风电盘式制动器制动闸片磨粒磨损仿真分析

针对风电制动器制动过程中制动闸片产生的摩擦磨损,借助有限元方法对制动过程中制动闸片的磨粒磨损进行有限元仿真.将制动盘/闸片相互作用的磨粒磨损过程简化为磨粒压入、滑移、卸载三个阶段,并根据磨损机理的不同将磨粒分为划擦型磨粒和刻划型磨粒.借助Rabinowicz单磨粒磨损模型分别推导出制动盘/闸片磨损过程中磨损量和划擦力的计算模型,并基于ABAQUS有限元软件分别对划擦型磨粒和刻划型磨粒制动过程中产生的磨粒磨损进行有限元仿真分析验证单磨粒磨损量和划擦力计算方法.     

铁路盘型制动噪声机理及其控制方法

为了研究铁路盘型制动噪声的发生规律及其影响因素，测量了列车运行过程中各种制动工况条件下盘型制动器的摩擦噪声，获得了列车盘形制动摩擦噪声的发生规律；基于模态耦合引起制动摩擦噪声的机理，使用试验测得的闸片和制动盘之间的摩擦系数，建立了由制动盘、闸片、闸片托、制动杠杆和销等组成的全尺寸盘型制动系统摩擦噪声有限元预测模型，研究了铁路盘型制动噪声的影响因素. 试验结果表明:盘型制动摩擦噪声的特征频率为256.78、3904.07 Hz和4320.38 Hz；在特定摩擦副的摩擦性能下，当制动缸推力为10.1 kN和12.3 kN时，盘型制动器最容易产生摩擦噪声，模型预测结果与实测摩擦噪声比较一致；制动闸片的弹性模量对盘型制动噪声有重要的影响，合理的闸片弹性模量有助于抑制制动摩擦噪声.      

优化结构闸片对制动盘温度及热应力的影响

为了研究列车制动产生摩擦热对制动盘的耐热疲劳性能的影响,分析了摩擦热流分布与闸片结构的关系,提出一种优化闸片摩擦块固定位置,达到改善制动盘摩擦热分布的方法,采用有限元软件ABAQUS对优化前后的闸片制动过程进行了数值模拟,结果表明:与闸片优化前相比,闸片优化后制动盘最高温度和热应力分别下降的17％和23％,沿制动盘径向分布更均匀.     

兆瓦级风电制动器热-结构耦合仿真研究

针对大兆瓦风电制动器制动过程,考虑制动摩擦副作用区域宽度及其影响下的线速度径向差异,提出速度梯度循环法,对制动过程摩擦副进行热-结构耦合分析.基于ANSYS软件建立制动器摩擦副三维瞬态传热有限元模型,运用速度梯度循环法推导出热流密度的加载式,用以计算制动过程中产生的摩擦热流,对制动区域温度场进行数值模拟.从分析结果表明制动闸片摩擦区域温度分布在制动盘径向呈现弧度明显的等温分布,温度梯度随半径增大而增大.以速度梯度循环法将热分析结果代入结构场对闸片摩擦区域受力及变形进行耦合分析并预估其磨损状况.通过与传统均匀加载方法对比发现使用速度梯度循环法的分析结果与实际更为接近.所提出的分析方法为模拟大尺寸盘式制动器的摩擦制动过程提供参考.     

高寒雨雪气候下高速动车组盘片摩擦副摩擦性能

为了提高高速动车组在低温潮湿气候条件下的运行安全性,模拟-15~20℃雨雪环境,试验研究了高速列车制动系统的摩擦磨损性能以及制动盘表面划伤、制动力衰退等现象产生的原因.研究结果表明:在高寒雨雪环境下,制动副摩擦因数随着制动压力增加而增大;外来硬质点对摩擦因数的影响与制动初速度有关,当制动初速度低于160 km/h时,摩擦因数随着制动初速度提高而增大,当制动初速度大于等于160 km/h时影响不明显;夹钳被冰雪所覆盖冻结,影响夹钳缓解复位,使制动盘和闸片间隙变小,制动盘与闸片易产生接触碰撞,夹在盘片之间外来硬质点不易排出,加剧制动盘表面划伤;采用每隔7 min进行间隙式1 min低压力连续制动,可以清除制动盘表面冰膜,并能防止整个夹钳被冰雪所覆盖而冻结.     

高速列车盘形制动系统热机耦合特性分析

为了研究热机耦合对高速列车制动系统动力学行为的影响,建立了高速列车制动系统三维瞬态热机耦合有限元模型,进行拖曳制动状态下热机耦合特性的计算与分析;采用ABAQUS/Explicit热-位移瞬态分析法,探讨列车制动过程中的温度分布特性和振动行为,并与忽略热机耦合状态的系统动力学行为进行对比分析. 研究结果表明:制动过程中闸片温度动态变化,且会形成局部高温区导致热斑形成;由于制动盘和闸片发生一定程度弹性翘曲变形,导致闸片温度周向分布和径向分布出现复杂的温度分布特性,在闸片的内外径处和进/出摩擦区域的温度分布差异显著;制动过程中闸片在法向和切向上的振荡程度逐渐减弱,但是总体变形量逐渐增大,位移形变量达到6 μm;热变形主要发生在闸片两侧,闸片在进摩擦区的变形量（35 μm）明显大于出摩擦区处（25 μm）,而闸片的中部出现明显的"凹陷",即随着制动进行,闸片中部区域没有出现明显的热变形;在热机耦合状态下,制动系统振动先增大后降低,整体振动强度比忽略热机耦合时强;界面接触力的波动程度先增大后降低,总体呈上升趋势.      

线膨胀系数对轮盘紧固螺栓力学性能的影响

基于热-机耦合有限元法,针对轮装制动盘结构,建立全六面体精细有限元模型,并对螺栓施加预紧力,通过对制动盘摩擦环施加热流密度的方式模拟制动时的传热过程,分析了螺栓材料线膨胀系数对螺栓温度场、应力场以及轴向力的影响,计算结果表明:线膨胀系数增大可以适当减少材料的应力幅值和轴向力变化幅值,但制动结束后会导致螺栓预紧力下降,应...     

三角转子发动机径向密封片磨损的动态仿真

三角转子发动机一个关键核心技术就是转子的径向密封技术。径向密封片在气缸中的磨损过程,各状态参数随时间而改变。在考虑压力对磨损影响的同时,加入了温度影响因素。利用仿真技术对磨损量进行模拟计算,建立了径向密封片磨损的动态仿真模型,并用UG Grip编写了仿真程序。在此仿真模型基础上进行了数值计算,得到径向密封片磨损量的分布与时间的关系。     

基于响应面法的制动盘表面沟槽几何参数优化设计

制动盘是制动摩擦副的关键部件,频繁的制动导致制动盘表面高温疲劳失效、磨损剧烈.沟槽结构引起摩擦副接触状态的变化,对摩擦特性有重要影响.在制动盘表面设计沟槽结构并进行参数优化.通过响应面法,以沟槽的角度、宽度、密度为设计变量,制动盘表面的最大温度与最大等效应力为响应值,设计试验方案.通过对盘式制动器进行热机耦合有限元仿真,获得样本数据.建立回归模型,绘制等值云图,分析沟槽的角度、宽度、密度之间的交互关系对最大温度值和最大等效应力值的影响.以响应值最小为优化目标,通过罚函数寻优法求解.基于最优解对制动盘模型重构并进行仿真分析,结果发现优化制动盘的最大温度值、最大等效应力值比原模型明显降低,且与预测值较为相近,为制动盘表面结构优化设计提供一种新思路.     

紧急制动工况下电磁式磁轨制动器极靴磨损计算方法

为了预测极靴服务寿命,确保制动可靠,通过磨损过程、制动过程、制动器/钢轨温度场的建模与仿真,计算了高速列车紧急制动过程中电磁式磁轨制动器极靴磨损量;建立了考虑速度与温度的Archard磨损模型和CRH2列车紧急制动过程的动力学模型,计算了电磁式磁轨制动器样机全程参与制动时的空气制动力、电磁制动力、制动减速度、紧急制动能量分配系数、瞬时速度和制动距离等时变参数;分析了紧急制动时电磁式磁轨制动器-钢轨-大气间的热量传递,基于Fluent软件建立了制动器/钢轨的三维温度场模型,根据制动过程时变参数获取温度场热流密度和散热加载条件;针对CRH2列车行驶速度为250km·h-1的紧急制动工况,计算了制动器极靴的磨损量。计算结果表明:在制动过程中,钢轨顶部温度随着与制动器的接触状态变化呈波动变化,在距离有效制动起点1 620m处,钢轨与8号电磁式磁轨制动器接触结束时,温度达到最大值570.76℃;CRH2列车同侧8个制动器极靴底部在制动时间为24.5s时温度达到最大值,从前到后依次为1 022.6℃、1 037.7℃、1 045.3℃、1 052.8℃、1 085.7℃、1 100.9℃、1 109.2℃、1 124.4℃,极靴磨损量从前到后依次为207.4、208.7、210.0、210.7、212.1、213.4、214.4、215.5g。可见,制动器工作会使钢轨产生热量积累,导致列车运行方向后面的电磁式磁轨制动器极靴温度较高,磨损量较大。     

汽车保养中经常被忽视的部件

在汽车例行保养中,容易被忽视的部件有以下几种,应引起重视.一、点火高压线发动机在运转时,点火高压线上有数万伏的高压脉冲电流.由于点火高压线长时间工作在高温、多尘、振动的环境中,不可避免地要发生老化甚至破损.因此,它和火花塞一样,也是需要经常更换的消耗品.二、制动盘(毂)制动盘(毂)与制动蹄片是一对摩擦副,制动蹄片磨损的同时,制动盘(毂)也会有一定的磨损.很多人只注意更换蹄片,却忽略了更换制动盘(毂).一般来说,在制动蹄片更换二三次时,制动盘(毂)也应进行更换.三、轴承一般来说,汽车行驶6万～8万公里,就应全面保养发电机.另外,水泵、转向助力泵、空调压缩机的轴承也应定期检修.     

高速列车制动区段钢轨波磨抑制方法

为研究高速列车制动区段制动结构/轨道结构对轮对-轨道-制动系统摩擦自激振动的影响，首先，结合现场调研，建立CRH3高速列车轮对-轨道-制动系统有限元模型；然后，采用复特征值法研究考虑轮轨粘滑和制动滚滑作用下的轮对-轨道-制动系统的摩擦自激振动特性；进而探究制动结构中表面织构对整个系统摩擦自激振动特性的影响；最后，对轨道结构中扣件参数进行参数化分析，并采用最小二乘法和粒子群算法求得抑制钢轨波磨的扣件参数的最优解.研究结果表明：高速列车在制动区段时，轮轨粘滑和制动滚滑作用导致的轮对-轨道-制动系统摩擦自激振动的主要频率为526.75 Hz，与现场波磨特征频率接近，说明轮对-轨道-制动系统的摩擦自激振动可能是该区段钢轨波磨的主要诱因；采用具有表面织构的闸片或制动盘能有效抑制制动区段的钢轨波磨，其中沟槽型闸片的抑制效果最佳；当扣件的垂向刚度为65.5 MN/m，横向刚度为46.0 MN/m，垂向阻尼为84.0 kN·s/m和横向阻尼为23.5 kN·s/m时，可以抑制高速列车制动区段的钢轨波磨.     

线接触零件磨损仿真的温度研究

磨损是摩擦学研究中的重要领域之一.然而,现行的磨损研究方法普遍采用大量的模拟试验来进行经验性的探索.而且,在磨损量计算中只考虑压力的影响.在考虑压力对磨损影响的同时,加入了温度影响因素,利用仿真技术对磨损量进行计算机模拟,提出了线接触零件磨损的数值仿真通用模型.对后续线接触零件磨损仿真的研究具有很大的指导意义.     

动车组轴盘温度场及应力场数值模拟分析

以CRH2型动车组轴盘制动系统为雏形,基于摩擦功率法研究了轴盘热载荷计算方法及边界条件的确定。依据能量守恒法简化计算施加于制动盘体表面的热流密度,确定出列车紧急制动情况下平均强迫对流换热系数和平均自然对流换热系数的函数曲线关系。于ANSYS软件中模拟出CRH2型高速动车组紧急制动情况下轴盘制动盘的温度场分布和应力场大小。结果表明在制动过程中列车制动盘在开始制动瞬间表面温度迅速上升,当达到某一峰值后缓慢下降,直到制动停车。制动开始后盘体热应力急剧上升,然后随着速度逐渐降低得到缓解释放。     

基于有限元方法的高速变轨距转向架车轴磨损分析

针对高速变轨距转向架在运用过程中出现的车轴异常磨损问题,分析了造成车轴异常磨损的原因。基于Archard理论模型,推导了变轨距转向架车轴表面磨损量的计算公式;运用有限元方法,利用HyperMesh与ANSYS软件联合仿真,建立车轴-滑动轴承的有限元分析模型,研究了垂向载荷、车轴-滑动轴承间隙配合值对车轴磨损量的影响。变轨距列车时速为250 km/h时,计算结果表明:垂向载荷以及车轴-滑动轴承间隙配合值越大,车轴表面磨损也越严重;当车轴-滑动轴承间隙配合值为0.15 mm且车轴端部受到垂向载荷110.31 kN作用时,列车运行30万km后车轴的表面磨损量最高达0.480 mm。     

重载列车纵向冲动机理及参数影响

利用重载列车空气制动与纵向动力学联合仿真系统,仿真计算列车制动过程中的冲动过程,发现纵向冲动是由冲击作用和挤压作用共同形成,最大车钩力就是这两者中力较大的一个.如果最大车钩力是由冲击力产生,则最大车钩力发生在列车尾部,反之最大车钩力是挤压力时,最大车钩力发生在列车中部.车钩间隙对列车纵向冲击力和挤压力都有影响,车钩间隙...     

船与桥墩防撞装置的有限元仿真研究

在船桥碰撞中,利用非线性有限元分析软件MSC.DYTRAN对3000吨内河货船和九圩港大桥桥墩的防撞套箱分别建立有限元模型,对整个撞击过程进行仿真分析和计算,研究碰撞过程中船桥出现的结构性损伤、碰撞力以及能量发生的变化,最终对桥墩防撞套箱的设计进行优化并提出建议。     

压剪型城轨弹性车轮分析研究

为研究城轨车辆运行过程中轮轨接触温升对弹性车轮的影响,通过建立弹性车轮轮轨三维热接触耦合有限元模型,采用整体输入热流和对流换热的计算模型为基础的传热计算方法,分析车辆在设计时速100 km.h-1运行和全滑制动、蠕滑制动、运行三种工况下对弹性车轮附近温度分布,结果表明弹性车轮在滚滑制动和长时间平稳运行过程中,弹性车轮各部件的平衡温度均在材料的许用温度范围内;当车辆在高速紧急制动全滑过程中,轮轨温度急速增加,将导致踏面磨损并加速车轮弹性元件老化。     

轴瓦套张开位移的有限元计算

汽轮机在运行过程中,轴推压轴瓦套,使轴瓦套中产生应力和应变,在上下轴瓦套之间产生的一定的张开量.采用ABAQUS软件,建立有限元物理模型,对实际工况进行仿真,计算出上下轴瓦套之间的张开量,并进行应力分析,确定该工况下所产生的张开量是符合要求的.在建立有限元模型过程中,充分考虑轴瓦与轴、轴瓦与螺栓以及上下轴瓦套之间的接触效应,螺栓的联接和螺栓预紧力的作用.     

制动特性对重载列车纵向冲动影响的比较

比较了目前两种常见的组合列车制动系统特性获取方法的差异,通过对比发现,两种方法得到的制动特性在平道常用全制动工况下,最大车钩力可产生48%的差异.列车制动特性主要表现为制动波传播特性和制动缸升压特性,其中制动缸升压特性的差异是造成两种方法计算结果较大差异的主要原因.组合列车中任一车辆的制动特性受所有机车排气的影响,制动系统仿真方法中考虑了多机车排气对列车中车辆的减压速度的影响,因此制动特性更接近于真实组合列车制动特性.而使用单编万吨列车制动试验特性插值计算组合列车制动特性方法没有考虑多机车排气影响,对列车纵向冲动分析结果会造成较大的误差.