铁路车辆盘形制动尖叫噪声的有限元分析

为降低铁路车辆盘形制动尖叫噪声,应用全模型直接复特征值分析方法研究制动系统的运动稳定性。使用NASTRAN有限元软件建立了包括制动盘、闸片、闸片托、制动杠杆和杠杆托等部件的全尺寸铁路车辆盘形制动系统有限元模型。在模型中,制动摩擦面间的法向力用线性弹簧力表示,摩擦力取为线性弹簧力与摩擦系数的乘积。应用Hess方法解有限元系统特征方程的特征根,根据特征根实部的正负,判断制动系统发生制动尖叫噪声的趋势。计算结果表明,摩擦系数、制动盘转动方向以及闸片托的厚度对制动尖叫噪声都会产生重要影响,可以通过优化制动系统闸片托的厚度来抑制制动尖叫噪声。     

基于复特征值法的闸瓦参数对制动尖叫噪声影响的分析

利用ABAQUS建立了踏面基础制动装置的有限元模型,运用有限元法预测制动尖叫噪声的发生趋势。通过改变摩擦系数、闸瓦摩擦体和瓦背的杨氏模量来分析其对制动尖叫噪声发生趋势的影响。研究表明:摩擦系数对制动尖叫噪声有重要影响,可通过降低摩擦体与踏面间的摩擦系数来减少制动尖叫噪声;为抑制制动尖叫噪声产生,在不影响制动性能的前提下,闸瓦摩擦体可选用杨氏模量较大的材料,闸瓦瓦背可选用杨氏模量较小的材料。     

一种有效降低闸片制动温度和制动噪声的新途径

通过对摩擦制动温度及制动噪声的理论研究,调整摩擦材料配方和工艺,成功研制了一种新型微孔性复合闸片,这种闸片具有微孔型结构,且微孔为通孔,可以有效解决散热问题,从而降低制动温度,制动盘无热斑、龟裂和剥落等损伤现象,同时降低制动噪声,磨耗优于进口闸片,减少了对空气中粉尘的排放,更有利于环保。     

动车组粉末冶金闸片研制

根据动车组制动系统对闸片的要求,研制动车组粉末冶金闸片.动车组制动系统要求闸片应具有耐磨、耐热及摩擦系数稳定等性能.因此研制的闸片:摩擦材料以铜基为主要成分,含有铁、二硫化钼、镍、钨、石墨及其他化学成分,通过材料选配,用正交设计方法优化得到各化学成分的含量;采用弹性结构;运用粉末冶金摩擦材料生产工艺进行生产.1:1制动台架试验结果表明:闸片摩擦系数稳定,制动盘温升不超过500℃,磨耗量小于0.35 cm3·MJ-1,对制动盘无不良损伤现象,闸片的各项性能指标优良,符合UIC标准,能够满足动车组制动系统的技术要求;闸片的成本优势比较明显,可以批量生产.     

动车组粉末冶金闸片摩擦性能试验研究

对批量运用的3种进口和国产粉末冶金闸片的摩擦性能进行对比试验,并对测得的平均摩擦系数进行分析研究,发现闸片压力、制动初速度和初始温度会对闸片的摩擦系数产生影响。根据该研究成果,在评价某种闸片性能优劣时,可以重点考核其在低压力、低速和高温初始条件下摩擦系数的稳定性。最终,挑选闸片A作为装车闸片,该闸片完成60万km载客运用考核后,制动盘摩擦面没有出现热斑、划伤、热裂纹等不良现象,闸片摩擦块状态良好,没有出现掉块等异常现象,证明该闸片可以满足250 km/h动车组使用要求。研究成果可以为今后修订闸片标准提供参考。     

基于转矩测量轮对的制动摩擦系数测试方法研究

对于高速运营的动车组,制动盘和闸片的摩擦系数是影响制动能力的重要参数。采用在轮轴布置应变桥的方法,可以在动态中对拖车和动车摩擦系数进行测量。在动车组试验中应用此法进行测试,分析制动摩擦系数下降的规律,验证了方法可行性。     

不同工况对制动闸片摩擦性能的影响

针对高速列车制动系统运行条件,采用1︰1制动动力试验台模拟低温造雪环境,进行不同制动压力和不同制动初速度下有无残砂或制动盘有碎屑的紧急制动试验,以及低温造雪环境下初速度250km/h不同制动低压力的持续制动试验。测试闸片的平均摩擦系数和制动过程中盘面的最高温度,并观察制动盘和闸片的表面状态。结果表明,紧急制动不同工况下,闸片的平均摩擦系数随着制动压力和制动初速度的升高呈曲折升高趋势,盘面最高温度也不断升高并在初速度160 km/h时趋于一致;无残砂工况下,连续致密的摩擦膜在制动初速度80km/h时形成,有残砂或制动盘有碎屑工况下在制动初速度120km/h时形成。低压持续制动时,闸片平均摩擦系数和制动盘表面温度受接触面带冰膜的摩擦膜影响。     

高寒动车组粉末冶金闸片研制

针对冬季冰雪天气CRH380B型高寒动车组制动盘易发生划伤的实际情况,对制动盘异常划伤原因进行研究,优化闸片结构,设计出适用于冬季的大间隙粉末冶金闸片。干燥及冰雪工况的1∶1制动动力试验结果显示,新研制闸片瞬时摩擦系数平稳、平均摩擦系数符合既有车辆要求,与其对偶的制动盘摩擦面状态良好;装有大间隙粉末冶金闸片的整车紧急制动试验结果显示,制动初速度200 km/h纯空气紧急制动距离为1 525 m,小于2 000 m评价指标要求,制动初速度300 km/h纯空气紧急制动距离为3 711 m,小于3 800 m评价指标要求;正线载客运营结果表明,大间隙粉末冶金闸片对改善高寒地区冬季动车组运营中出现的制动盘异常划伤问题有较好的效果。     

高速动车组制动摩擦副匹配性试验研究

随着越来越多的高速动车组闸片和制动盘投入使用,新开发的闸片和制动盘构成的摩擦副是否匹配,成为一个亟待解决的问题。采用1∶1制动动力试验台对高速动车组制动摩擦副在同种工况下的摩擦性能进行了对比测试研究,比较了3种工况下,同一闸片与不同制动盘匹配摩擦性能的差异。利用统计学分析方法对测试的摩擦系数进行了详细分析,指出两种摩擦副的匹配性优劣以及是否可以互换。本文的研究方法对于分析制动摩擦副匹配性提供了借鉴。     

高速列车铝基复合材料制动盘及其闸片的研制

采用移动坩埚式喷射共沉积技术及其装置以及大型环件楔形压制致密化技术成功地制备了高速列车用Al-20%Si/SiCp复合材料制动盘,通过自行研制的MM-1000摩擦磨损试验机,探索出了与之配副的摩擦材料配方,采用共混改性及二次压制技术制备出了制动盘用半金属树脂基复合材料闸片。制动盘及其闸片进行了1:1台架实验,试验模拟轴重21t、制动最高时速200km。实验结果表明:摩擦系数基本上在0.35￣0.38之间;闸片磨耗量为0.18 g/MJ;制动曲线平稳;制动过程无火花、烟尘、气味等。表明在紧急制动(干态)、常用制动(干态)、常用制动(加水)、坡道和静摩擦等方面均达到了很好的效果,基本上达到了装车试运用的要求。