高速动车组制动盘疲劳寿命模型研究及应用

为掌握制动盘实际服役状态下的疲劳特性,从高速动车组铸钢制动盘材料本身的疲劳性能切入,对国内某厂家铸钢制动盘材料在不同温度、不同应力状态下进行了有限寿命疲劳试验研究,建立了制动盘材料温度—应力—疲劳寿命模型。基于研究建立的制动盘疲劳寿命模型,为制动盘在不同服役工况提供可用次数参考。以坡道线路上进行一次紧急制动工况为算例,对铸钢轴装制动盘温度和热应力进行仿真分析,获得该工况下制动盘可用次数。

车轮多边形对高速车辆曲线轮轨动态作用及磨耗演变行为的影响研究

为研究车轮多边形磨损对高速车辆通过曲线时轮轨动态作用的影响,基于车辆—轨道耦合动力学理论,建立考虑轮对和构架柔性的刚柔耦合车辆—轨道动力学模型。以横向轮轨力响应为依据选取多边形阶次,制定考虑曲线运行工况的车轮多边形幅值限值,进一步分析曲线上的车轮多边形磨耗演变行为。结果表明:车轮多边形阶次对轮对横向振动存在一定程度的影响;过圆曲线路段时,多边形车轮的接触点横向位置会向名义滚动圆处靠近且对曲线外侧车轮的横向蠕滑力影响更为显著;过超高严重加剧了车轮多边形对曲线通过性能的影响;磨耗后期形成以初始阶次为主导的混合多边形圆周且对车辆动力学特性的影响加剧。

高速动车组轮盘用紧固螺栓仿真分析

高速动车组轮装制动盘通过多个螺栓与车轮固定,制动过程中,由于制动盘和螺栓产生热变形,导致螺栓承受较大拉应力,存在失效可能。利用有限元软件ABAQUS,建立了与实际相符的高速动车组轮装制动盘、车轮、联接件、螺栓套的有限元模型,螺栓施加相应的预紧力。计算得到300km/h高速动车组制动盘和螺栓联接件的温度场和应力场结果,校核了螺栓强度,为不同时速的动车组轮装制动盘用螺栓提供了模拟计算方法。在1∶1台架试验上,验证了模型温度场计算的准确性。

基于cv-FDM法的铸件凝固过程热应力数值模拟

为了实现铸件凝固过程多物理场的无缝耦合数值模拟,开展基于有限差分法的铸件凝固过程热应力分析.建立了热弹塑性的三维控制体积有限差分(cv-FDM)算法,开发了相应的铸件凝固过程热应力分析三维仿真软件.将该软件应用于典型的应力框试件和轧钢机机架铸件,计算得到了铸件凝固过程产生的应力和位移,并将结果与采用有限元分析软件ANSYS的计算结果进行了对比验证,吻合较好,表明模拟结果基于cv-FDM的铸件热应力分析达到了有限元法的精度水平.

车辆阻力对高速动车组制动盘热负荷的影响

动车组高速制动时,由于车辆自身阻力及风阻作用,制动盘承受的热负荷会降低。建立了高速制动时考虑车辆阻力的11制动动力试验模型。利用高速11制动动力试验台,研究了制动初速度350km/h时车辆阻力对制动盘热负荷的影响,使11制动动力试验工况与现车更接近,得到的试验结果更符合实际。

高速动车组粉末冶金闸片研制及试验研究

时速350km/h高速列车在紧急制动过程中将产生巨大的热负荷,制动过程中闸片的瞬时温度将达到900℃以上,在此极端工况下普通的闸片材料将难以胜任。根据UIC标准相关要求,结合中国高速列车的运用特点,研制出一种性能优良的高速列车铜基粉末冶金闸片,经大量试验研究分析最终证明所研制高速动车组粉末冶金闸片摩擦性能优良、导热性、耐磨性好,对制动盘无损伤,满足350km/h高速列车制动系统相关需求。

高速动车组制动盘试验研究分析

对所研制的制动盘进行力学性能、金相组织、热学性能试验分析及1:1制动动力试验分析,结果显示新研制的高速动车组制动盘具有较高的力学性能、金相组织致密、机械性能冷热态一致、以及良好的散热性能和耐疲劳特性;试验表明所研制的制动盘各项试验性能指标均满足高速动车组制动系统基本要求。

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。

350km/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。

高速列车涡流制动技术综述

介绍涡流制动的基本原理、分类、特点、结构和特性,对涡流制动的关键技术进行分析。全面回顾汽车行业及德国、法国、日本等在高速列车涡流制动领域所做的工作和取得的进展,对我国高速列车制动系统的发展及涡流制动的研究方向提出建议。

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。

轨道涡流制动研究方法分析

主要介绍了轨道涡流制动的基本原理和特点,对影响轨道涡流制动特性的关键参数进行分析。分析总结了理论分析法、有限元仿真法和台架试验法这3个主要的研究方法。对我国高速列车制动系统的发展及轨道涡流制动的研究方向提出建议。

Cu基粉末冶金闸片高速制动性能

Cu基粉末冶金闸片在高速制动时受温度的影响易发生摩擦系数的衰退,直接影响列车制动的有效性。利用1:1制动试验台进行不同速度下Cu基粉末冶金闸片的高速制动试验,分析试验后的摩擦材料和磨屑组织。结果表明:制动速度为350 km·h^(-1)和380 km·h^(-1)产生的高温使摩擦材料表层的金属基体发生软化熔融,降低了摩擦副表面微凸点的剪切阻力,导致摩擦系数下降。摩擦表面形成的金属氧化膜具有减磨作用,造成摩擦系数的进一步衰退。在380 km·h^(-1)制动时,石墨在高温下被氧化,摩擦表面失去稳定的润滑膜,出现粘着磨损和材料转移,磨耗量大幅增加。

内燃机车救援制动不可用动车组限速优化研究

目前内燃机车救援无制动能力动车组时按限速5 km/h运行,对救援效率带来较大影响。为了优化救援限速,梳理了内燃机车救援无制动能力动车组的各项限制因素,着重对救援机车的制动能力进行了理论计算、台架试验和实车试验,并调研了东风型内燃机车电阻制动工作原理和运用情况,论证了内燃机车电阻制动对救援限速优化的必要性和重要性,提出需加强热备内燃机车电阻制动检修,确保其可用性和稳定性。

B4C含量对高速动车组C/C-SiC制动材料摩擦磨损性能研究

为提高C/C-SiC摩擦材料的热物理性能和摩擦磨损性能,降低制动过程摩擦面温度,文中采用真空压力浸渍结合化学气相沉积(CVI)和液硅渗透(LSI)制备了B4C改性C/C-SiC摩擦材料(C/C-B4C-SiC),研究了不同B4C含量对C/C-B4C-SiC摩擦磨损性能的影响。结果表明:适量引入B4C可降低制动过程中的摩擦面温度;通过对摩擦磨损性能及磨损机理的分析,表明B4C的引入有利于形成均匀而连续的摩擦膜,使C/C-B4C-SiC制动材料的磨损率在高速制动时降低50%以上。

基于PolyMax模态参数识别法的轴装式制动盘模态试验

针对结构复杂的轴装式制动盘模态参数无法采用有限元法快速准确识别的问题,基于PolyMax模态参数识别原理,搭建制动盘模态试验系统;采用锤击法进行轴装式制动盘的模态试验,运用PolyMax法对采集的频响函数数据进行模态参数识别,提取制动盘前10阶模态、阻尼和振型参数,分析制动盘的模态特性和传感器附加质量对制动盘模态频率的影响。结果表明:传感器附加质量对制动盘结构模态频率无影响;制动盘振动模态形式主要有周向模态、径向模态和混合模态3种类型,在频率1 627 Hz附近存在频率几乎一致的重根模态,模态复杂性比较低,近似为实模态振型,满足循环对称结构的典型模态振型特征;PolyMax模态参数识别法能快速准确地识别轴装式制动盘的模态参数,可为制动盘动力学特性分析和结构优化设计提供基础。

高速动车组制动距离及制动减速度参数研究

我国现有动车组技术条件规定了速度350 km/h及以下速度等级动车组的制动距离,对于更高运行速度的动车组,国内外均还未有制动减速度参数和制动距离标准。由于动车组的制动动能与速度的平方成正比,动车组在更高运用速度时,施加空气制动会产生更大的热负荷,现有的制动盘的耐热裂性能和抗热衰退性能无法满足。在分析速度350 km/h中标准动车组的制动距离、控制减速度等参数基础上,讨论了初速度400 km/h的制动距离参数,对于初速度400 km/h的纯空气紧急制动EB和UB,分别提出两种制动控制减速度方案,并进行了热负荷计算和制动距离校核,对比之后,给出了合理的方案建议。

基于长大坡道工况的动车组制动盘热负荷研究

目前的铸钢盘形制动摩擦副能够满足速度350 km/h运营速度的制动能力需求,但是在长大坡道线路工况下,如果电制动出现故障,动车组仅依靠摩擦制动恒速下坡,摩擦副会产生巨大的热负荷,对制动盘是一个严峻的考验。结合国内某客运专线长度45 km的25‰坡道线路条件,建立国内某型号动车组基础制动热负荷计算模型,利用1:1制动动力试验台测试结果对模型仿真结果进行验证,研究动车组以不同速度下坡对基础制动热负荷的影响。基于本文研究成果,为长大坡道线路条件工况,动车组电制动异常时,保障动车组安全运营提出准确、合理的限速值。

动车组轮装制动盘螺栓安装工艺及其影响研究

动车组轮装制动盘螺栓的安装目标是保证安装后螺栓内部存在规定的预紧载荷。传统的安装方法是人工扭矩安装法,即通过人工施加一定的扭矩来间接保证规定预紧载荷的实现,缺点是准确性和一致性由于受影响因素较多,所以很难保证。针对轮装制动盘螺栓的安装提出了机器扭矩转角法代替目前的人工扭矩法。为证明新安装工艺的可行性,通过试验研究和有限元仿真,针对轮装制动盘螺栓的载荷情况、安装效果和运用状态等进行了两种工艺的研究。结果表明:相对人工扭矩法而言,机器扭矩转角法既能极大改进安装的准确性和一致性、提高生产效率,又能保证产品运用状态的稳定、减少潜在故障的发生,可推广并代替传统的人工扭矩法。