高速机车制动盘及其优化设计

介绍了轮盘制动与轴盘制动的安装方式与结构形式,综述了高速机车制动盘材料、制动盘温度应力的研究进展,提出应综合制动盘材料、制动盘结构、制动盘与闸片间的匹配关系来进行制动盘的优化设计。     

整体制动盘热应力有限元仿真分析

利用ABAQUS软件,对三筋板、四筋板和散热柱3类结构的合金铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁材料制成的整体制动盘进行了温度场和热应力场分析。研究制动初速度为220 km.h-1时紧急制动情况下整体制动盘的热力学特性。对数值仿真结果的分析表明:当选用相同的材料时,四筋板制动盘的盘面最高温度比三筋板制动盘和散热柱制动盘的要低,四筋板制动盘结构优于三筋板制动盘;合金铸铁制动盘的最大热应力接近极限强度应力,而球墨铸铁制动盘和蠕墨铸铁制动盘的余量较大;与散热柱制动盘相比,四筋板制动盘的最大Mises应力及其应力梯度稍大,但不明显;当1个车轴安装2个制动盘时,制动过程中盘面的最高温度达到308℃,远大于1个车轴安装3个制动盘时的220℃;最大Mises应力大于280 MPa,超过了合金铸铁制动盘的允许应力(235 MPa)。建议准高速客车每轴安装3个制动盘。     

3D打印制动盘的制动温度场仿真及试验验证

采用金属3D打印技术制造了悬挂式单轨车辆的2∶1比例制动盘。为了验证该制动盘的实际使用可靠性,采用Ansys软件建立了相应的有限元模型,并且进行了紧急制动过程下的仿真,得出了相应过程中的制动盘温度场分布。为确认仿真结果的可靠性,采用试验装置对3D打印制动盘和传统铸造制动盘进行对比试验验证,测量制动盘温度分布。试验结果证明,3D打印制动盘能满足制动性能要求,可代替传统生产的制动盘。     

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。     

制动盘疲劳特性研究方法浅探

阐述了制动盘疲劳裂纹产生机理的探索方法和制动盘裂纹扩展到极限寿命的研究手段,为制动盘疲劳特性的研究和预测制动盘疲劳寿命提供了初步的方法和依据。     

制动盘装车运用中受热引起的组织变化

掌握制动盘装车运用中热影响产生的组织变化及其机理,对于防止制动盘表面微细裂纹,提高制动盘耐热性能等是至关重要的。文章介绍了制动盘在装车运用之后的断面金属组织及硬度测定结果,阐述了运用中制动盘受热对金属组织变化产生的各种影响。     

动车组制动盘不规则磨耗原因分析及建议

现场调查了动车组制动盘异常磨耗情况,对各种可能引起制动盘异常磨耗的因素进行了分析,分析表明,长期载客量过少以及轮装制动盘的结构形式是造成该次制动盘不规则磨耗的主要原因。提出了切实可行的建议,以避免制动盘不规则磨耗超限。     

时速350 km动车组用锻钢制动盘的开发

通过提升现有锻钢制动盘的材料及性能,改善制动盘结构设计,研发了适用于时速350 km动车组的锻钢制动盘。通过热容量仿真及一系列试验验证,所研制的锻钢制动盘满足时速350 km动车组的运用要求,可以与铸钢制动盘实现对等替换。     

支持自动分析的列车制动盘有限元分析仿真

列车制动盘对列车运行安全具有重要作用,通过有限元分析能对制动工况下制动盘的性能进行有效分析仿真.制动盘有限元分析一般需由专业人员采用手动操作分析,难以满足高效、便捷等分析仿真要求.在研究列车制动盘有限元分析具体步骤的基础上,构建了利用VB和APDL实现列车制动盘有限元自动分析仿真的技术方案,开发了列车制动盘温度场有限元自动分析软件,给出了利用该软件系统进行制动盘瞬态温度场有限元自动分析仿真的实例.     

跨坐式单轨车辆轴端安装的制动盘设计

根据跨坐式单轨车辆走行部结构和空间尺寸,以及工作和维护需求,设计了可拆卸摩擦环的制动盘结构。制动盘直接压装在减速箱一级减速轴的外端。建立制动盘结构仿真模型,对制动盘温度场及热应力场进行有限元分析,仿真验算在超员载荷条件下的制动过程中制动盘的温度与应力。结果表明,所设计的盘毂轴端安装可拆卸制动盘热容量满足跨坐式单轨车辆制动要求。     

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。     

新型客车制动盘结构与材料分析

结合制动盘的应用现状，介绍了有关国内外制动盘的结构及所用材料。通过对比，对所研制的客车制动盘结构与材料进行了深入分析。指出确定合理的制动盘结构、材料是保证制动盘性能及其可靠运用的关键。     

时速250 km速度等级城际动车组用制动盘和闸片的研发

基于国内某时速250 km速度等级的城际动车组平台，开展了动车组用制动盘和闸片的研制。按照动车组用制动盘和闸片技术条件和标准的要求，对制动盘和闸片进行了方案设计，制动盘的金相组织、力学性能、内部缺陷和表面缺陷等均满足技术要求；通过制动盘热负荷计算，制动盘在最高制动初速度下的连续两次紧急制动工况下的最高温度未超过制动盘的许用温度；最后通过1∶1制动动力试验及疲劳试验，测试制动盘在不同制动工况下的最高温度，考核制动盘的疲劳性能并验证制动盘和闸片的匹配性，试验结果均满足相关技术条件和标准的要求。研制的制动盘和闸片在国内某时速250 km速度等级的城际动车组上历经2年时间完成了60万km的运用考核，期间经历了雨雪、风沙、高温和重载等复杂运用工况的考验，运用情况良好。     

列车制动盘热分析现状与展望

盘形制动是一种广泛应用于轨道列车和汽车的制动方式。在制动过程中制动盘及制动闸瓦会产生大量热量,从而影响制动性能,故对制动盘进行热分析十分必要。基于盘形制动在列车上的运用情况及重要性,介绍了列车制动盘常用材料、制动盘结构型式及相关的热分析研究,并对不同的制动盘热分析方法进行分析比较,最后对列车制动盘热分析的现状及发展方向进行了总结和展望。     

ULF轻轨列车制动盘温度场及热应力分析

为研究ULF轻轨列车制动盘在制动时温度场以及热应力的分布情况,对其建立了三维有限元模型,通过对制动盘施加合适的边界条件,模拟制动盘在工作状况下热流的产生以及热量的散失,并通过ABAQUS进行求解。其结果表明在制动过程中制动盘温度随时间先急剧上升而后下降,且沿径向递增,无稳态传热过程。制动盘热应力分布与温度场分布相关,但是制动盘热应力由内圆周沿径向先递减后递增,最大应力位置出现在制动盘边缘。因此,对于热应力而言,制动盘边缘为其薄弱部位。     

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。     

机车车辆有关配件制造的新材料、新技术、新工艺(二)

8制动盘的新材料、新工艺8.1铝-碳化硅复合材料制动盘铝合金制动盘一方面由于磨损严重,另一方面有抱闸可能,所以其摩擦性能难以令人满意。采用碳化硅粒子增强的铝基复合材料(CMA)制动盘     

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。     

筋板角度对高速列车制动盘散热性能的影响分析

针对高速列车制动盘因散热不均匀容易导致热衰退、热裂纹、热疲劳寿命降低甚至制动失效的问题,基于市场现有的高速列车通风式制动盘模型,建立了4种不同筋板径向夹角的制动盘模型,分析了制动盘温度场和流速场的分布情况,研究了筋板角度对制动盘散热特性的影响。结果表明：所有模型中A15模型的温度分布较均匀,散热效果相对更优;适当增大筋板结构的径向夹角有利于增加制动盘与空气对流换热的有效面积,有利于制动盘的散热;制动盘筋板角度为21°时可获得最优的散热性能。