铸钢轴装制动盘热裂纹形成和扩展机理

借助1∶1制动动力试验台对高铁用铸钢轴装制动盘进行1∶1摩擦磨损试验,通过制动能量的累计,制动盘表面出现大量热裂纹,文章通过裂纹源的分析,裂纹形成的顺序,热裂纹扩展形式以及制动盘结构对热裂纹的影响等方面进行简要分析,得出铸钢轴盘热裂纹形成及扩展机理。     

25T型铁路客车制动盘优化研究

从提速客车用制动盘实际工况出发,针对制动盘热容量、散热筋工作状况以及摩擦面热裂纹及散热筋裂纹进行了分析,并据此提出改进提升思路。进而从盘体材料成分、金相组织、散热筋结构及铸造工艺等方面给出了具体优化方法。最后,通过1∶1制动动力试验及疲劳试验验证了提升优化的效果。     

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。     

蠕墨铸铁轮装制动盘的研制与运用

介绍了机车车辆用蠕墨铸铁轮装制动盘盘体材料,盘体结构设计、试制,盘体材料冷热疲劳试验以及制动盘的1∶1制动动力试验、疲劳试验、装车试验及运用情况。     

高速列车锻钢制动盘温度场特征的实验研究

为了研究我国自主研制开发的高速列车合金锻钢制动盘在制动过程中所承受的热载荷,在1∶1制动动力试验台上进行220,270,300 km.h-1的3种初速度下的制动试验,并利用红外热像仪对制动过程中制动盘表面的温度场进行观测。结果表明:在制动过程中,盘面温度分布先由制动初期的带状升温扩展成面状,再由面状降温退缩形成团状热斑;盘面温度在制动过程中经历了急速上升、快速下降和缓速下降3个阶段;盘面最高温度随制动初速度的增加(220~300 km.h-1)而增大(700~1 200℃)。     

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。     

铝合金和锻钢制动盘摩擦面热损伤研究

热斑和热裂纹是钢铁制动盘摩擦面在服役过程中普遍存在的热损伤现象.本文采用热一机耦合模拟计算和理论分析相结合的方法,对铝合金和锻钢制动盘的摩擦面热损伤进行比较,研究材料性能对摩擦面热损伤的影响.研究表明,在相同的制动条件下,铝合金制动盘的摩擦面热损伤明显比锻钢制动盘轻,铝合金低的弹性模量和良好的导热性能使铝合金制动盘摩擦面无热裂纹、少热斑甚至无热斑.     

提高蠕铁客车制动盘使用寿命的研究

蠕铁制动盘运用于160 km/h客车时,制动盘服役过程中会出现盘面裂纹超限情况。通过对失效制动盘的解剖分析,发现盘面裂纹超限与材料强度、组织均匀性、蠕化率等因素有关。通过进一步低合金化成分,提高了盘体结构强度与材料强度;优化盘体铸造工艺,使金属液充型更平稳,盘体基体组织更均匀;优化蠕化工艺,提高了制动盘蠕化率。通过台架试验对比与应用仿真计算,制动盘使用寿命提高约25%。     

列车制动摩擦热预测

在制动负荷较高的情况下,制动盘等的摩擦表面就会产生热斑和热裂等热现象。要解决这一问题,需对制动摩擦热做出精确的预测。文章使用二维和三维有限元模型,在小型摩擦试验机上对制动盘和制动块的摩擦热进行了预测和导热分析。结果表明,用有限元法进行导热分析能够预测制动盘和制动块的摩擦热。     

高速动车组用铸钢制动盘试验分析

对研制的250km/h动车组用铸钢制动盘进行了盘体材料的金相组织试验、力学性能试验和热物理性能试验,还进行了制动盘1∶1制动动力试验、疲劳试验和60万km载客运用考核。     

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。     

高速列车盘形制动器热-结构耦合方法研究

盘形制动器热负荷计算是高速列车制动盘研发设计的关键环节,其计算结果是列车运行参数配置的依据。开发合适的计算方法建立计算精度高、工况适用性广的热-结构耦合计算模型是盘形制动器热负荷计算的关键问题。针对动车组用轴装制动盘制动过程,充分考虑制动闸片和制动盘的几何特性、运动特性和载荷工况,提出位移梯度循环法,基于ABAQUS软件建立盘形制动器摩擦副三维瞬态传热有限元模型,运用位移梯度循环法推导出热流加载式,用以计算制动过程中产生的摩擦热流,解决摩擦作用沿制动盘周向差异造成的耦合结果偏差。运用位移梯度循环法对制动盘进行热-结构耦合分析,并将仿真结果与试验数据、现场调研成果进行对比,通过仿真与试验结果的峰值温度误差率、相关性系数等统计学指标及现场调研观测结果评定该模型的计算精度及工况适用性。研究结果表明：基于位移梯度循环法的热-结构耦合模型可有效模拟制动盘在制动过程中温度变化规律且具有良好的重复性与稳定性,结构场分析出的制动盘热裂纹失效易发位置与该型号制动盘装车运用情况相符。研究成果可有效模拟高速列车在制动时制动盘的热-结构耦合过程,尤其在大轴重下的持续制动或间隔制动工况下,制动时间越长,计算精度...     

380km/h高速列车轮装制动盘研制

综合分析研究了380km/h高速列车制动盘的结构、材料化学成分及力学性能,得到满足制动盘技术要求的低合金铸钢材料及循环对称散热筋结构。热应力计算结果表明紧急制动过程中最大热应力为448MPa,小于材料的屈服极限。首次针对高速列车制动盘提出并实施了1 000次11制动动力台b架疲劳试验,疲劳试验表明制动盘摩擦面没有出现热斑、热裂纹等不良状况。初速度为420km/h紧急制动工况下热成像测试显示制动盘表面温度分布比较均匀,制动盘摩擦面最高温度为608℃,满足380km/h高速列车基础制动技术条件要求。     

制动装置的开发

本文介绍了制动装置的开发情况，并就目前应用的锻钢制动盘、新干线用C／SiC陶瓷制动盘等进行了介绍。阐述了车轮踏面热裂纹的再现试验，制动装置和车轮的摩擦因数的推测方法等。     

铁路客车制动盘的运用现状及展望

对我国现有铁路客车制动盘的结构、材料及运用现状进行介绍,并针对不同制动工况下的蠕墨铸铁材料制动盘的适用性进行了分析,指出目前客车制动盘的热容量无法满足更高制动工况的使用要求。进而从现有材料提升、转向架及摩擦副配置以及制动盘材料更新等角度提出了发展我国铁路客车制动盘的建议。     

蠕墨铸铁制动盘台架试验研究

在1:1台架试验机上对新研制的与半金属材料闸片摩擦配副的蠕墨铸铁制动盘的摩擦因数、温度特性等进行了系统研究。台架试验结果表明，新研制的制动盘具有良好的制动性能。     

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。     

盘形制动有限元模拟计算方法研究

建立3种制动盘制动过程有限元计算模型,即:部分盘间接耦合模型、整盘间接耦合模型、弹塑性热-机耦合模型,并以1∶1制动试验结果和红外线温度成像系统测试的温度为依据,分析不同模型计算结果的准确性和适用性。在部分盘间接耦合模型的基础上,通过改变热流加载方法提出整盘热流移动加载间接耦合模型,该模型可用于模拟计算制动盘的整体温度场和应力场。在接触直接耦合法的基础上,考虑材料的塑性影响,建立弹塑性热-机耦合模型,该模型可用于模拟制动盘摩擦面的局部热损伤。