Ин таҳқиқот кафшакҳои тормози композитии дорои соиши баланд (HFC)-ро ки дар қаторҳои боркаши умумӣ истифода мешаванд, аз ҷиҳати он ки ҳангоми тормозгирии пайваста бо зиёд шудани суръат чӣ гуна фарсуда мешаванд ва нахҳои пӯлодии тақвиятдиҳанда (RSF) дар сатҳи соиш чӣ вазифа иҷро мекунанд, ба таври таҷрибавӣ меомӯзад. Дар таҳқиқот зери қувваи доимии тормозии 8 kN озмоишҳои 500-сониягии тормозгирии пайваста, ки сатҳҳои суръати 20, 40, 60, 80 ва 100 km/h-ро ифода мекунанд, гузаронида шудаанд.

Натиҷаи асосии таҳқиқот ин аст, ки нахҳои пӯлод на танҳо маводи тақвиятдиҳанда, балки дар сатҳи соиш ҳамчун платформаҳои ибтидоии тамос низ амал карда метавонанд. Ба туфайли геометрияи дароз ва тасмамонанди нахҳо, қисми нахе, ки зери қисми фарсудашудаи сатҳ мемонад, метавонад дар дохили матритсаи композитӣ дафншуда боқӣ монад. Ин сохтор ҷамъшавии ҷузъҳои атрофии матритса ва зарраҳои фарсудашавиро дастгирӣ карда, ба ташаккули платформаҳои васеътар ва пайвастаи тамос мусоидат мекунад.

Бо баланд шудани суръат ин механизм тағйир меёбад. Дар 20 km/h фарсудашавии сатҳ сабук аст ва миқдори зиёди зарраҳои майдаи фарсудашавӣ дида мешавад. Дар атрофи 40 km/h нахҳои пӯлод фишурда шуда, платформаҳои устувортари тамос месозанд. Дар 60 km/h бо баланд шудани ҳарорат оксидшавӣ ва фишурдашавии нахҳо равшантар мешавад; зарраҳои сахти фарсудашудаи нах дар харошидани сатҳ саҳм мегузоранд. Дар 80 km/h гарчанде баъзе платформаҳои бар нах асосёфта ба парокандашавӣ оғоз мекунанд, дар сатҳи композитӣ ҳанӯз минтақаҳои омехтаи тамоси фаъол мавҷуданд. Дар шароити 100 km/h бошад, нармшавии пайвандак ва дигар ҷузъҳои органикӣ дар ҳарорати баланд устувории платформаҳои тамосро сахт халалдор мекунад; кандашавии васеъ, тарқишҳо ва фарсудашавии хеле тез ба вуҷуд меоянд.

Мувофиқи натиҷаҳои таҳқиқот, дар кафшаки мавҷудаи HFC-и қатораи боркаши умумӣ, ки таҳқиқ шудааст, то 80 km/h сарфи назар аз паст шудани коэффисиенти соиш, суръати фарсудашавӣ дар доираи нисбатан паст боқӣ мондааст. Дар 100 km/h бошад, ҳамзамон бадшавии ҷиддии коэффисиенти соиш ва афзоиши якбораи суръати фарсудашавӣ мушоҳида шуда, муҳаққиқон гуфтаанд, ки ин метавонад аз нигоҳи тормозгирии пайваста хатари амниятӣ ба вуҷуд оварад.

Аз нигоҳи Туркия: Таҳқиқот дар Чин бо як кафшаки муайяни композитии тормози қатораи боркаши умумӣ ва дастгоҳи соиши миқёси лабораторӣ анҷом дода шудааст. Аз ин рӯ, арзишҳои 80 ё 100 km/h-ро барои вагонҳои боркаши Туркия ҳамчун ҳадди мустақими суръати истифодабарӣ истифода бурдан мумкин нест. Бо вуҷуди ин, усул барои гурӯҳҳои таҳқиқот ва рушди роҳи оҳан дар масъалаҳои тормозгирии пайвастаи рӯи чарх дар хатҳои нишебу дароз, ҳарорати кафшаки композитии тормоз, фарсудашавии баландсуръат, қабати ҷисми сеюм ва рушди маводи соишии дорои нахҳои пӯлод як равиши таҷрибавии қобили татбиқ пешниҳод мекунад. Массаи маҳаллии нақлиёт, геометрияи чарх, қувваи тормоз, таркиби воқеии кафшак, нишебии хат ва стандартҳои миллии роҳи оҳан бояд алоҳида арзёбӣ шаванд.

Саволи асосии таҳқиқот чист?

Дар қаторҳои боркаши умумӣ ҳангоми тормозгирии рӯи чарх кафшаки тормоз бевосита ба рӯи ғелиши чарх фишурда мешавад. Дар ин минтақаи тамос соиши механикӣ, тавлиди гармӣ ва фарсудашавии сатҳ ҳамзамон рух медиҳанд. Дар хатҳои дароз ва нишеб, азбаски тормозгирӣ бар хилофи таваққуфи кӯтоҳ метавонад муддати тӯлонӣ идома ёбад, қобилияти кафшак барои нигоҳ доштани фаъолияти соишӣ зери воридшавии пайвастаи гармӣ аҳамияти ҳалкунанда пайдо мекунад.

Таҳқиқот ба се саволи асосӣ тамаркуз мекунад:

• Самаранокии тормозгирии пайвастаи кафшаки мавҷудаи HFC бо зиёд шудани суръат чӣ гуна тағйир меёбад?
• Нахҳои пӯлодии тақвиятдиҳанда дар сатҳи соиш аз кадом тағйироти морфологӣ мегузаранд?
• Тағйироти нахҳои пӯлод бо платформаҳои тамос ва рафтори соишу фарсудашавии кафшаки тормоз чӣ гуна алоқаманд аст?

Дастгоҳи таҷриба тормозгирии воқеиро чӣ гуна ифода кард?

Дар дастгоҳи таҷриба диски даврзанандае, ки аз маводи воқеии рӯи чарх сохта шудааст, бо се блоки хурд, ки аз маводи воқеии кафшаки тормоз бурида шудаанд, ба тамос оварда шуданд. Ҳангоми ба суръати муайян расонидани диск аз ҷониби муҳаррик, системаи пневматикӣ кафшаки собитро ба диск фишор медиҳад. Сенсори момент моменти тормоз, сенсори суръат суръати гардиш, системаи фишор қувваи тормоз ва термопара ҳарорати кафшаки тормозро пайгирӣ мекунанд.

Хусусиятҳои нахҳои пӯлодии тақвиятдиҳанда чӣ буданд?

Дар тасвирҳои сатҳии таҳқиқот нахҳои пӯлод дар ду шакли асосӣ дида мешаванд. Баъзе нахҳо танҳо бо буриши нӯгии худ ҳамчун нуқтаҳои хурди дурахшон ба сатҳ мебароянд, баъзеи дигар ҳамчун тасмаҳои борики дурахшони дарозӣ буридашуда намоёнанд. Дар канори намуна инчунин як нахи дарозе мушоҳида шудааст, ки аз сатҳ берун баромадааст.

Муҳаққиқон ин геометрияи нахи дарозро барои механизм муҳим мешуморанд. Ҳатто агар қисми дар сатҳбудаи нах фарсуда шавад, қисми дарози боқимонда метавонад дар матритса дафншуда монад ва бинобар ин нах бидуни кандашавии пурра метавонад муддате сатҳи соишро дастгирӣ кунад.

Оё кафшаки тормоз танҳо аз нахи пӯлод иборат аст?

Не. Харитасозии элементҳо ва таҳлили мавод нишон медиҳанд, ки кафшаки тормоз бисёрҷузъӣ аст. Илова ба нахҳои пӯлодии тақвиятдиҳанда, дар сохтор мавҷуданд:

• графит ҳамчун молидани сахт,
• пуркунандаҳои тағйирдиҳандаи соиш, мисли боксит,
• маводи танзимкунандаи коэффисиенти соиш дар асоси шпати калийдор,
• пайвандакҳо,
• дигар ҷузъҳои матритсаи композитӣ

мавҷуданд. Аз ин рӯ, тамоми таъсири суръати мушоҳидашударо танҳо ба нахи пӯлод нисбат додан мумкин нест. Муаллифон низ ин нуктаро ҳамчун маҳдудият ошкоро қайд мекунанд.

Намунаҳо чӣ гуна омода шуданд?

Маводи рӯи чарх ҳамчун диски диаметраш 130 mm омода карда шуд. Намунаҳои аз кафшаки тормоз буридашуда:

20 mm × 15 mm × 21 mm

андоза доранд. Диаметри миёнаи ҳалқаи соиш 105 mmаст. Барои таъмин кардани фишори якхелаи тамос се намунаи кафшаки тормоз дар гирди давра бо фосилаи баробар ҷойгир карда шуданд.

Чаро пешазозмоишии мутобиқсозии сатҳ (bedding-in) анҷом дода шуд?

Пеш аз оғози таҷрибаи расмӣ ҷуфти тормоз дар суръат ва фишори паст аз марҳилаи мутобиқсозии сатҳ (bedding-in) гузаронида шуд. Ҳадаф ин буд, ки на танҳо як нуқтаи хурди сатҳи намуна, балки қисми зиёди майдони номиналӣ дар соиши воқеӣ иштирок кунад.

Дар таҳқиқот барои анҷомёфта ҳисоб кардани мутобиқсозии сатҳ шарти расидани майдони тамос ба тақрибан %90 истифода шудааст. Дар сатҳи соиши 15 × 20 mm вақте ки дарозии мутобиқсозӣ дар самти соиш ба 18 mm расид, %90 тамос қабул карда шуд.

Дар кадом суръатҳо озмоиш гузаронида шуд?

Қувваи доимии тормозии 8 kN дар таҳқиқоти манбаъ мутобиқи стандарти TB/T 3104.1-2020 интихоб шудааст. Пас аз ҳар таҷриба интизор шуданд, ки система пурра ба ҳарорати хона баргардад, то таъсири гармии боқимонда аз таҷрибаи пешина ба шароити навбатӣ коҳиш дода шавад.

Чаро таҷрибаҳо дар 100 km/h қатъ шуданд?

Мувофиқи таҳқиқоти манбаъ, гарчанде суръати максималии тарҳии қаторҳои боркаши умумӣ 120 km/h аст, дар доираи таҳқиқот суръати муқаррарии истифодабарӣ тақрибан 80 km/h ҳисоб мешавад. Муҳаққиқон дар таҷрибаҳои пешакӣ мушоҳида карданд, ки дар сатҳи 100 km/h сатҳи намунаи кафшаки тормоз сахт осеб дида, пора-пора шудааст.

Аз ин рӯ, барои бехатарии озмоиш 100 km/h ҳамчун ҳадди боло интихоб шуд ва пас аз осеби ҷиддии сатҳ ба суръатҳои баландтар нагузаштанд.

Дар 20 km/h дар сатҳ чӣ рӯй дод?

Шароити 20 km/h ҳолатест, ки дар он сабуктарин фарсудашавӣ мушоҳида шуд. Қисми муҳими нуқсонҳои ибтидоии сатҳ нигоҳ дошта шуд ва тамоси соиш тамоми сатҳи намунаро фаро нагирифт.

Дар миқёси микро миқдори зиёди зарраҳои фарсудашавӣ дар чуқурчаҳои хурди кандашавӣ ҷамъ шуданд. Буришҳои нӯгии нахҳои пӯлод ҳанӯз ҳам фарқшаванда буданд. Платформаҳои калон ва пайвастаи тамос ҳанӯз ташаккул наёфта буданд; минтақаҳои хурди тамос аз ҳам ҷудо паҳн шуда буданд.

Чаро дар 40 km/h коэффисиенти соиш ба таври намоён паст шуд?

Дар 40 km/h нуқсонҳои аслии сатҳ то ҳадди зиёд фарсуда шуда, сатҳи ҳамвортари тамос ба ташаккул оғоз кард. Нахҳои пӯлод фишурда шуда, ҳамчун платформаи тамос амал карданд ва ҷузъҳои гуногуни композитии атрофи онҳо ба ҳам омехтанд.

Таҳқиқот ҳамчунин хабар медиҳад, ки зарраҳои майдаи графит байни ин платформаҳои тамос ҷой гирифта, вазифаи молиданиро иҷро мекунанд. Бо кам шудани зарраҳои озоди фарсудашавӣ дар сатҳ ва ташаккули платформаҳои ҳамвортар, коэффисиенти соиш ба таври намоён паст шуд.

Таҷрибаҳои параллелӣ то чӣ андоза мувофиқ буданд?

Муҳаққиқон барои ҳар гурӯҳи параметрҳо ду таҷрибаи параллелӣ гузарониданд. Барои мисоли 40 km/h ду хатти коэффисиенти соиш ва оморҳои онҳо алоҳида дода шудаанд:

Таҳқиқоти манбаъ мегӯяд, ки ин ду таҷриба аз ҷиҳати тамоюли умумӣ мувофиқати хуб нишон додаанд. Бо вуҷуди ин, аз сабаби мувофиқати баланд дар таҳлилҳои муфассали баъдӣ интихоб шудани маълумоти таҷрибаи охирин як нуқтаи методологист, ки бояд ба назар гирифта шавад; натиҷаҳои миқдорӣ дар ҳамаи сатҳҳои суръат ҳамчун миёнаҳои ду таҷрибаи параллелӣ ва фосилаҳои номуайянӣ гузориш нашудаанд.

Дар 60 km/h механизми фарсудашавӣ чӣ гуна тағйир ёфт?

Дар 60 km/h гармии соиш зиёд шуд, оксидшавии нахҳои пӯлод равшантар гардид ва нахҳои рӯи сатҳ тадриҷан ҳамвор шуданд. Платформаҳои калонтар ва пайвастаи тамос ташаккул ёфтанд.

Ҳамзамон дар сатҳ харошаҳои амиқтаре пайдо шуданд, ки ба самти соиш параллел буданд. Муҳаққиқон арзёбӣ мекунанд, ки зарраҳои сахте, ки аз нахҳои пӯлоди фарсудашуда ба вуҷуд меоянд, ба минтақаи соиш ворид шуда сатҳро мехарошанд ва дар ин марҳила ба афзоиши дубораи суръати фарсудашавӣ мусоидат мекунанд.

Оё дар 80 km/h кафшаки тормоз пурра вайрон шуд?

Не. Гарчанде дар 80 km/h фарсудашавӣ ва ҳарорат баландтаранд, таҳқиқот нишон медиҳад, ки ҳанӯз ҳам платформаҳои калони маҳаллии тамос мавҷуданд. Бо вуҷуди ин, пайвастагии ин платформаҳо кам шуда, кандашавиҳои калонтар ва тарқишҳои сатҳӣ пайдо шудаанд.

Баъзе платформаҳои бар нахҳои пӯлод асосёфта пароканда мешаванд; пораҳои шикастаи нах ва матритсаи композитии нармшуда платформаҳои нави тамосро бо таркиби мураккабтар ба вуҷуд меоранд. Ба гуфтаи муҳаққиқон, мустаҳкамии баланди нахҳои пӯлод фурӯпошии васеи сатҳи соишро барои муддате бозмедорад.

Чаро дар 100 km/h тағйироти критикӣ ба вуҷуд омад?

Дар шароити 100 km/h морфологияи сатҳ ба таври возеҳ бад шудааст. Дар тасвирҳои макроскопӣ шумора ва андозаи минтақаҳои кандашавӣ зиёд шуда, осебҳо ба ҳам пайваста сохтори шабакамонанд ба вуҷуд овардаанд ва кандашавии канорҳо дида шудааст.

Дар миқёси микро гуфта мешавад, ки ҳарорати баланд махсусан ҷузъҳои органикӣ, аз ҷумла пайвандакро нарм ё вайрон мекунад. Матритсае, ки ҷараёни пластикӣ нишон медиҳад, нигоҳ доштани устувории геометрии платформаҳои тамоси омехта бо нахҳои пӯлодро душвор кардааст. Дар натиҷа платформаҳои тамос пароканда шуда, кандашавии васеъ ба амал омадааст.

Ченкуниҳои 3B-и сатҳ чӣ нишон доданд?

Тасвирҳои топографии 3B тасдиқ мекунанд, ки осеби дар аксҳои макроскопӣ дидашуда танҳо фарқи ранг ё намуди оптикӣ нест.

• 20 km/h: Осеб сатҳӣ аст; платформаҳои хурди тамос ҷудо ва парокандаанд.
• 40 km/h: Платформаҳои тамос равшантар мешаванд ва осеби маҳаллӣ амиқтар мегардад.
• 60 km/h: Дар самти соиш харошаи амиқ ва платформаҳои ҳамвортар ва пайвастаи тамос дида мешаванд.
• 80 km/h: Кандашавиҳои калон зиёд мешаванд; платформаҳои тамос ба парокандашавӣ оғоз мекунанд.
• 100 km/h: Кандашавиҳо калонтар ва амиқтаранд; минтақаҳои осеб ба ҳам пайваста, платформаҳои тамосро ба сегментҳо ҷудо мекунанд.

“Платформаи тамос” дақиқ чӣ маъно дорад?

Тамоми сатҳи кафшаки композитии тормоз дар як вақт ба таври баробар бо чарх тамос намекунад. Бори воқеиро минтақаҳои маҳаллӣ ва устувортари сатҳ мебардоранд. Таҳқиқот ин минтақаҳоро contact platform — платформаи тамос меномад.

Нахҳои пӯлод ба сабаби мустаҳкамии баланди механикӣ метавонанд ядрои ин платформаҳоро ташкил диҳанд. Ҳангоми фишурда шудани пораҳои матритса ва зарраҳои фарсудашавие, ки дар вақти соиш ба вуҷуд меоянд, байни нахҳо платформаҳои дуюмдараҷа инкишоф меёбанд.

Нақши дугонае, ки барои нахи пӯлод пешниҳод шудааст, чист?

Мувофиқи муҳокимаи таҳқиқот, RSF ду нақши асосиро иҷро мекунад:

1. Платформаи ибтидоии тамос: Минтақаи сахт ва устувори сатҳро таъмин мекунад, ки борро мебардорад.
2. Дастгирии ташаккули платформаи дуюмдараҷа: Холигиҳои атрофи нахҳо зарраҳои фарсудашавӣ ва дигар ҷузъҳои композитиро нигоҳ дошта, ба инкишофи қабати васеътари соиш мусоидат мекунанд.

Платформаҳои ибтидоӣ ва дуюмдараҷа метавонанд бо мурури вақт ба ҳам пайваста қабати пайвастатари соишро ташкил диҳанд. Аммо вақте ҳарорат ва фарсудашавӣ ба сатҳе мерасад, ки худи нахҳоро вайрон мекунад, ин шабакаи борбардор низ ноустувор мешавад.

Нақши графит чӣ буд?

Мувофиқи тасвирҳои микроосеб, зарраҳои майдаи графит дар холигиҳои байни ҷузъҳои гуногуни мавод ҷой мегиранд. Муҳаққиқон графитро ҳамчун молидани сахт шарҳ медиҳанд ва мегӯянд, ки ба туфайли андозаи хурди зарраҳо он метавонад бе ташаккули ғунҳои калони фишурда ё минтақаҳои васеи кандашавӣ дар сатҳи соиш мавҷуд бошад.

Бо зиёд шудани суръат коэффисиенти соиш, ҳарорат ва фарсудашавӣ чӣ гуна тағйир ёфтанд?

Тамоюли умумӣ дар Расми 13-и таҳқиқоти манбаъ равшан аст:

• ҳарорати кафшаки тормоз бо суръат пайваста баланд шудааст,
• коэффисиенти миёнаи соиш дар маҷмӯъ бо зиёд шудани суръат паст шудааст,
• суръати фарсудашавӣ дар фосилаи аввали суръат каме тағйир ёфта, баъдан афзудааст,
• дар 100 km/h суръати фарсудашавӣ якбора ҷаҳидааст.

Арзишҳои нуқтаҳои мобайнӣ, ки дар график бо тамғаҳои рақамӣ алоҳида дода нашудаанд, дар ин ҷо ҳамчун рақамҳои дақиқ аз нав сохта нашудаанд. Хулосаи равшани матнии таҳқиқот ин аст, ки то 80 km/h суръати фарсудашавӣ дар сатҳи нисбатан паст нигоҳ дошта шуд, аммо дар 100 km/h коэффисиенти соиш ҷиддан бад шуд ва фарсудашавӣ босуръат афзуд.

Чаро 100 km/h танҳо мушкили фарсудашавии баланд нест?

Гарчанде фарсудашавии зиёди кафшаки тормоз худ аз худ муҳим аст, ҳолати асосии критикӣ ин аст, ки ду падидаи манфӣ ҳамзамон ба вуҷуд меоянд:

• коэффисиенти соиши интерфейси тормозгирӣ паст мешавад,
• талафи маводи кафшак суръат мегирад.

Яъне кафшаки тормоз ҳам тезтар сарф мешавад ва ҳам сатҳ қобилияти идома додани вазифаи соишро ба таври устувор аз даст медиҳад. Огоҳии муҳаққиқон дар бораи бехатарии тормоз ба ҳамин рафтори ҳамзамон асос ёфтааст.

Таҳқиқот чӣ мегӯяд?

• Нахҳои пӯлодии тақвиятдиҳанда метавонанд дар сатҳи соиш ҳамчун платформаҳои ибтидоии тамос амал кунанд.
• Геометрияи дарози нахҳо метавонад имкон диҳад, ки ҳатто пас аз фарсуда шудани қисми рӯизаминӣ, қисми дафншуда дастгирии платформаро идома диҳад.
• Бо зиёд шудани суръат морфологияи сатҳии нахҳои пӯлод аз марҳилаҳои фишурдашавӣ, оксидшавӣ, фарсудашавӣ ва парокандашавӣ мегузарад.
• Нахҳои пӯлод ва ҷузъҳои матритса дар суръатҳои баланд метавонанд платформаҳои омехтаи тамос ба вуҷуд оранд.
• Дар таҷрибаҳои 20–80 km/h суръати фарсудашавӣ дар доираи нисбатан паст боқӣ мондааст.
• Дар таҷрибаи 100 km/h кандашавии васеъ, тарқишҳо, бадшавии ҷиддии коэффисиенти соиш ва фарсудашавии тез мушоҳида шудааст.
• Тағйир додани геометрия ва хусусиятҳои механикии нахҳои пӯлод параметри тарҳиест, ки дар оянда барои оптимизатсияи фаъолияти кафшаки тормоз омӯхта шуда метавонад.

Таҳқиқот чӣ намегӯяд?

• 80 km/h ҳамчун ҳадди универсалии бехатари тормозгирии пайваста барои ҳамаи қаторҳои боркаш ва ҳамаи кафшакҳои тормоз муайян нашудааст.
• 100 km/h ҳамчун суръати мутлақан манъшуда барои ҳамаи воситаҳои нақлиёти роҳи оҳан нишон дода нашудааст.
• Таҷриба бо системаи воқеии пуррамиқёси тормози қатор анҷом дода нашудааст.
• Ҳарорати воқеии тамоси интерфейси соиш бевосита чен карда нашудааст.
• Таъсири нахҳои пӯлод бо истифода аз маводи назоратӣ аз таъсири матритса, графит, пуркунандаҳо ва пайвандакҳо мустақилона ҷудо карда нашудааст.
• Таносубҳо, дарозиҳо ё диаметрҳои гуногуни нахҳои пӯлод ба таври таҷрибавӣ муқоиса нашудаанд.
• Муҳлати дарозмуддати воқеии хидмат дар хат ё масрафи кафшак ба ҳар километр ҳисоб карда нашудааст.
• Аз натиҷаҳои таҷриба сарфаи мустақими иқтисодӣ ё коҳиши хароҷоти нигоҳдорӣ бароварда нашудааст.

Усул ва натиҷаҳои таҳқиқот

Ҷараёни кори таҷрибавӣ

1. Аз маводи воқеии рӯи чарх ва кафшаки HFC-и тормоз намунаҳо омода карда шуданд.
2. Намунаҳо то расидан ба тақрибан %90 майдони номиналии тамос аз марҳилаи мутобиқсозии сатҳ (bedding-in) гузаронида шуданд.
3. Қувваи тормозии 8 kN доимӣ нигоҳ дошта шуд.
4. Дар сатҳҳои суръати 20, 40, 60, 80 ва 100 km/h таҷрибаҳои 500-сониягии соиши пайваста гузаронида шуданд.
5. Барои ҳар гурӯҳи параметрҳо ду таҷрибаи параллелӣ гузаронида шуд.
6. Пас аз ҳар таҷриба система то ҳарорати хона хунук карда шуд.
7. Коэффисиенти соиш аз ченкунии момент ва фарсудашавӣ аз талафи масса ва энергияи тормозгирӣ арзёбӣ шуданд.
8. Ҳарорати кафшаки тормоз бо термопарае, ки 3 mm дар дохили сатҳи соиш ҷойгир буд, чен карда шуд.
9. Пас аз таҷриба сатҳ дар миқёси макро ва микро таҳлил карда шуд.
10. Тақсимоти элементҳо, морфологияи нахҳои пӯлод ва топографияи 3B-и сатҳ муқоиса шуданд.
11. Тағйироти байни суръат–ҳарорат–коэффисиенти соиш–фарсудашавӣ бо механизми платформаи тамоси RSF якҷоя шарҳ дода шуд.

Хулосаи сатҳи кафшаки тормоз аз рӯи сатҳҳои суръат

Муҳимтарин маҳдудияти ченкунии таҷриба

Термопара на маҳз рӯи сатҳи соиш, балки 3 mm поёнтар ҷойгир карда шудааст. Муҳаққиқон ошкоро мегӯянд, ки байни ҳарорати воқеии интерфейси соиш ва арзиши ченшуда метавонад фарқе бошад, ки аз инҳо ба вуҷуд меояд:

• таъхири гармӣ,
• вақти ҷавобии термопара,
• паҳншавии гармӣ ва талаф ба муҳит

Аз ин рӯ, каҷҳои ҳароратии таҳқиқот барои муқоисаи шароити гуногуни суръат арзишманданд; аммо ҳароратҳои ченшуда набояд ҳамчун ҳарорати воқеии нуқтаи микроскопии тамос шарҳ дода шаванд.

Осеби сатҳ дар кадом самт рушд кард?

Дар тасвирҳои манбаъ дар самти соиш leading end — trailing end ва дар самти радиуси соиш самти дохилӣ-берунӣ алоҳида нишон дода шудаанд. Дар 20 km/h тамоми сатҳ тамос намекунад, аммо бо зиёд шудани суръат изҳои фарсудашавӣ ба тамоми сатҳи намуна паҳн мешаванд. Дар 100 km/h ҳатто дар канори намуна кандашавӣ дида мешавад, ки нишон медиҳад осеб дигар танҳо харошаи маҳаллии микроскопӣ нест.

Чаро нахи пӯлод пас аз фарсудашавӣ фавран вазифаи худро аз даст намедиҳад?

Мувофиқи механизми пешниҳодшудаи таҳқиқот, вақте қисми нахи дароз, ки ба сатҳи соиш мебарояд, фарсуда мешавад, қисми амиқтар дар дохили матритсаи композитӣ нигоҳ дошта мешавад. Аз ин рӯ, ҳатто агар қабати борики пӯлод дар сатҳ бишканад ё ҳамвор шавад, танаи боқимондаи нах метавонад ба матритсаи атроф такягоҳи механикӣ диҳад.

Ин механизм махсусан дар марҳилаҳои аввали фарсудашавии баландсуръат метавонад нопадидшавии пурраи платформаҳои тамосро ба таъхир андозад. Аммо дар шароити 100 km/h, ки ҳарорат матритса ва пайвандакро сахт нарм кардааст, ин дастгирӣ танҳо кофӣ набуд.

Алоқа бо қабати ҷисми сеюм

Ҳангоми соиш байни ду сатҳи асосӣ — маводи чарх ва кафшаки тормоз — метавонад қабати миёнарави моддӣ аз зарраҳои фарсудашуда ташаккул ёбад. Дар механизми таҳқиқот нахҳои пӯлод ва платформаҳои тамоси атрофи онҳо қисми ин зарраҳои фарсудашавиро дар сатҳ нигоҳ дошта, ба инкишофи қабати пайвастатари соиш мусоидат мекунанд.

Аммо вақте дар суръат ва ҳарорати баланд платформаҳо пароканда мешаванд, устувории ин қабати миёнарави пайваста кам шуда, пораҳои калонтар канда мешаванд ва кандашавӣ суръат мегирад.

Аҳамияти назорати таҷрибаи параллелӣ дар 40 km/h

Таҳқиқот ба ҷои пешниҳоди танҳо як каҷ, дар 40 km/h ҳам қаторҳои вақтӣ ва ҳам арзишҳои миёна, инҳирофи стандартӣ, минимум ва максимуми ду таҷрибаи параллелиро муқоиса кардааст. Ин назорат тасдиқ мекунад, ки дастгоҳи таҷриба метавонад дар як шароит рафтори умумии соиши монандро ба вуҷуд оварад.

Бо вуҷуди ин, барои ҳамаи шароити суръат омори таҷрибаҳои параллелӣ бо ҳамин дараҷаи тафсил нашр нашудааст. Илова бар ин, барои таҳлили баъдӣ ба ҷои миёнаи ду таҷриба маълумоти таҷрибаи охирин интихоб шудааст. Аз ин рӯ, таҳқиқот барои механизм ва тамоюл далели қавии визуалӣ пешниҳод мекунад, аммо барои ҳамаи суръатҳо таҳлили ҳамаҷонибаи номуайянии оморӣ пешниҳод намекунад.

Паёми асосии муҳандисии таҳқиқот

Паёми асосии тарҳии таҳқиқот танҳо “истифодаи нахи пӯлоди қавитар” нест. Нуктаи асосӣ он аст, ки хусусиятҳои нахи пӯлод, аз ҷумла:

• дарозӣ,
• диаметр,
• таносуби ҳаҷмӣ/миқдор,
• мустаҳкамии кашишӣ,
• тарзи нигоҳдорӣ дар матритса

метавонанд ба он таъсир расонанд, ки платформаҳои тамос дар ҳарорати баланд то чӣ муддат устувор мемонанд.

Муаллифон пешниҳод мекунанд, ки дар оянда бо тағйир додани систематикии параметрҳои нахҳои пӯлод фаъолияти тормоз оптимизатсия карда шавад. Аммо таҳқиқоти ҷорӣ танҳо як таркиби муайяни пухтарасидаи кафшаки HFC-ро санҷидааст ва аз ин рӯ муайян намекунад, ки кадом омезиши нахҳо оптималӣ аст.

Маҳдудиятҳои илмӣ

• Танҳо як маводи мавҷудаи кафшаки композитии тормоз таҳқиқ шудааст.
• Кафшаки назоратии бе нахи пӯлод вуҷуд надорад.
• Таносуб, диаметр ё дарозии нахҳои пӯлод ҳамчун омили таҷрибавӣ тағйир дода нашудааст.
• Таъсири инфиродии нахи пӯлод, графит, пайвандак ва дигар пуркунандаҳо пурра ҷудо карда нашудааст.
• Озмоиш дар дастгоҳи хурди соиши намуна–диск гузаронида шудааст; он системаи пуррамиқёси тормози қатораи боркаш нест.
• Ҳарорати интерфейси соиш бевосита чен карда нашудааст.
• Ҳарчанд ҳар шароит ду маротиба такрор шудааст, дар таҳлили муфассали натиҷаҳо маълумоти таҷрибаи охирин истифода шудааст.
• Шароити болотар аз 100 km/h ба сабаби осеби ҷиддии сатҳ санҷида нашудааст.
• Истифодабарии дарозмуддат дар хат, борон, ифлосшавӣ ва тағйирёбандаҳои муҳитӣ омӯхта нашудаанд.

Ёддошт оид ба манбаъ ва усул

Номи пурраи аслии таҳқиқот: Friction and Wear Behavior of General Freight Train Composite Brake Shoes with Reinforced Steel Fibers

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

Тартиби муаллифон: Тартиби дар таҳқиқоти манбаъ додашуда айнан нигоҳ дошта шудааст. Изҳорот дар бораи муаллифи якуми баробар ё саҳми баробар вуҷуд надорад.

Муаллифи масъул: Chun Lu.

Муассисаҳо: School of Mechanical Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu, China; CEIT-Basque Research and Technology Alliance (BRTA), Donostia-San Sebastian, Spain; Tecnun-School of Engineering, Universidad de Navarra, Donostia-San Sebastian, Spain.

Маҷалла: Machines. Ношир: MDPI, Basel, Switzerland. Ҷилд: 14. Рақами мақола: 573. Сол: 2026.

DOI: 10.3390/machines14050573

Пайванди расмии нашр: https://doi.org/10.3390/machines14050573

Раванди нашр: Таҳқиқот 26 марти 2026 қабул шудааст, 15 майи 2026 бозбинӣ шудааст, 19 майи 2026 пазируфта шудааст ва 21 майи 2026 нашр шудааст.

Муҳаррирони академӣ: Yougang Sun, Jingsong Zhou ва Kai Zhou.

Навъи манбаъ ва ҳолати тақриз: Ин мақолаи таҷрибавии тақризшудаест, ки дар маҷаллаи Machines нашр шудааст. Усули асосии таҳқиқот таҷрибаҳои тормозгирии пайваста дар дастгоҳи назоратшавандаи соишу фарсудашавӣ, тавсифи мавод/сатҳ, таҳлили микроосеб ва таҳлили топографии 3B мебошад.

Литсензия: Creative Commons Attribution (CC BY). Таҳқиқот дастрасии кушода дорад.

Маблағгузорӣ: Аз ҷониби Natural Science Foundation of Sichuan Province бо гранти 2025ZNSFSC0386 ва Fundamental Research Funds for the Central Universities бо гранти 2682025GH009 маблағгузорӣ шудааст.

Дастрасии маълумот: Муаллифон хабар додаанд, ки маълумоти хоми дастгиркунандаи натиҷаҳои мақола бо дархост пешниҳод карда мешавад.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон изҳор мекунанд, ки бархӯрди манфиатҳо вуҷуд надорад.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия Chun Lu ва José Manuel Martínez-Esnaola; усул Chun Lu ва Hengxi Wang; нармафзор Hengxi Wang ва Xin Zhang; тасдиқ Chun Lu, Hengxi Wang ва Xin Zhang; таҳлили формалӣ Hengxi Wang ва Jiazheng Song; таҳқиқ Hengxi Wang; захираҳо Chun Lu; куратсияи маълумот Hengxi Wang ва Guansong Chen; тарҳи аввал Hengxi Wang; бозбинӣ ва таҳрир Chun Lu ва José Manuel Martínez-Esnaola; визуализатсия Hengxi Wang ва Xin Zhang; назорат, идоракунии лоиҳа ва гирифтани маблағгузорӣ Chun Lu — ҳамин тавр гузориш шудааст.

Маҳдудияти мазмуни илмӣ: Хусусиятҳои мавод, шароити таҷриба, морфологияи сатҳ, механизми фарсудашавӣ ва натиҷаҳои илмӣ дар ин маводи Verianla танҳо ба таҳқиқоти баррасишуда асос ёфтаанд. Аз манбаъҳои беруна натиҷаи нави трибологӣ ё маълумоти фаъолияти тормоз илова нашудааст.

Маҳдудияти миқёс: Таҳқиқот озмоиши воқеии пуррамиқёси тормози қатораи боркаш нест. Диски озмоишии маводи чарх бо диаметри 130 mm ва намунаҳои хурди кафшаки композитӣ истифода шудаанд. Аз ин рӯ, суръатҳои таҷрибавӣ набояд ҳамчун ҳадди бехатарии мустақим барои суръатҳои воқеии истифодабарии қатор интиқол дода шаванд.

Маҳдудияти ченкунии ҳарорат: Ҳарорат на бевосита дар интерфейси соиш, балки 3 mm дар дохили сатҳ чен карда шудааст. Муаллифон мегӯянд, ки таъхири гармӣ, вақти ҷавобии сенсор ва талафи гармӣ метавонанд бо ҳарорати воқеии интерфейс фарқ ба вуҷуд оранд.

Маҳдудияти ҷудокунии мавод: Кафшаки тормоз композити мураккабест, ки дар баробари нахи пӯлод графит, пайвандак, боксит, шпати калийдор ва дигар ҷузъҳоро дар бар мегирад. Гарчанде дар таҳқиқот байни тағйироти морфологии нахҳои пӯлод ва рафтори тормоз робитаи механикӣ муқаррар шудааст, таъсири мустақили ҷузъҳои дигар ба таври таҷрибавӣ ҷудо карда нашудааст.

Маҳдудияти такроршавандагӣ: Ҳар як шароити озмоиш бо ду таҷрибаи параллелӣ такрор шудааст. Дар мисоли 40 km/h гузориш шудааст, ки ду таҷриба мувофиқати хуб доранд, аммо барои таҳлили муфассали баъдӣ маълумоти таҷрибаи охирин истифода шудааст; барои ҳамаи сатҳҳои суръат таҳлили ҳамаҷонибаи номуайянӣ ё санҷиши гипотеза пешниҳод нашудааст.

Маҳдудияти натиҷаи асосӣ: Бадшавии ҷиддии коэффисиенти соиш ва афзоиши фарсудашавӣ, ки дар шароити 100 km/h гузориш шудааст, барои кафшаки мавҷудаи HFC, геометрияи намунаи озмоишӣ, қувваи тормозии 8 kN ва шароити 500 s тормозгирии пайвастаи ҳамин таҳқиқот эътибор дорад. Натиҷа худ ба худ барои шабакаҳои умумии роҳи оҳан меъёри суръати истифодабарӣ эҷод намекунад.