電磁式磁軌制動(dòng)器極靴噴水降溫?cái)?shù)值模擬.pdf

1、制動(dòng)系統(tǒng)作為高速列車九大關(guān)鍵技術(shù)之一，它對列車的運(yùn)行安全有著重要的影響。在制動(dòng)系統(tǒng)中增加電磁式磁軌制動(dòng)器，能夠有效減小緊急制動(dòng)距離，提高列車的制動(dòng)安全。電磁式磁軌制動(dòng)器極靴在工作過程中因摩擦產(chǎn)生的高溫導(dǎo)致極靴磨損嚴(yán)重，進(jìn)而影響其使用壽命。為了減輕極靴在制動(dòng)過程中的磨損，本文研究了列車在制動(dòng)過程中電磁式磁軌制動(dòng)器極靴噴水降溫的數(shù)值模擬，主要研究工作如下:
　　首先，針對極靴在工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高溫，提出極靴噴水降溫的方法，并建立電磁式磁軌

2、制動(dòng)器極靴噴水降溫的數(shù)學(xué)物理模型?；谟邢拊ǎ瑢ξ锢砟Ｐ瓦M(jìn)行網(wǎng)格劃分，并分析極靴噴水降溫?cái)?shù)值模擬時(shí)，需要加載的邊界條件類型和相關(guān)邊界條件及其它參數(shù)在商業(yè)軟件Fluent中的具體設(shè)置。
　　其次，結(jié)合電磁式磁軌制動(dòng)器樣機(jī)的性能參數(shù)和CRH2動(dòng)車組的結(jié)構(gòu)參數(shù)，基于高速列車在制動(dòng)初速度為250km/h的緊急制動(dòng)工況，建立電磁式磁軌制動(dòng)器/鋼軌摩擦生熱模型，詳細(xì)計(jì)算其熱負(fù)荷，利用有限元軟件進(jìn)行溫度場仿真。仿真結(jié)果表明，電磁式磁軌制動(dòng)器極

3、靴的最高溫度是1299.06K，制動(dòng)結(jié)束時(shí)，最高溫度是809.55K，并且高溫區(qū)域主要分布在極靴表面。數(shù)值模擬結(jié)果說明極靴在制動(dòng)時(shí)總是工作在高溫環(huán)境中，導(dǎo)致極靴表面磨損嚴(yán)重。
　　再次，針對極靴在摩擦生熱中的數(shù)值模擬結(jié)果，確定極靴噴水降溫對減輕極靴磨損有重要意義，同時(shí)利用商業(yè)軟件Fluent對極靴噴水降溫過程進(jìn)行數(shù)值模擬。仿真結(jié)果表明，在液膜厚度分別為0.5mm、1mm和1.5mm的三種工況下，液膜厚度為0.5mm的工況具有最好的

4、降溫效果。在極靴兩端底部，此工況的最高溫度比未噴水工況的最高溫度低489.95K，當(dāng)制動(dòng)結(jié)束時(shí)此工況的最高溫度比未噴水工況的最高溫度低369.98K。
　　最后，為了進(jìn)一步提高極靴噴水降溫效果，通過增加極靴兩端表面微結(jié)構(gòu)，建立三種不同強(qiáng)化表面（矩形、三角形和梯形）的噴水降溫模型。仿真結(jié)果表明，微結(jié)構(gòu)是矩形的工況具有最好的降溫效果。在制動(dòng)結(jié)束時(shí)極靴兩端底部，此工況的最高溫度比未噴水工況的最高溫度低391.92K，其它兩種強(qiáng)化表面也具