高速动车组制动盘螺栓断裂分析及优化方案

针对高速动车组运用中出现制动盘螺栓断裂问题,选取典型断裂螺栓进行失效分析,并在振动和热负荷环境下对制动盘紧固结构受力状态进行试验和分析.研究发现:制动盘螺栓断裂为低应力疲劳断裂,在高于50g的振动水平下,根据不同的振动频率,摩擦环相对盘毂产生微小相对位移,螺栓承受一定弯曲应力;在长大坡道等极端工况下运行时动车组采用摩擦制动,制动盘各部件由于长时间承受高热负荷及较大的温度梯度,使螺栓承受弯曲应力.针对制动盘螺栓受力情况,提出了变截面螺栓的改进方案,弯曲疲劳试验结果对比表明,新结构螺栓弯曲疲劳性能显著增强,可用于既有动车组轴盘螺栓的替换.     

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.     

高速列车制动盘寿命预测系统设计与实现

基于断裂力学有关原理对制动盘寿命进行预测。根据应力强度因子理论，提出用断裂率Kr以及载荷率Sr为失效双判据的缺陷评定图对含裂纹的制动盘进行安全评定的方法。在VB环境下，以Paris公式为理论依据，对制动盘剩余寿命预测系统进行设计并实现。系统采用模块设计思想，能够根据给定的数据对制动盘进行快速有效的评估分析、合理评价及寿命预测，对提高我国高速列车基础制动系统的可靠性和安全性具有重要的实用价值。     

高速动车组制动摩擦副的仿真分析

基于ABAQUS6.10非线性有限元软件建立高速列车轮装制动盘摩擦副生热有限元模型。根据高速列车运用的实际情况施行热交换边界条件。计算了380km/h列车在紧急制动过程的温度场、应力场分布情况。仿真结果表明,一次紧急制动,制动盘磨擦升温最高可达795℃,且高温区域集中在制动盘摩擦表面的中部区域,应力最大值达到450MPa,在所选铸钢材料的强度限制范围内,满足高速列车制动基本技术条件要求。     

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。     

潮湿工况影响高速动车组制动摩擦性能试验研究

高速动车组制动摩擦副的摩擦因数在雨天或湿润的环境下存在衰退的问题,直接影响到轨道车辆的运行安全。随着我国广泛开行速度超过300 km/h的动车组,潮湿工况下制动盘的性能研究越来越受到人们的重视。现首先采用1:1制动动力试验台对高速动车组制动盘潮湿工况下的摩擦性能进行了测试研究,比较了干燥和湿润两类工况下制动盘摩擦性能的异同。潮湿工况对制动盘的摩擦性能的影响较为复杂:潮湿工况下平均摩擦系数存在着明显的下降且波动更加明显;制动压力对于平均摩擦系数的影响有限,但在较高制动初速度和潮湿工况下,较低的制动压力却可以有较高的平均摩擦系数。最后分析了潮湿工况的各种影响因素,并提出了潮湿工况下制动系统的控制策略。     

和谐号动车组基础制动装置

和谐号动车组基础制动装置是高速列车在制动系统其他制动措施失效情况下的最后一道安全保障。在分析高速动车组基础制动装置基本要求的基础上,介绍了和谐号动车组基础制动装置的工作原理、组成、选型原则及试验方法。     

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。     

高速电动车组制动系统方案设计

根据高速电动车组制动的特点，本文提出一种制动系统的设计方案，充分发挥动力制动无磨损的优势，微机控制的制动控制系统操作方便、可靠。