盘式制动器温度场的分析研究

针对制动器温度场的研究分析,建立额定起重量32 T的钳盘式制动器三维模型,同时在Workbench中添加制动器材料的各个参数,设置摩擦副间的接触关系,施加制动盘和制动衬片载荷、约束,对制动器制动过程产生的温度场进行仿真。使用LM算法建立包括时间、摩擦因数、制动压力、初始转速的多元非线性数学模型,通过Matlab进行回归分析。最终拟合结果和有限元仿真结果吻合,验证了起重机制动器温度模型的正确性。

无温度传感器下地铁车辆制动电阻温度在线监测方法

[目的]为实现无温度传感器下地铁车辆制动电阻的实时温度监测,提出一种无需额外安装传感器的新型制动电阻温度估算方法。[方法]对制动电阻结构和散热过程进行分析,建立由制动电阻单元及其冷却域构成的控制体温度模型,基于能量守恒定律与牛顿冷却定律构建制动电阻单元温度及控制体内冷却空气平均温度方程组,根据制动电阻阻值与温度的关系不断更新制动电阻发热功率并迭代计算,得到制动电阻的实时温度。通过有限元热仿真得到稳态和瞬态下的制动电阻温度分布,对新型制动电阻温度估算方法进行验证。[结果及结论]基于直流牵引网电压与斩波电路占空比计算制动电阻发热功率,无需额外安装传感器,可实现对硬件的纯软件替代。该方法与制动电阻温度估算算法相结合,提高了制动电阻温度估算的可靠性。新型制动电阻温度估算方法得到的制动电阻温度与基于Fluent软件的热仿真结果基本一致,其相对误差在可接受范围内,证明了该估算方法的有效性。制动电阻温度实时估算方法可实现制动电阻温度在线监测,并根据实时监测的制动电阻温度值调节地铁车辆电制动力指令值,提高牵引传动系统的可靠性及安全性。

基于摩擦功率法的列车制动盘瞬态温度场分析

针对在已有的制动盘瞬态温度场模拟中,摩擦表面摩擦生热热流密度的计算没有考虑摩擦热流在摩擦面上分布的差异,提出用摩擦功率法及摩擦副周向接触长度确定制动盘摩擦面摩擦生热热流密度的方法。根据温度场分析时的载荷和边界条件,建立制动初速200 km.h-1条件下列车紧急制动过程中制动盘瞬态温度场的有限元模型并进行数值分析,结果表明:在制动过程中,制动盘高温区域集中在制动盘摩擦半径至外径区域,温度最高可达289.9℃;摩擦热流对盘体内径附近区域的影响较小;能反映出制动盘和闸片周向接触长度径向分布对制动盘表面温度场分布产生的影响。

高速动车组制动盘瞬态温度与应力场计算

针对高速动车组制动盘在制动过程中因温度急剧上升,使制动盘受热膨胀产生热应力,最终出现热裂纹而导致制动盘失效的问题,根据热传导理论、弹性力学变分原理及热应力理论,分析制动盘在各界面上产生的热传导、对流和辐射换热以及受热膨胀产生的热应力。依据实际几何尺寸,建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,考虑弹性模量、比热容、导热系数和线胀系数等材料参数随温度变化的影响,利用大型有限元分析软件ANSYS模拟制动盘的制动过程,分析计算制动盘温度与应力的分布,并通过试验得到验证。仿真结果表明:高速动车组在时速为200 km/h下紧急制动,制动后40 s制动盘最高温度达到416℃,制动后60 s最大应力达到651 MPa,所设计的制动盘满足强度许用应力要求。

基于三维模型的制动盘温度场和应力场计算

提出了一种以三维循环对称有限元模型计算制动过程中制动盘温度场和应力场的方法。讨论了温度场和应力场有限元分析时载荷和边界条件的确定 ,以及变材料常数的处理。利用大型有限元软件 ANSYS建立了制动盘的三维对称循环有限元模型 ,对一种制动盘进行了计算和分析 。

高速列车制动盘瞬态温度和热应力分布仿真分析

制动盘的热疲劳损伤是当前列车安全制动的主要威胁。制动过程中的瞬态温度和热应力分布是热疲劳损伤研究的基础。通过建立制动盘无内热源的三维温度场分布的数学计算模型,采用热弹塑性有限元法,利用摩擦功率法计算温度场载荷,仿真不同制动工况下制动盘摩擦热负荷产生的温度场以及热应力分布。主要计算一次常用制动、一次紧急制动、三次紧急制动和一次坡道制动这4种制动工况。通过仿真分析发现,不同工况下制动盘面的温度变化有着相似的规律。制动开始阶段,随着强热流的不断输入,盘面在很短时间内迅速升温,很快达到峰值点。随后,盘体逐渐通过辐射和对流的方式散热,温度缓慢下降。相对紧急制动和常用制动的升温过程,坡道制动的升温显得缓慢一些。研究不同工况下制动盘温度和热应力的变化和分布规律,为高速列车复合材料制动盘的热疲劳性能评价提供依据。

机车制动盘三维瞬态温度场与应力场仿真

基于三维循环对称有限元模型,提出了机车制动盘制动过程中温度场和应力场的计算方法。讨论了边界条件和各种相关参数的确定方法,尤其是机车整个制动过程中制动盘换热系数的计算方法。同时运用有限元软件ANSYS7进行了制动盘及相关部件三维瞬态温度场和应力场的仿真与分析。仿真结果表明:在制动开始阶段,制动盘迅速升温,高温区集中在制动盘摩擦面表层,最高温度达220℃;制动过程结束后,整个制动盘有一段较长时间的降温过程;制动盘系统各部分的最大热应力-时间曲线变化规律不一致,但均满足材料强度要求。仿真结果与实验数据相符,证明了该三维有限元模型及其温度场计算方法的正确性。

销-盘试验的热-应力-磨损耦合模拟研究

销-盘磨损试验涉及复杂的热-应力-磨损耦合现象。基于广义Archard磨损模型和商用有限元软件ABAQUS,开发模拟销-盘磨损试验过程中热-应力-磨损耦合模拟分析的顺序耦合方法。分析销-盘试验的瞬态温度场,将温度场作为热载荷分析摩擦副的应力-磨损耦合问题;分析过程中考虑温度对摩擦副材料的力学和热学性能的影响以及广义Archard磨损系数和摩擦因数对温度和接触压力的依赖性。热传导分析考虑摩擦生热、销-盘接触传热、各个表面与空气之间的强制对流换热、自然对流换热以及热辐射。将该方法用于销-盘磨损试验的模拟,得到温度场、接触压力和磨损量的演变过程,揭示温度场对接触和磨损的影响规律,仿真结果与试验结果吻合良好。

基于HyperMesh的盘式制动器有限元分析

以盘式制动器为研究对象,基于PRO-E、HyperMesh等软件建立其有限元模型。通过求解计算,对盘式制动器的钳体、制动盘行了强度分析和模态分析。分析结果表明:钳体、制动盘等零部件满足强度设计要求;制动盘的8、9阶固有频率与钳体的4阶固有频率非常接近,易产生共振,引起制动器尖叫。针对制动器尖叫问题,对制动盘的厚度进行了优化分析。优化结果表明,适当的改变制动盘厚度,可避免制动盘与钳体发生共振,并且能够改变盘的振型大小,改善盘式制动器的稳定性。

汽车盘式制动器制动尖叫的分析

针对某轿车盘式制动器的制动尖叫问题,在实体模型的基础上建立了制动器各主要部件的有限元分析模型和耦合接触模型。为了提高模型的计算精度,采用模态实验对有限元模型参数进行了修正。通过振动测试方法对盘式制动器进行振动噪声测试,获得了制动器及其主要部件的振动信号和噪声信号。将实验结果与有限元结果进行比较,确定了盘式制动器制动尖叫的原因。

基于有限元法的动车组制动盘制动能力分析

采用ANSYS10.0有限元软件,建立了制动盘三维对称循环有限元模型,对不同制动初速度、减速度和载重条件下,紧急制动过程中的三维瞬态温度场和热应力场进行仿真和分析,得出了给定条件下制动盘温度、应力情况,并从制动盘所能承受的最高温度和最大应力两方面分析了其制动能力。

闸片结构对制动盘温度场及热应力场的影响

制动盘表面温度和应力的分布关系到制动盘的寿命,而制动闸片的结构是影响制动盘表面温度和应力的关键因素。利用有限元软件,建立了闸片结构与制动盘温度场及热应力场分布的关系,并提出了与闸片结构和摩擦功率密切相关的结构因子的概念,摩擦面积和摩擦速度增加都将增加结构因子。模拟计算表明,随结构因子的增加,表面温度及热应力增加,结构因子的波动程度决定了热应力。减小结构因子变化的范围则可改善制动盘热应力的分布。结构因子的提出为改善制动盘温度场及应力场提供了参考依据,对闸片结构的设计具有指导意义。

准高速机车制动盘三维温度场及热应力场分析

应用有限元方法对准高速机车制动盘制动过程中由于摩擦生热引起的热弹性问题进行研究。利用Pro/E软件建立制动盘三维实体模型,并将之导入ANSYS中建立制动盘的三维有限元模型。根据热力学理论建立传热数学模型以及耦合的热弹性本构模型。虚拟仿真过程中考虑热流密度和换热系数随时间变化的影响,得出随时间变化的温度场和应力场。仿真结果表明,制动盘在制动后20 s最高温度达到121℃,在制动后10 s最大应力达到210MPa。

采煤机湿式多片盘式制动器温度分布研究

应用ABAQUS软件对采煤机湿式多片盘式制动器进行有限元分析。通过对采煤机紧急制动过程进行仿真分析,得出制动盘盘面温度沿半径先增大后减小,油槽和冷却油的存在使摩擦副的温度场呈非对称分布。最后拟合出了以活塞端面为基准,沿中心轴线方向的制动器内部温度分布曲线,并给出经验公式。

制动盘温度的有限元计算与实验研究

运用传热学中的有限元法，计算了钢制制动盘表面温度及温度分布，并在MM－1000摩擦磨损实验机上对钢与石棉和半金属摩擦材料组成的制动摩擦副进行了实验研究。计算结果表明，在实验研究条件下，当制动摩擦温度处于稳定状态后，制动盘表面温度可达1000℃以上，而且与对偶所用的摩擦材料有关。与散热能力强的半金属摩擦材料配副时，制前盘表面温度低。可测部位的测定值、制动后钢的热震开裂和组织变化均表明，实验结果与计算值基本一致。

基于三维模型的机车制动盘瞬态温度场仿真

该文运用有限元软件ANSYS7建立了某机车制动盘的三维循环对称有限元模型。讨论了边界条件和各种相关参数的确定方法,尤其是机车整个制动过程中制动盘换热系数的计算方法。同时进行了三维瞬态温度场计算仿真,给出了典型时刻温度场分布云图。仿真结果显示:在制动开始阶段,制动盘迅速升温,高温区集中在制动盘摩擦面表层,最高温度达220OC;制动过程结束后,整个制动盘有一段较长时间的降温过程。仿真结果与实验数据相符,证明了该三维有限元模型及其温度场计算方法的正确性。

制动盘材料构成设计过程热应力分析

应用复合材料的物理性能混合法则及离散化处理方式,运用有限元法研究了梯度SiCp/Zl104复合材料制动盘在紧急制动工况下的温度和热应力分布,并与铸铁件和均质20Vol.%SiCp/Zl104复合材料制动盘的计算结果进行比较分析。结果表明,同种工况下梯度SiCp/Zl104复合材料制动盘温度更低,热应力更小,温度和热应力在盘状件上的分布更有利于减少热疲劳和避免产生热裂纹,且梯度SiCp/Zl104复合材料制动盘具有减重和提高耐磨性能的优点,这为制备梯度SiCp/Al复合材料制动盘提供了理论上的支持。

飞机刹车盘三维瞬态温度场仿真

针对单一工况的飞机刹车盘三维瞬态温度场仿真不能全面描述温度场在其他工况下的热特性。为获取多工况的刹车盘制动过程中的温度分布情况,以某型飞机为例,对刹车装置的循环对称结构,根据传热学理论建立三维循环对称有限元模型,阐述飞机刹车副制动过程中三维瞬态温度场的计算方法,运用ANSYS10.0软件分析不同工况下刹车盘的温度分布,并给出典型时刻下温度场分布云图和最高温度点温度变化曲线。通过分析不同制动过程的温度场,为摩擦材料的研制及制动盘的设计和选择不同工况的压力和制动速度提供有效的参考。

盘式制动器热弹性耦合分析

探讨了汽车盘式制动器的摩擦接触热弹性耦合非线性问题及其分析方法.利用有限元分析软件ANSYS 8.1建立盘式制动器热弹性耦合分析的三维有限元模型,确定对模型求解的边界条件、载荷步及模拟工况,研究进行制动器热弹性耦合分析的过程,通过仿真计算得到制动器工作过程中制动盘瞬态温度场、应力场等重要信息.

紧急制动工况下汽车通风盘式制动器瞬态温度场分布的研究

以某乘用车前轮采用的通风盘式制动器为研究对象,建立其热-结构耦合的3维有限元分析模型.在此基础上采用直接耦合法对该通风盘式制动器在紧急制动工况下的瞬态温度场进行仿真分析,获得整个通风式制动盘和摩擦片在紧急制动过程中温度场的分布情况及变化特性.结果显示:在整个紧急制动过程中,制动盘温度场的分布不是轴对称的,其在径向、周向及轴向3个方向上均存在着一定的温度梯度;制动盘的最高温度出现在1.91 s,最高温度为227.1℃.同时对该通风盘式制动器进行了与仿真分析相同制动工况下的台架试验,所获得的实验结果与仿真计算结果基本一致,从而验证了仿真分析的有效性,为通风盘式制动器的设计及优化提供了理论基础.