高速列车用制动盘

概述了铁道车辆高速化对制动盘要求的性能和技术的发展现状,着重介绍了正在开发中的陶瓷制动盘的材质、结构及在制动试验机上的性能确认结果。     

高速列车制动盘材料研究

通过选材试验和化学成分设计,研制的高速动车组制动盘材料常温及高温下机械性能较好,热膨胀系数较小,冷热疲劳性能优异,热传导系数较高,并且锻造工艺性能好,是理想的制动盘材料。     

高速列车特种铸铁制动盘可行性的研究

通过对特种铸铁制动盘材质的性能，结构及１：１摩擦制动性能的分析研究，证明该制动盘能满足２００￣２５０ｋｍ／ｈ高速列车使用要求。     

高速列车制动盘裂纹现状调查分析

对我国高速列车“中华之星”及“先锋号”上用的制动盘裂纹现状进行全面调查。分析了制动盘裂纹剖面的宏观形貌特征,并对制动盘裂纹萌生和扩展机理进行探讨。发现裂纹剖面宏观形貌特征与制动盘疲劳裂纹扩展规律之间存在一定的关联,为制动盘寿命评估提供了新的思路。     

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。     

高速列车制动盘材料参数热敏感性分析

阐述了制动盘材料物理性能参数及其影响因素,以及参数高温变化关系;通过将材料物理性能参数如导热系数、比热系数以及线膨胀系数等进行定量浮动变化后进行制动盘同工况条件下热机耦合仿真分析,察看制动盘温度场和热应力场变化情况,定量分析制动盘材料物理参数热敏感性程度;通过敏感性分析,为制动盘工艺优化参数提供理论依据,降低制动盘在使用过程中的温升和最高应力数值,延长使用寿命。     

高速列车制动盘温度及热应力仿真分析

根据300km／h高速列车的模型参数，对研制的高速列车用制动盘温升情况进行了ANSYS仿真分析，对锻钢制动盘盘体进行了热应力分析。结果表明，该制动盘能满足材料强度方面的要求。同时对制动盘与粉末冶金摩擦片配对的制动试验情况及结果数据进行了分析，表明了研制的高速列车制动盘在结构和制动性能方面具有较大的优势，能满足高速动车组用制动盘的要求。     

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。     

高速列车制动盘摩擦副的优化

对高速列车上使用的制动盘进行强化散热设计,采用在制动盘摩擦面开导流槽的方法,使其能够对制动盘摩擦面起到进一步散热的效果。根据摩擦学、流体力学、传热学原理对制动盘导流槽进行设计并分析,采用计算流体动力学软件FLUENT分析了制动盘摩擦面导流槽内流场的分布情况,通过ANSYS10.0有限元软件对制动盘的温度场进行了仿真分析。最终验证了在制动盘表面开导流槽存在强化散热方面的作用。     

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。     

高速列车基础制动系统的设计研究

结合270km·h-1高速列车基础制动系统的研制现状,在大量试验和仿真计算的基础上,计算和分折盘形制动的受载机理、材料性能及盘形制动功率极限。通过比选分配复合制动和纯空气制动等不同工况的制动力,计算动力车和拖车的制动缸压力。通过计算分析得出,270km·h-1高速列车采用动力制动和盘形制动时的制动距离为3514 7m,能够满足高速列车的制动初速为270km·h-1时紧急制动距离小于3700m的要求。但是,经分析认为当运行速度超过250km·h-1时,除采用动力制动和盘形制动外,还是应同时采用涡流制动、磁轨制动等多种制动方式,以减轻盘形制动的负荷,延长制动盘和闸片的使用寿命,降低运营成本。     

制动盘热机械耦合仿真系统的开发

为实现制动盘不同工况下热机械耦合仿真分析,采用APDL(ANSYS Parametric Design Language)语言编程实现仿真过程的参数化,同时通过UIDL(User Interface Development Language)语言及TCL/TK语言编写界面,开发了嵌入ANSYS系统内部的仿真集成系统。提出的方法可为制动盘及其他车辆制动部件的热机械耦合仿真工作提供有效的指导和依据,开发的仿真系统具有一定的实用价值。     

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.     

客车盘形制动装置制动力设计急待规范

客车盘形制动装置制动力设计无统一标准,各客车制造厂设计制动力差别悬殊,影响列车运行安全,急待规范。     

盘形制动是城市轨道车辆基础制动装置的发展趋势

基础制动装置是确保城市轨道交通车辆行车安全的措施之一。在分析城市轨道车辆运输特点基础上,结合城市轨道车辆基础制动装置具体类型,分析了城市轨道车辆踏面制动与盘形制动的优缺点,用有限元模拟城轨车辆车轮踏面温度场及热应力,表明速度100 km/h及以上的城轨列车基础制动不适宜采用踏面制动,指出盘形制动是城市轨道交通车辆基础制动的发展的必然趋势。     

高速列车制动盘材料的研究进展

综述提高高速列车制动盘能量和降低盘重方面的研究成果。研究用C—C纤维复合材料、陶瓷材料、铝基陶瓷强化复合材料,以及材料表面强化技术等改善高速列车制动盘材料性能的问题。分析认为C—C纤维复合材料密度低、耐高温性能好,但表现出环境影响摩擦性能的问题;陶瓷材料具有优良的摩擦性能,但具有韧性低的问题;铝基陶瓷强化复合材料密度低,但面临着使用温度较低的问题;材料表面强化技术可提高钢盘的摩擦性能,但仍需要解决不同材料间的结合性能问题。     

高速电动车组制动系统分析

通过对目前我国自行研制的《中华之星》和《先锋号》高速电动车组制动系统型式试验方面的各种试验数据的分析 ,对微机控制的直通式电空制动方式的空电联合制动和高速电动车组盘型制动装置进行了分析