准高速客车制动盘温度场及应力场的计算与分析（上）

温度场，应力场仿真计算，已开始在盘形制动机制盘的设计中应用，作者通过对该仿真计算在准高速盘形制动机制动盘设计中应用的总结，提出准高速制动过程制动盘内温度，应力的分布特点及其由此引起的制动盘在运用中需要考虑的问题。通过计算分析，还提出了设计高速列车制动盘应注意的问题。     

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。     

提速客车制动盘热应力有限元分析

对客车制动盘盘体进行了热应力有限元分析，计算了制动过程中盘体的温度变化和分布以及盘体的热应力分布，同时，对导热率，比热容和线胀系数等有关材料属性进行不同方案的对比分析，给制动盘结构设计和新型盘体材料的开发提供了参考。     

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。     

动车组拖车制动盘有限元热分析

利用ANSYS软件,采用将制动盘摩擦面的散热转化为逆向热流密度的方法,对300 km/h动车组拖车制动盘的温度场及应力场进行了瞬态仿真分析.根据仿真结果,对制动盘的温度分布及变化规律、盘内热应力分布、最大热应力发生位置的走向及制动盘温升对轮轴温度的影响进行了分析.     

高速列车制动盘的温度场、热应力场的数值模拟

以300 km/h高速列车的车轴制动盘为研究对象,利用ANSYS建立循环对称的三维模型,讨论了载荷的施加方式;通过计算得到其各个时刻的温度场,从而得到制动盘温度变化的情况;由温度场继续计算,得到了热应力场.     

快速货车制动盘热应力分析

制动系统是快速货车的关键技术之一,制动盘是制动系统中承受机械及热负荷的主要部件。通过160km/h快速货车制动计算,确定了紧急制动过程中制动盘的边界条件,并通过ANSYS建立有限元分析模型,得到制动过程中制动盘温度及应力分布。通过分析计算,确定了在160km/h快速货车上每轴制动盘的数量。     

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。     

基于有限单元法的客车盘形制动盘瞬态温度场分析

根据能量守恒定律导出了铁路客车制动盘表面的热流密度方程，并结合制动时空气对制动盘的作用特点，提出了一种表面传热系数随客车速度变化的计算方法。建立客车盘形制动盘的三维有限元模型，在紧急制动和长大下坡道常速制动两种工况下，对制动盘进行了瞬态温度场分析。     

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.     

未装用电子防滑器的盘形制动客车发生轮对故障的调查分析

根据客车运行中发生的轮对典型故障,对比分析了盘形制动客车装用和未装用电子防滑器时发生轮对故障的情况和原因,并提出了解决措施。     

货车制动管系应力特性分析

通过对C70型通用敞车制动管系的材料特性、应力特性等方面的研究,对制动主管发生折损、断裂的问题进行了综合分析,提出了有益于保障货车制动管系模块化组装、减少制动故障的合理化建议。     

大号码无缝道岔温度力与变形的有限元计算

分析无缝道岔温度力传递机理,确定无缝道岔各部分在有限元模型中的合理模拟方式,并建立模型。应用模型,选取切合实际的计算参数对秦沈客运专线18号和38号无缝道岔进行温度力和变形计算。结果表明:无缝道岔的附加温度力与变形随轨温变化幅度的增大而增加;在同样的轨温变化幅度条件下,大号码无缝道岔的温度力与变形比小号码无缝道岔大,限位器承受的剪力也较大;半焊无缝道岔钢轨温度力及变形与全焊无缝道岔有较大差别,在数值上较全焊无缝道岔小,但其辙叉位置钢轨和轨枕的位移较为复杂。     

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。     

地铁车轮辐板安装刹车盘对其声辐射特性的影响

本文利用数值方法分析地铁车轮辐板安装刹车盘对其声辐射特性的影响。数值分析中,首先根据某新型地铁车轮的实际尺寸建立车轮的三维实体有限元模型,基于模态叠加法计算该车轮在不同激励下的动态响应。计算动态响应时考虑轮轨名义滚动圆处法向单位力、轮缘根部横向单位力和轮轨名义滚动圆处轮轨表面粗糙度等效力3种激励对地铁车轮振动特性的影响。利用有限元算得的车轮振动结果,生成声学网格速度边界条件,通过声学边界元法计算车轮的声辐射特征。分析结果表明,车轮声辐射主要来自车轮辐板轴向贡献,踏面径向贡献相比之下不显著。另外,刹车盘能起到对辐板声屏障的作用,从而衰减来自车轮辐板的噪声辐射。车轮辐板安装刹车盘后,在通过小半径曲线时,可以有效降低轮轨横向力作用下激发出的车轮轴向模态振动噪声,同时对车轮的直线滚动噪声也有一定的抑制作用。另外,刹车盘对车轮轴向辐射声场的指向性有较显著影响。     

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。