闸片结构对制动盘温度场及热应力场的影响

制动盘表面温度和应力的分布关系到制动盘的寿命,而制动闸片的结构是影响制动盘表面温度和应力的关键因素。利用有限元软件,建立了闸片结构与制动盘温度场及热应力场分布的关系,并提出了与闸片结构和摩擦功率密切相关的结构因子的概念,摩擦面积和摩擦速度增加都将增加结构因子。模拟计算表明,随结构因子的增加,表面温度及热应力增加,结构因子的波动程度决定了热应力。减小结构因子变化的范围则可改善制动盘热应力的分布。结构因子的提出为改善制动盘温度场及应力场提供了参考依据,对闸片结构的设计具有指导意义。     

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。     

弹性盘型制动闸片装置振动特性研究

设计了一种新型的具有弹性的盘型制动闸片装置,建立了低速的轨道车辆弹性盘型制动的数学模型,与无弹性的制动闸片进行了单轴制动特性的动态仿真比较。仿真结果表明,具有弹性的闸片制动时同样能够保证车辆的制动性能;在制动盘或闸片摩擦面有缺陷时,弹性闸片能有效降低闸片与制动盘间摩擦力引起的振动。该设计为盘型制动系统的设计及分析提供了新的思路。     

接触面积和接触方式对制动盘温度场的影响

摩擦块的接触面积和接触方式影响制动盘温度分布及峰值温度,温度场又是决定制动盘服役寿命的重要因素。利用ADINA有限元软件,针对设计的两种接触方式的三角形摩擦块与制动盘组成的摩擦副,数值模拟制动压力0.7MPa、制动速度200km/h工况下,接触面积对制动盘温度场的影响。结果表明,随接触面积的减小,峰值温度时刻与制动结束时的盘面温度小幅度升高。接触方式的不同,会导致盘面温度分布和峰值温度的差别。中间接触方式的接触弧长度长,盘面高温区集中在中部,温度高,径向温度梯度大。两侧接触方式位于两侧的摩擦区生热,利于向盘中部无摩擦区的热传导,使盘面温度均匀程度提高。     

制动初速对铜基粉末冶金制动闸片摩擦性能的影响

用MM-1000摩擦磨损试验机测试了不同制动初速对铜基粉末冶金制动闸片摩擦性能,探讨了不同制动初速对制动闸片摩擦性能的影响规律与机理.测试数据表明,在不同制动初速条件下,闸片具有高而稳定的摩擦因数和良好的制动性能.     

关于提高制动盘镟修质量的研究

东日本铁路公司郡山综合车辆中心根据经过镟修的制动盘导致制动闸片磨耗量增加的现象,深入开展分析、调查,结果了解到经该中心镟修(削正)了的制动盘其表面粗糙度比新品制动盘大些。而且,经过现车上制动闸片磨耗量调查,得知制动盘表面粗糙度越高,闸片的磨耗量越大。介绍了为减轻闸片磨耗所采取的措施以及降低镟修制动盘表面粗糙度的研究成果。     

高速列车用浮动式制动闸片的研制

利用粉末冶金方法制备了高速列车用铜基闸片材料,通过优化既有制动闸片结构,研制出浮动式结构制动闸片,并测试了其物理力学性能和摩擦磨损性能,研究结果表明:该浮动式制动闸片结构可靠,摩擦性能稳定,磨耗量小,可满足350 km/h及以上高速列车的制动要求。     

悬挂式单轨车辆制动盘模态分析

由于制动盘制动时产生的振动会造成制动噪声和闸片与制动盘之间的接触不均匀,因此研究制动盘的振动特性对于分析整个制动系统的工作性能具有重要的意义。以日本千叶县0系悬挂式单轨车辆为基础,建立制动盘以及制动闸片的实体模型,进行了自由模态和约束模态的有限元分析,得到了制动盘和制动闸片的前8阶固有频率,分析了两者的振动特性,为制动系统未来的优化和改进提供了理论依据。     

高速动车组制动夹钳单元闸片间隙标准探讨

从高速动车组制动夹钳单元的构造原理、工作行程、装配关系等方面对制动闸片与制动盘之间的间隙标准进行了探讨,通过三级修期间遇到的实际问题,将理论标准与实际闸片间隙进行比对,提出了适合检修执行的闸片间隙标准。     

聚合材料闸片和金属陶瓷闸片的摩擦磨损特性

为了实现快速列车的安全性和必需的制动有效性,必须要有适用的机车车辆运行和停车的控制系统。美国、俄罗斯,特别是英国等国家列车运行的长期经验在这方面有了长足的进步。这些国家大多数的客车和货车都安装了盘式制动装置。所以对准许用于制造盘式制动装置闸片的摩擦材料进行评估是合适的。此类制动闸片首先是用于最高速度为160 km/h及更高速度的快速旅客列车的。各家厂商用聚合材料和金属陶瓷材料制造盘式制动闸片也有很大的兴趣。所进行的无石棉合成聚合物车辆制动闸片的台架试验表明,这种闸片具有很好的摩擦性能、耐磨性能以及运行的安全性,所以建议在运行速度为160 km/h以下的旅客列车上进行运行试验。根据台架试验的结果,金属陶瓷制动闸片也能符合对该种产品提出的要求,包括摩擦因数、耐磨性和阻燃性、在运行速度达220 km/h的情况下与钢制制动盘摩擦表面的相互作用性。因此,建议在运行速度达220 km/h的情况下将这种闸片装在旅客列车上进行运行试验。     

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。     

高速动车组制动摩擦副的仿真分析

基于ABAQUS6.10非线性有限元软件建立高速列车轮装制动盘摩擦副生热有限元模型。根据高速列车运用的实际情况施行热交换边界条件。计算了380km/h列车在紧急制动过程的温度场、应力场分布情况。仿真结果表明,一次紧急制动,制动盘磨擦升温最高可达795℃,且高温区域集中在制动盘摩擦表面的中部区域,应力最大值达到450MPa,在所选铸钢材料的强度限制范围内,满足高速列车制动基本技术条件要求。     

使用涡流制动的高速动车组制动力匹配分析研究

分析了在高速动车组制动系统中增加线性涡流制动后,涡流制动力和空气制动力的分配原则。接着讨论了基于试验数据建立钢轨温升和闸片磨耗数学模型的方法。基于经验公式以减少钢轨温升和减少闸片磨耗为目标,提出一种分配涡流制动力和空气制动力的优化控制策略。通过优化计算,给出了涡流制动力和空气制动力的分配关系。     

盘形制动装置在广州地铁车辆上的应用

介绍了广州地铁不同线路车辆所用的盘形制动装置,包括制动盘、制动闸片和制动夹钳,从安装方式、结构和性能进行说明和比较。最后对其应用情况进行介绍,并提出盘形制动装置应用的建议。     

高速列车制动盘残余应力数值仿真及试验验证

通过建立极坐标下热应力平衡方程,求解得到制动盘热应力表达式;采用有限元分析法对初速度为270 km/h的高速列车合金锻钢制动盘紧急制动工况后的残余应力进行数值模拟分析。结果表明,较大的残余拉应力分布在摩擦面上,随厚度方向逐渐减小,最大残余应力值542 MPa,且在摩擦环内应力分布并不均匀。用X射线应力测定仪对制动盘摩擦环的残余应力进行测定,试验测得最大残余应力值为348.4 MPa。仿真结果和试验结果相差35.7%,结果虽相差较大,但变化趋势基本一致,且合乎实际。理论仿真结果能直接用于制动盘疲劳裂纹扩展评定和寿命预测。     

300 km/h动力分散电动车组制动方式研究

对我国将要研制的 3 0 0km/h电动车组中制动方式进行了分析论证。在“先锋号”和“中华之星”高速动车组研制的基础上 ,通过理论计算及比较 ,提出了较为合理的制动方式 :动车采用合金锻钢轮装制动盘 电阻制动 再生制动 ,拖车采用合金锻钢轮装制动盘 盘形涡流制动。这样的配置可减轻制动盘和闸片的负荷 ,制动装置的制动能力得到很大提高 ,满足 3 0 0km/h电动车组所需的制动力以及制动距离的技术条件     

高速动车组用弹性结构制动闸片的研制

通过对制动闸片配方设计和结构优化,研制出新型弹性结构制动闸片,并测试了其物理力学性能和摩擦磨损性能。试验结果表明:该制动闸片平均摩擦因数高,力学性能良好,安全可靠性较高,使用寿命长,可满足300km/h动车组的摩擦磨损制动性能要求。     

基于有限元法的动车组制动盘制动能力分析

采用ANSYS10.0有限元软件,建立了制动盘三维对称循环有限元模型,对不同制动初速度、减速度和载重条件下,紧急制动过程中的三维瞬态温度场和热应力场进行仿真和分析,得出了给定条件下制动盘温度、应力情况,并从制动盘所能承受的最高温度和最大应力两方面分析了其制动能力.