踏面与盘式两种制动模式温度分布特征的模拟分析

探究1∶1踏面制动与缩比盘式制动得到的温度场存在偏差的原因,有利于提高利用缩比制动模式评价制动摩擦副热负荷能力的精度。基于TM-I型缩比车辆制动试验台和1∶1制动试验台,采用ADINA有限元软件,在制动压力10、15、20 kN和初速度60、80、105 km/h条件下,模拟计算2种制动模式的温度场,并分析影响2种制动模式温度偏差的因素。结果表明:1∶1踏面制动模式和缩比盘式制动模式得到的温度存在明显差别,踏面制动的温度均高于缩比盘式制动的温度;2种制动模式的温度差别随压力的变化不明显,但随制动初速度增加而明显加大;踏面制动由于摩擦面积集中,散热程度不良,随初速度从60 km/h增加到105 km/h,制动温度增加幅度为56%~77%,盘式制动由于摩擦弧长沿盘半径方向的不均匀,散热面积大,制动温度随初速度增加幅度为32%~44%。

国产溶聚丁苯橡胶在半钢子午线轮胎胎面胶中的应用

研究国产溶聚丁苯橡胶(SSBR)在半钢子午线轮胎胎面胶中的应用。结果表明:与进口SSBR胶料相比,国产SSBR胶料的硫化特性、物理性能和耐臭氧老化性能相当;成品轮胎的高速性能和耐久性能均通过测试,滚动阻力相当,干地和湿地制动性能可满足使用要求,且可降低材料成本。

不同制动工况下地铁车轮踏面磨耗研究

为研究不同制动方式对地铁车轮踏面磨耗的影响规律,联合ANSYS和SIMPACK软件,建立了车轮-闸瓦热机耦合有限元模型和含有柔性轮对的车辆动力学模型,同时考虑不同制动初速度和制动减速度对车轮踏面温度、踏面硬度、踏面与闸瓦间接触应力及制动距离的影响,分析了不同制动方式下车轮-闸瓦磨耗、车轮-钢轨磨耗和踏面总磨耗的变化规律。结果表明:踏面磨耗随着制动初速度的增大而增大;随着制动减速度的增大,车轮-闸瓦磨耗和总磨耗增大,车轮-钢轨磨耗减小;制动时踏面总磨耗主要受车轮-闸瓦磨耗影响。

制动器关键参数检测与寿命预测研究

文章根据制动器的结构和作用机理,研究分析制动器关键部件的可靠性与使用寿命;并根据以上分析探讨制动器技术参数检测的方法,设计开发制动器检测装置;再使用Matlab神经网络工具箱建立制动器关键件的人工神经网络寿命模型。根据建立的关键件寿命模型和检测装置采集到的关键件参数,预测制动器各关键件的寿命,提高制动系统可靠性,确保列车的行车运行安全。该方法还为制动器预防性检修维护提供理论依据,为机车检修方式由计划修升级为状态修做准备。

航空轮胎胎面胶等效工况磨损特性研究

使用自主研制的航空轮胎等效摩擦磨损试验平台对航空轮胎不同服役工况下的摩擦行为进行等效拆解,研究加载条件对加速起飞、着陆瞬间和制动滑行摩擦工况对胎面胶磨损特性的影响。结果表明:3种工况中,制动滑行是航空轮胎胎面胶快速磨损的主要工况,制动滑行工况下胎面胶磨损率明显大于加速起飞和着陆瞬间工况下;等效摩擦磨损试验平台可实现航空轮胎胎面胶摩擦行为的模拟,可作为高耐磨胎面胶配方开发的评价工具。

轿车轮胎实车性能的研究

以205/55R1691V轿车轮胎为研究对象,探讨轮胎结构对实车性能的影响。通过调整胎面胶配方、带束层宽度和角度、三角胶高度设计4种轮胎试制方案,研究4种方案轮胎的滚动阻力、干湿地制动性能、实车操控性、舒适性和噪声、振动与声振粗糙度(NVH),确定胎面胶配方采用纯溶聚丁苯橡胶体系、带束层宽度为170/160 mm、带束层角度为27°、三角胶高度为25 mm时,轮胎具有良好的干湿地制动性能以及整车操控性能、舒适性和NVH性能,综合性能较优。

踏面制动单元手动缓解改造方案研究

对某型踏面制动单元停放制动状态及手动缓解原理进行介绍,包括制动缸不同状态下的作用原理及作用方式。针对目前采用单侧缓解的停放制动缸,分析其存在的劣势并提出改造要求。根据停放制动缸周围安装位置的不同提出三种将单侧缓解改为双侧缓解的方案,并对三种方案进行详细对比分析,包括改动范围、所需空间尺寸及改造费用等。结合某项目的实际需要,综合分析对比后给出拟采用的改造方案,并对该改造方案进行详细阐述,从而为踏面制动单元手动缓解改造需求提供参考。

汽车制动轮胎啸叫问题改善研究

汽车轮胎噪声是指车辆在行驶过程中,轮胎与地面摩擦产生的声音。轮胎噪声是车辆噪声的主要来源之一,对驾驶员和乘客的舒适性和安静造成很大影响[1]。为解决某纯电SUV车型在正常行驶制动过程中轮胎出现的啸叫问题,采用了客观测试复现的排查方法,通过NVH设备进行数据采集,确认异常噪声发生的工况、频率、声压级等信息,锁定轮胎啸叫的主要影响因素,找到制动啸叫问题的改善方向。结合项目应用的实际情况制定合理的优化措施,可以调整胎面材料和优化胎面花纹来降低轮胎噪声。这些解决啸叫问题的方法和思路,为后续项目开发时避免这些问题或解决同类型问题提供指导和参考[2]。

低温改善剂在半钢子午线轮胎胎面胶中的应用研究

研究低温改善剂LTS(简称LTS)在半钢子午线轮胎胎面胶中的应用,并与液体丁二烯橡胶进行对比。结果表明:使用LTS的胶料的硫化特性、物理性能、动态力学性能、耐低温屈挠性能与使用液体丁二烯橡胶的胶料相当,轮胎的冰雪地制动性能相近;使用LTS替代液体丁二烯橡胶可以在保持胎面胶性能的同时降低原材料成本。

工程车车轮制动热负荷分析

为确保工程车车轮制动热负荷满足要求,以最高运行速度为120 km/h、轴重为23 t的工程车车轮为研究对象,采用有限元法,分析车轮踏面在不同闸瓦压力(450 kPa和360 kPa)下制动时的温度分布情况,计算车辆制动时车轮踏面最高温度。计算结果表明:在第1种工况下,直径为840 mm的车轮,在实施紧急制动18 s时,踏面温度最高,为360.92℃;在实施制动过程中,车轮踏面温度始终未超过450℃;设计工程车时,车轮直径可以按840 mm选择。

胎面胶性能对轿车轮胎雪地制动性能的影响

对相同结构和花纹设计、不同胎面胶配方的轿车轮胎的雪地制动性能进行对比分析,研究胎面胶性能对轮胎雪地制动性能的影响。结果表明:胎面胶的玻璃化温度(T_(g))越低,轮胎的雪地制动性能越好,但若满足T_(g)低于轮胎使用温度的基本要求,胎面胶的T_(g)对轮胎雪地制动性能的影响减弱;损耗因子对轮胎的雪地制动性能影响不大;-20℃时胎面胶的复合模量(E^(*))与轮胎雪地制动性能高度相关,E^(*)越小,轮胎的雪地制动性能越好;低温下胎面胶硬度与轮胎雪地制动性能有一定相关性,总体趋势为低温下胎面胶硬度越低,轮胎雪地制动性能越好,但若将低温下胎面胶硬度控制在一定范围内,其与轮胎雪地制动性能的相关性下降,甚至无相关性。

北美双层电客车基础制动装置配置及特性

目的:列车基础制动装置的选型及性能将直接影响列车的行驶安全,为解决此问题,特介绍了北美双层电客车基础制动装置的配置及特性。方法:对北美双层电客车的基础制动装置形式、踏面制动单元的特性、盘形制动单元特性和基础制动热容量进行了分析。结果及结论:应力分析表明,在盘型制动的制动盘温度急剧变化的过程中,其应力变化梯度较小,制动盘材质性能稳定。热容量分析结果显示,车轮踏面及制动盘在连续2次紧急制动工况下能完全满足设计许可温度。因此,该基础制动装置的性能完全满足列车使用要求。

系列化中国标准地铁用踏面制动单元壳体结构设计与试验研究

提出系列化中国标准地铁用踏面制动单元壳体的新型正向设计方法。首先对产品内部机构进行运动学分析,计算出内部机构包络空间。然后根据转向架安装需求,设计出壳体的外形,并进行工程化处理。随后对所设计的壳体进行静强度有限元仿真计算以及模态仿真分析。最后试制出壳体实物并进行试验,应力应变试验结果表明,壳体主要部位的实际应力值与静强度仿真计算结果基本一致,壳体实物满足极限工况下的承载要求;动作疲劳试验的结果符合相关标准要求。上述计算与试验结果表明,采用该方法所研制的壳体在外形、质量、强度等方面均能满足标准地铁车辆要求。

轴重对高摩擦系数合成闸瓦摩擦性能的影响

铁路机车、货车和城市轨道交通车型众多,车辆轴重各不相同,轴重对合成闸瓦摩擦性能的影响需要系统研究。利用1∶1制动动力试验台,系统研究了LH2-45型高摩擦系数合成闸瓦在15.5 t轴重和23.0 t轴重、不同制动初速度的磨合、常用制动、紧急制动工况下的摩擦磨损性能。结果表明:轴重对高摩擦系数合成闸瓦的制动距离、踏面温升、磨耗量有影响,随着轴重的增大,踏面温升增加,制动距离增长,磨耗量增加;23.0 t轴重的制动距离约为15.5 t轴重的1.5倍,23.0 t轴重的闸瓦能量磨耗量约为15.5 t轴重的1.3倍;轴重对高摩擦系数合成闸瓦的摩擦系数没有显著影响;对于常用制动和紧急制动,不同轴重下合成闸瓦的摩擦性能随制动初速度变化的规律一致。

列车车轮踏面制动温度循环试验与温度场仿真分析

在分析货物列车踏面制动方式下车轮踏面热振裂纹和车轮热疲劳裂纹产生机理的基础上,以国内碾钢车轮材料为对象进行踏面制动温度场试验,重点研究制动过程中摩擦热源向转动车轮踏面表面传热的关系,模拟车轮旋转周期内闸瓦摩擦生热和对流换热交替变化的规律,建立车轮制动过程瞬态温度场三维有限元模型,改进以整体输入热流和对流换热的简化模式为基础的传统理论的热应力计算方法。通过在摩擦制动动力试验台进行的制动试验,证明计算模型从宏观和细节方面比较完整地反映了车轮踏面制动热温度场的实际工况。为确定车轮踏面制动极限和作用方式、列车制动距离等技术规范提供计算依据。

不同热流加载方式下车轮踏面制动温度和应力场模拟分析

利用有限元软件ANSYS建立车轮三维有限元模型,计算分析移动热源和均布热源2种不同热流密度加载方式下,车轮在连续两次紧急制动下的三维瞬态温度场和应力场。结果表明,采用移动热源法计算的车轮温度场分布更接近于真实的情况,而采用均布热源法更为简便,且计算所得的温度及热应力分布与移动热源法相差很小,因此采用均布热源法计算车轮踏面制动过程的三维瞬态温度场和应力场更加可取。

北京地铁10号线制动热响应分析与评估

针对城轨列车转向架基础制动方式,对踏面制动热流密度进行推导,建立了车轮制动过程瞬态温度场和应力场三维有限元模型,重点分析了城轨列车在两次紧急制动和全程往返制动两种极端情况下,车轮踏面温度和热应力变化规律.车轮踏面所受的应力是垂直载荷、横向载荷和热应力综合作用的结果,适用于Hertz接触理论,机械载荷对车轮踏面的作用效果采用Hertz接触应力来衡量,根据温度和热应力模拟结果,评估了城轨列车车轮的服役安全性,为发展城轨列车的制动方式和制动技术提供了比较可信的理论分析方法.

快速重载货物列车踏面制动试验与分析

针对快速重载货物列车转向架基础制动方式,对踏面制动热流密度和对流换热系数进行推导和应用,重点分析车轮旋转周期内闸瓦摩擦生热和对流换热交替变化规律,建立了全新的车轮制动过程瞬态温度场三维有限元模型.在摩擦制动动力试验台上进行了制动试验并对模型进行了验证,结果表明该模型能比较完整地反映实际工况.利用该模型进行仿真计算,可以了解各种要素对踏面制动过程的影响,为发展快速重载货物列车的制动方式和制动技术提供了比较可信的理论分析.

重载货车车轮踏面制动辐板热应力分析

采用大轴重货车是解决我国铁路货运能力不足的主要途径之一,然而提高轴重意味着车轮踏面所受的制动热负载将会增大,这可能导致大轴重货车车轮辐板热损伤加剧。因此,有必要通过对不同轴重车轮热应力的对比分析,揭示轴重大小对车轮辐板损伤的影响规律,为制定大轴重货车运行和制动条件提供支持。提出研究此问题的新思路,采用热弹塑性有限单元法,模拟在热处理工艺过程中车轮辐板残余应力分布状况,使得车轮存在仿真制动工况所需的初始残余应力。对重载运煤专线—大秦线全程循环制动进行模拟,计算得到车轮制动功率—时间历程,仿真在此工况下30 t重载货车车轮辐板的温度场和热应力场的分布状况。计算比较21 t、25 t和30 t轴重货车车轮在大秦线全程循环制动中热应力和制动完全结束后的残余应力的变化规律。结果表明,车轮在热处理后,车轮辐板残余应力是不可忽视的。随着轴重的增大,车轮辐板将承受更大的热应力和残余应力。

列车紧急制动过程中踏面温度分布及磨耗预测

列车紧急制动过程中踏面温度急剧升高导致车轮踏面的摩擦磨损机理与稳态运行时有显著差异。为了准确预测列车紧急制动过程中踏面磨耗,同时考虑踏面制动过程中车轮踏面与钢轨及闸瓦接触,基于有限元软件ABAQUS建立了踏面制动过程热机械耦合有限元模型,综合考虑制动温升对车轮踏面力学性能、硬度及摩擦因数的影响,仿真得到了紧急制动过程中车轮踏面上温度分布、硬度分布以及接触应力分布,并利用轮轨动力学软件UM得到了紧急制动过程中轮轨接触斑形状以及轮轨蠕滑区相对滑移分布,在此基础上结合Archard磨耗模型对单次紧急制动结束后的踏面磨损深度进行了定量预测。结果表明:对于制动初速度为130 km/h、160 km/h两种工况,踏面最高温度分别达到了397.0℃和485.9℃,踏面最大累积磨损深度分别为5.90μm和7.43μm,与踏面制动实验对比发现,预测结果与实验结果磨损位置及形貌分布趋势一致。