标准地铁车辆用新型制动摩擦副设计与试验研究

结合标准地铁摩擦副安装接口要求和车辆制动参数，通过方案设计、计算校核和试验验证等方式开展新型轻量化制动摩擦副的设计与试验研究，论证新型轻量化制动摩擦副在标准地铁车辆上的适用性和制动匹配性。新型轻量化制动摩擦副中的闸片采用合成材料，制动盘采用铝基复合材料，并利用搅拌摩擦成型技术制备。通过仿真分析对制动盘热容量进行计算校核，同时基于VDI 2230标准对制动盘紧固件安全系数进行计算校核，结果显示铝基复合材料制动盘热容量与紧固件连接安全系数均满足相关标准要求。通过对新型制动摩擦副开展相关试验，铝基复合材料制动盘和合成闸片的物理和力学性能均能满足标准地铁规定要求；铝基复合材料制动盘与紧固件连接安全可靠，满足振动冲击试验标准要求。已完成的制动摩擦副全尺寸制动动力台架试验结果显示，摩擦副的平均摩擦因数稳定、闸片磨耗量小、制动盘温升小、制动噪声低，摩擦副具有良好的匹配性。根据校核分析和试验结果，新型制动摩擦副满足标准地铁车辆制动需求，可进行推广使用。     

广州地铁3号线车辆制动盘与闸片国产化研究

通过优化结构设计,选用蠕墨铸铁及复合材料,研制出适用于广州地铁3号线车辆的制动盘和闸片。经过台架试验、装车试验及运营验证,国产制动盘和闸片制动摩擦性能满足120km/h地铁车辆运用要求。     

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。     

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.     

高速动车组制动盘试验研究分析

对所研制的制动盘进行力学性能、金相组织、热学性能试验分析及1:1制动动力试验分析,结果显示新研制的高速动车组制动盘具有较高的力学性能、金相组织致密、机械性能冷热态一致、以及良好的散热性能和耐疲劳特性;试验表明所研制的制动盘各项试验性能指标均满足高速动车组制动系统基本要求。     

CR200J动力集中电动车组拖车铸钢制动盘研究与开发

在现有25T型客车铸铁制动盘的技术基础上,结合近年来在铸钢盘体材料研究方面的新成果,研制适用于CR200J动力集中电动车组拖车(包括控制车)的铸钢制动盘,以提升电动车组的制动性能和运用安全性,保证电动车组长期、高效服役。经盘体铸钢材料研究、制动盘结构研究、热容量仿真计算、1:1制动动力性能试验及1 000次以上的疲劳试验,表明新研制的合金铸钢制动盘能够满足速度160/km速度等级、轴重18t以下车辆的制动要求,并经电动车组现车综合试验和20万km以上运用考核,新研制的铸钢制动盘运用状态良好,能够满足CR200J动力集中电动车组运用要求。     

350 km/h高速列车轮装制动盘仿真分析

利用有限元仿真分析方法对新研制的高速列车制动盘进行热容量仿真分析,并将高速列车制动盘在制动过程中的温度场仿真分析结果与1∶1制动动力试验结果进行比较,分析制动盘制动过程温度场分布规律,表明仿真分析是研究高速列车制动盘制动过程的有效手段.     

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。     

200km/h高速机车制动盘及联接件温度场、应力场数值模拟

根据传热学原理,建立了高速机车制动盘的传热数学模型,利用ANSYS有限元程序,对200km/h机车制动盘及联接件进行了温度场、应力场数值模拟。同时进行了1∶1台架试验,试验结果表明,数值模拟具有较高的准确性。并根据仿真结果,得出了制动盘及联接件瞬态温度场和应力场的一般规律。     

高速列车合金锻钢制动盘温度场仿真分析

紧急制动时的制动盘温度状况与其使用寿命密切相关,而如何准确预测制动盘摩擦表面的温度及温度场分布成为研究摩擦制动盘表面磨损、金相转变及热裂纹的关键技术。本文提出了一种把热辐射系数折算成对流换热系数的方法,建立了锻钢制动盘三维循环对称有限元模型、热输入数学模型及对流散热数学模型。用平均轴制动功率法,对高速列车“中华之星”在270 km/h紧急制动时制动盘温度场分布进行仿真。仿真结果表明,高速列车实施紧急制动时,制动盘摩擦升温最高可达935℃,且高温区域集中在制动盘摩擦表面的中部区域。在1∶1制动动力台进行紧急制动试验,试验结果与仿真数据比较接近,从而验证了该模型的有效性,为制动盘应力场分析及其结构参数优化提供了直接依据。