高速列车盘形制动器热-结构耦合方法研究

盘形制动器热负荷计算是高速列车制动盘研发设计的关键环节,其计算结果是列车运行参数配置的依据。开发合适的计算方法建立计算精度高、工况适用性广的热-结构耦合计算模型是盘形制动器热负荷计算的关键问题。针对动车组用轴装制动盘制动过程,充分考虑制动闸片和制动盘的几何特性、运动特性和载荷工况,提出位移梯度循环法,基于ABAQUS软件建立盘形制动器摩擦副三维瞬态传热有限元模型,运用位移梯度循环法推导出热流加载式,用以计算制动过程中产生的摩擦热流,解决摩擦作用沿制动盘周向差异造成的耦合结果偏差。运用位移梯度循环法对制动盘进行热-结构耦合分析,并将仿真结果与试验数据、现场调研成果进行对比,通过仿真与试验结果的峰值温度误差率、相关性系数等统计学指标及现场调研观测结果评定该模型的计算精度及工况适用性。研究结果表明：基于位移梯度循环法的热-结构耦合模型可有效模拟制动盘在制动过程中温度变化规律且具有良好的重复性与稳定性,结构场分析出的制动盘热裂纹失效易发位置与该型号制动盘装车运用情况相符。研究成果可有效模拟高速列车在制动时制动盘的热-结构耦合过程,尤其在大轴重下的持续制动或间隔制动工况下,制动时间越长,计算精度...     

粉末冶金闸瓦踏面制动仿真计算方法的对比分析

借助Marc有限元软件,采用热-机耦合方法和非热-机耦合方法2种仿真计算方法分析粉末冶金闸瓦踏而制动过程,从仿真计算原理、模型建立、边界条件的设置以及仿真计算结果4个方面对比分析2种仿真计算方法的特点.分析表明,采用热-机耦合方法可以得出制动距离、制动时间、车轮踏面温度变化轨迹等制动关键参数的仿真计算结果,能够比较全面地反映实际制动工况,其计算结果也与制动试验结果比较接近,但不能对车轮热应力场进行计算;采用非热-机耦合方法,仅能对车轮踏而温度场及其热应力场进行仿真,不能完整地再现整个制动过程.仿真计算方法的选择需要根据实际研究要求确定.     

基于摩擦功率法的列车制动盘瞬态温度场分析

针对在已有的制动盘瞬态温度场模拟中,摩擦表面摩擦生热热流密度的计算没有考虑摩擦热流在摩擦面上分布的差异,提出用摩擦功率法及摩擦副周向接触长度确定制动盘摩擦面摩擦生热热流密度的方法。根据温度场分析时的载荷和边界条件,建立制动初速200 km.h-1条件下列车紧急制动过程中制动盘瞬态温度场的有限元模型并进行数值分析,结果表明:在制动过程中,制动盘高温区域集中在制动盘摩擦半径至外径区域,温度最高可达289.9℃;摩擦热流对盘体内径附近区域的影响较小;能反映出制动盘和闸片周向接触长度径向分布对制动盘表面温度场分布产生的影响。     

城际快速列车铸钢制动盘三维瞬态温度场和应力场仿真分析

为了新型城际动车组铸钢材料制动盘能满足热容量要求,建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,考虑弹性模量、热导率、热膨胀系数和比热容等材料参数随温度变化的影响。采用间接耦合方法,利用有限元分析软件ANSYS,仿真不同制动初速度下连续两次紧急制动时制动盘摩擦热负荷产生的瞬时温度场及热应力分布。仿真结果表明:不同制动初速度下温度变化规律相似,但初速度高的温升高;制动盘摩擦升温最高为388.615℃,最大热应力为598.14MPa,通过比较,远低于铸钢材料许用温度和许用应力,能满足新型城际动车组的运行要求;铸钢制动盘是一种较为理想的制动材料,为结构设计与选材提供了理论依据。     

高速机车轴盘制动装置温度场分析

通过计算接触面热阻、间隙导热系数和表面换热系数,在ANSYS里建立三维模型,比较真实地模拟了机车轴盘制动装置制动过程的热量传递.分析了其温度场和热应力分布,并讨论了相关参数对盘毂与外空心轴过盈面温度和温度梯度的影响,结果表明:紧急制动时,制动盘最高温度在制动53 s时刻,而最大热应力出现在17 s时刻,最大热应力值为432 MPa,小于制动盘许用应力;可以采取增大制动盘和盘毂间隙来增大热阻,减小温度梯度对过盈配合的影响.     

基于兰新线长大坡道动车组制动盘热仿真分析

制动盘是动车组制动系统的关键部件。电制动发挥异常时,在长大坡道线路上运营动车组对制动盘热负荷是一个严峻考验,因此研究动车组制动盘在长大坡道服役时温升情况对于分析整个制动系统的可靠性及安全性具有重要的意义。基于CRH5G动车组制动盘在兰新线军马场站-民乐站长大坡道线路上运用实际情况,建立了制动盘的三维模型及有限元网格模型,进行了军马场站-民乐站长大坡道调速制动及进站停车制动状态下的有限元热分析和试验验证。理论仿真结果得到了制动盘在长大坡道上最高温升为629℃,在室内1:1制动动力实验台上对相同工况进行试验验证,室内台架试验结果的最高温度为576℃,均高于UIC541-3-2010规定550℃的正常最大工作温度。为了提高动车组制动盘及闸片使用可靠性,建议在电制动异常情况下对动车组在长大坡道线路上的限速运营进行研究。     

铝合金和锻钢制动盘摩擦面热损伤研究

热斑和热裂纹是钢铁制动盘摩擦面在服役过程中普遍存在的热损伤现象.本文采用热一机耦合模拟计算和理论分析相结合的方法,对铝合金和锻钢制动盘的摩擦面热损伤进行比较,研究材料性能对摩擦面热损伤的影响.研究表明,在相同的制动条件下,铝合金制动盘的摩擦面热损伤明显比锻钢制动盘轻,铝合金低的弹性模量和良好的导热性能使铝合金制动盘摩擦面无热裂纹、少热斑甚至无热斑.     

盘形制动温度及受热变形的计算

介绍一种可求出制动摩擦面温度及法向热变形量的数学模型，同时考虑了摩擦力产生的热流随时间和沿径向的变化情况。模型预测结果与试验数据相吻合，证明制动盘原有表面热变形对接触面的影响可以忽略不计。     

高速轮轨列车制动盘热应力有限元研究

盘式摩擦制动器在高速轮轨列车上有着广泛的应用。但该制动器在制动过程中因制动盘温度的急剧上升,将使制动性能降低,甚至有可能导致制动盘失效,因此制动盘温度和应力分布对制动盘的寿命及制动性能有着重大影响。本文采用有限元方法对高速轮轨列车制动盘的瞬态温度场和热应力进行了分析研究。根据制动盘制动原理和传热原理,确定了温度场和热应力有限元分析中的载荷、边界条件、加载过程和模拟工况,通过对蠕铁、25Cr2Mo1V和35CrMo 3种制动盘材料在相同结构、相同制动过程条件下的热应力分析,对不同材料制动盘热应力的影响进行了考查和热特性的分析对比,为制动盘的设计和优化提供了依据。     

基于流场分析的列车轮盘制动温度场仿真

针对列车轮盘制动,建立了制动盘、车轮和车轴(轮盘)的几何模型,并根据不同区域的温度分布特点划分了疏密不同的有限元网格。根据列车的减速制动、进站停止、加速启动和匀速运行4种不同运行状态,建立了轮盘的热边界条件。采用均布热源法计算制动过程中输入制动盘面摩擦接触区的热流密度。在不同列车运行速度下,利用CFD软件对轮盘附近的流场进行稳态计算,进而获得不同速度下轮盘各表面对流换热系数的平均值,并利用最小二乘法拟合出平均对流换热系数与速度的函数关系。最后针对国内某一地铁线路,计算了连续两次紧急制动和经过10个车站的模拟运营制动(纯空气)两种工况下的轮盘温度场,得到了最高温度点的温度值随时间的变化曲线。     

牵引供电系统电磁影响的仿真计算及防护措施

牵引供电系统主要通过阻性耦合、感性耦合和容性耦合等3种耦合机制对邻近铁路的通信线路、油气管道、油库产生影响.本文探讨了3种耦合产生的机理,并给出了3种耦合的计算方法.对如何减小牵引供电系统对通信线路、油气管道、油库产生的干扰,提出了具体可行的防护措施.     

地铁车辆TD挠性联轴器与鼓形齿联轴器对比分析

对地铁车辆传动装置采用的2种联轴器——TD挠性联轴器与鼓形齿联轴器进行了对比分析,重点对TD挠性联轴器的关键元件进行了运动学、强度分析,指出对TD挠性联轴器加强前期研究的必要性。     

机车电缆的抗电磁干扰性研究

从2根平行导线的干扰机理着手,建立试验参考模型,对3种常用电缆和屏蔽层地线不同端接方式分别进行测试。通过对测试数据的详细分析,得出各种电缆的抗干扰性能,为机车电缆的合理选择提供依据。同时提出了机车上电子装置布线应该遵循的一般原则。     

列车虚拟编组技术的研究现状及发展

基于车车无线通信的列车虚拟编组技术能够根据轨道交通客流的时空变化灵活精准地匹配运力,改善运输服务质量,提升运力使用效能。首先介绍虚拟编组技术的发展历程,其次阐述列车虚拟编组关键技术以及基于虚拟编组技术的灵活运力调整策略,然后整理分析国内外虚拟编组技术在运行控制、通信、运输组织3个方面的研究成果,最后指出从系统的角度研究虚拟编组相关技术的必要性。     

电磁兼容在电力机车布线中的设计

电磁兼容性对于整个机车布线的设计已成为一个重要的问题，简单介绍了电磁兼容的基本原理，并就电力机车布线中的电磁兼容性原则进行了探讨和阐述。对国内外现有机车电磁兼容的设计进行了分析，比较得出如何在机车布线中消除电磁干扰的建议。     

一种铁路车桥耦合振动三维仿真的实现

利用ANSYS用户可编程接口技术,设计了一种轮轨动力接触单元。结合列车和下部结构形成三维车桥墩空间耦合振动模型。以大石河大桥为例进行了仿真分析,再现了货车通过时该桥的横向振动特性。     

悬挂式单轨车桥耦合动力分析

为研究悬挂式单轨运营过程中桥梁和车辆的动力响应变化规律,以某悬挂式单轨双线7跨30m简支梁方案为工程背景,运用通用有限元软件ANSYS建立桥梁有限元模型,分析桥梁的动力特性;然后在多体动力学软件SIMPACK中建立车桥耦合动力学模型,研究双线列车以运营速度对开通过桥梁时桥梁和车辆的动力响应,并分析轮胎刚度和列车编组对桥梁和列车动力性能的影响。分析结果表明:双线列车以65km/h的速度对开通过桥梁时,桥梁跨中的整体横向位移响应最大值为19.03mm,表明桥墩横向刚度较小;轮胎刚度对车桥系统的加速度响应有显著影响;3辆车编组过桥时,桥梁的竖向和横向响应值明显比1辆车编组大,因此,在车桥耦合动力仿真分析时,必须考虑列车编组对车桥系统动力响应的影响。     

郑州地铁架修车钩气路系统故障分析

研究郑州地铁1号线一期全自动车钩在对接试验时遇到的二位五通阀漏气故障,明确故障现象及特点,对调二位五通阀各部件,逐一验证,确认故障具体位置,对更换后的部件进行试验验证,最终确认故障点,提出处理意见,为列车架修出现的类似故障提供处理思路。     

磁浮列车模块的机械耦合分析

在EMS型磁浮列车模块结构中,由于位移传感器与电磁力等效作用点偏移一定距离,传感器检测的位移信号并不是所要控制的电磁铁位移值,传感器信号之间具有耦合关系。本文对这种耦合关系进行了定性和定量分析,以青城山示范线磁浮车为例,计算和分析了不同情况下的耦合强度,提出了降低耦合的方法,为控制系统的设计提供了依据。     

27t轴重货车车—桥耦合响应分析

利用车—桥耦合计算模型,从静力和动力两个方面分析了27t轴重货车在既有线运行时车辆和桥梁的耦合响应特性进行了分析。结果表明27t轴重货车具有较好的动力学性能;在充分考虑车辆运行状态和桥梁安全储备的基础上,需对既有桥梁,特别是小跨度桥梁等设备状态进行必要的评估和监测,以确保27t轴重货车开行的安全性。