yönetimi və maliyyələşmə temini Chun Lu kimi bildirilmişdir.

Bilimsel içerik sərhədi: Bu Verianla içeriğindəki malzeme xüsusiləri, təcrübə şərtlərı, səth morfologiyaleri, aşınma mekanizması və elmi nəticələr yalnız incelenen tədqiqatya dayanmaktadır. Dış qaynaqlardan yeni tribolojik nəticə və ya fren performansı məlumatsi eklenmemiştir.

Ölçek sərhədi: Tədqiqat tam miqyaslı real yük qatarı fren testi dəğildir. 130 mm çaplı tekerlek malzemesi test diski və kiçik kompozit pabucu nümunələri istifadə edilmişdir. Bu nedənle təcrübə sürətlərı real tren işlətmə sürətlərına bire bir təhlükəsizlik limiti kimi aktarılmamalıdır.

Sıcaklık ölçmə sərhədi: Sıcaklık sürtünmə interfeysindən birbaşa dəğil, səthdən 3 mm içeridə ölçülmüşdür. Müəlliflər termal gecikmə, sensor yanıt süresi və istilik kaybının real arayüz sıcaklığıyla fərq oluşturabiləceğini belirtmektedir.

Malzeme ayrıştırma sərhədi: Fren pabucu polad lifin yanında qrafit, bşəbəkəlayıcı, boksit, kalium feldşpat və diğer komponentləri içeren karmaşık bir kompozittir. Tədqiqatda polad liflərin morfologiya dəğişimi ilə fren davranışı arasında mekanik əlaqə kurulsa da diğer komponentlərin bşəbəkəımsız etkiləri eksperimental kimi ayrışdırılmamışdır.

Tekrarlanabilirlik sərhədi: Her test şərti iki paralel təcrübəle tekrarlanmıştır. 40 km/h örneğində iki təcrübəin iyi uyum gösterdiği raporlanmış, ancaq sonrakı ayrıntılı analiz üçün son təcrübə məlumatsi istifadə edilmişdir; bütün sürət seviyeleri üçün əhatəlı belirsizlik və ya hipotez testi sunulmamaktadır.

Ana nəticə sərhədi: 100 km/h şərtinda raporlanan ciddi sürtünmə əmsalı pozulması və aşınma artımı, bu tədqiqatda istifadə edilən mövcud HFC əyləc pabucu, test nümunəsi geometrisi, 8 kN əyləc qüvvəsi və 500 s davamlı əyləcləmə şərtlərı üçün keçərlidir. Sonuç genel dəmir yolu şəbəkəları üçün tek başına işlətmə sürətı mevzuatı oluşturmaz.