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。     

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。     

悬挂式单轨车辆制动盘设计及仿真分析

根据悬挂式单轨车辆基础制动装置的设计经验,从材料选择和结构设计角度进行了制动盘设计,并借助仿真手段对设计出的制动盘热容量进行了分析,以评估制动盘的车辆运营工况适应性。     

制动盘摩擦环厚度对其热容量和热应力的影响

为研究摩擦环厚度对新型城际动车组铸钢制动盘热容量和热应力的影响,基于ANSYS有限元分析软件,建立制动盘循环对称三维瞬态模型。采用间接耦合方法,仿真计算列车速度为300km/h时,厚度对制动盘温度场和应力场的影响。仿真结果表明:摩擦环初始厚度为23mm时,制动盘盘面最高温度为331.01℃,热应力为324.26MPa;摩擦环厚度降低5mm时,盘面温度升高约8.24%,热应力提升约12.82%;厚度对应力场的影响高于对温度场的影响,且厚度与二者呈线性关系。此结果可为制动盘后续寿命预测与检修提供参考。     

城市轨道交通列车3次紧急制动工况下的制动盘热容仿真

城市轨道交通列车制动系统的设计需要满足3次紧急制动的需要,因此有必要对3次紧急制动工况下的制动盘热容量进行分析.基于有限元热机耦合仿真方法,通过建立的制动盘仿真模型,根据列车运行参数设置边界条件及仿真参数,利用有限元软件ANSYS计算得到瞬态温度场、应力场分布.仿真结果表明,基于ANSYS的有限元方法用于制动盘3次紧急制动工况分析的方法正确,根据设定的站间距分析的3次紧急制动工况下制动盘最高温度约293℃,最大应力约135 MPa,满足列车运行设计要求,可为制动盘的工程应用提供参考.     

制动盘材料断裂参量试验研究

根据制动盘受力以及裂纹沿径向扩展的特点制取试样,采用3点弯曲/多试样法确定了制动盘材料的断裂韧度KIC.试验表明在常温(20℃)和低温(-40℃)情况下制动盘材料的断裂韧度KIC值为63MPa·m1/2,说明制动盘材料在较大的温度范围内具有一致的断裂韧度.试验结果可用于制动盘寿命评估.     

列车制动盘参数化设计与虚拟制动计算系统研究

列车制动盘设计性能的好坏,直接关系到列车的行车安全.传统经验设计和近似手工制动计算难以满足列车制动盘设计计算科学性、准确性、可靠型的要求.介绍了列车制动盘参数化设计和虚拟制动计算系统的实现方案,如何利用VB调用SolidWorks API实现列车制动盘三维模型的参数化设计,以及如何利用VB开发编程实现对设计出的列车制动盘进行虚拟编组列车的制动校核计算.     

高速列车摩擦制动模拟试验研究

根据相似准则在MM 10 0 0型摩擦磨损试验机上进行高速列车摩擦制动模拟试验 ,研究了SiC颗粒增强铝基复合材料和铜基粉末冶金闸片配对时的制动摩擦性能 ,探讨使用铝基复合材料制动盘的可能性。模拟试验结果表明 :铝基复合材料制动盘和铜基粉末冶金闸片配副进行摩擦制动时具有制动温升低 ,摩擦因数稳定和耐磨性好的优点 ,能满足高速列车的制动性能要求     

高速铁路钢桥的低温脆性断裂评估

基于断裂力学理论,提出采用损伤容限法的高速铁路钢桥低温脆性断裂评估方法。采用Euoro-code3确定正交异性板钢桥面的有效宽度和等效疲劳应力幅,应用断裂力学的Paris公式计算疲劳裂纹扩展速率,按照同时考虑脆性断裂和塑性屈服断裂影响的R6破坏模式确定设计应力强度因子,根据裂纹的长度、冲击功和转变温度确定含裂纹钢板在不同温度下的断裂韧性,并考虑板厚对冲击功的影响,桥梁结构中焊接残余应力、列车速度、钢板弯曲成型等因素对钢桥低温脆性断裂的影响。该方法适用于无试验条件确定含裂纹钢板低温断裂韧性情况下的低温脆性断裂评估,也可用于钢桥的疲劳强度降低程度、使用寿命内检查次数和焊缝修补次数的确定。应用此方法对欧洲某高铁钢桥的钢横梁下翼缘进行-40℃条件下的低温脆性断裂评估结果表明,当列车速度大于150km.h-1且钢横梁、钢吊杆等局部构件活载应力在70MPa以上时,等效降温已经达到-5℃以上,此时必须考虑列车速度对其脆性断裂的影响,而对应变速率小于0.002 5s-1的构件可以不考虑列车速度对脆性断裂的影响。     

车辆动力学模型与ATO关键参数计算分析

车辆动力学模型是列车在运行过程中的一种数学状态模型,通过分析列车运行状态、测速定位误差、空转/打滑、牵引/制动特性及操作滞后延时等影响因素,根据不同的控制目标建立分步迭代计算、车辆传递函数和受控自回归滑动平均3种车辆动力学模型.同时为了提高列车控制性能,对ATO系统中的一些时变关键参数进行分析和校正补偿.最后通过传递函数模型对PID (Proportion Integration Differentiation)速度控制器的控制参数进行理论整定的应用,说明车辆动力学模型为ATO控制算法提供被控对象的数学理论基础具有重要价值.     

基于预紧力工况下的原位螺栓超声检测研究

高铁制动盘螺栓疲劳裂纹可能会危害列车行车安全,有必要进行原位检测。但常用小角度纵波检测未考虑原位状态下预紧力的影响,螺栓缺陷定量精度不足。运用CIVA软件对原位螺栓裂纹进行仿真并优化检测工艺;利用有效弹性常数法表征螺栓在应力诱导下的宏观各向异性,研究预紧力对缺陷定量的影响规律。建立原位状态的螺栓模型,分析折射角,晶片尺寸,频率和带宽对螺栓声场和缺陷回波的影响,选择最佳工艺参数。基于此参数,模拟不同预紧力下不同尺寸缺陷的回波。研究结果表明:不同预紧力下回波幅值不同。最后,绘制缺陷大小-波幅曲线图,实现螺栓缺陷定量分析。对实际螺栓开展原位检测,结果表明考虑预紧力后,缺陷定量误差降低了12%。     

120阀内孔径对制动系统性能的影响

使用基于气体流动理论的列车制动系统数值仿真方法定量分析了120阀的紧急阀III孔径、局减阀上的局减孔孔径、加缓风缸向列车管充气孔孔径对单编万吨列车制动、缓解特性的影响.仿真结果表明:紧急阀III孔径对列车的紧急制动特性有明显的影响。该孔径在2.3～2.7 mm范围内能够保证在常用制动时不发生紧急作用,同时紧急作用也能正常发生,并且该孔径越大,其制动波速越慢,在紧急制动时,该孔径由2.35 mm增大到2.65 mm,其制动波速由283.2 m/s降低到244.2 m/s,降低了14.2%;局减阀上局减孔孔径对常用制动时的制动波速有明显的影响,孔径越大,其常用制动的制动波速越快,在减压100 kPa时,孔径为1.5 mm时比0.5 mm时制动波速增大了77.4%;加缓风缸向列车管充气孔的大小对缓解波速有明显的影响,该孔径越大,缓解波速越快,在减压100 kPa之后缓解的过程中,随着该孔径由0.5 mm增大到1.5 mm,缓解波速增大了53.1%,小减压量制动后缓解时,该孔径大小对缓解波速影响较小。该结论为新阀的设计提供了参考。     

高速列车制动系统减速度设计的综合分析与研究

无论是直通式还是间接式,世界各国高速列车制动系统多采用电空制动来实现。在分析研究国内外高速列车减速度设计的基础上,结合我国高速列车运营模式及电空复合的实际情况,以充分利用黏着、尽量减少制动距离为目标,设计了CRH380B高速列车制动系统紧急制动减速度曲线。根据该曲线,通过系统仿真的方法,确定了制动缸压力。     

应用LBM方法对列车空气动力制动的数值研究

本文应用LBM(Lattice Boltzmann Method)数值计算方法对列车空气动力制动在不同速度下风翼提供的制动力和在相同列车速度下风翼的形状选择、位置安装以及不同安装数量等情况进行了研究、计算和分析.计算结果为工程设计人员提供了有力的参考依据.     

高速列车制动模式探讨

高速列车的功能比普通列车的大几倍，而高速下轮机间的粘着系数及闸瓦与动轮之间的摩擦系数都降低了一个数量级，故高速列车必须采用新的制动体系，电阻制动技术成熟，而再生制动能回收大部分动能，且制动特性较好，在直流牵引电动机和交流同步，异步电动机驱动中得到广泛应用。盘形制动在高速车辆上是必不可少的。在非粘着的电气制动中，磁轨制动的磨耗大，适用于紧急制动，而轨道涡流制动在８０～３００ｋｍ／ｈ速度内，制动特性平     

磁浮列车制动夹钳结构分析及优化

首先介绍现有中低速磁浮列车制动夹钳的结构,然后针对夹钳结构存在的回位弹簧过压缩、闸片偏磨、防尘罩相互挤压等问题进行分析,并提出优化方案。     

浅谈UIC系统在我国铁路应用的一些问题

通过对国外铁路UIC和AAR两个系统的简单介绍,指出两个系统组成的列车是有较大差异的。我国铁路机车车辆基本沿用了AAR系统,从理论分析和实践的角度来看,UIC系统的TVM300、电力机车的定速控制、空电联合制动等涉及列车制动控制的技术,直接用于我国既有铁路是值得商榷的。