擺臂式轉(zhuǎn)向架制動裝置設(shè)計(jì)及制動盤熱應(yīng)力分析.pdf

1、公鐵兩用車能夠綜合運(yùn)用鐵路運(yùn)輸?shù)母咝院凸愤\(yùn)輸?shù)撵`活性，實(shí)現(xiàn)“門到門”多式聯(lián)運(yùn)、降低運(yùn)輸綜合成本的目標(biāo)。尤其在特種運(yùn)輸領(lǐng)域內(nèi)，近年來隨著鐵路網(wǎng)與公路網(wǎng)的快速發(fā)展，研究公鐵兩用轉(zhuǎn)換裝備具有廣泛的市場空間和工程應(yīng)用價(jià)值。
　　本文依托《擺臂式轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)》項(xiàng)目，以現(xiàn)有六軸公路車為基礎(chǔ)，重點(diǎn)研究了適用于該款轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)制動裝置，提出了單元盤形制動裝置總體設(shè)計(jì)方案，并針對該制動裝置進(jìn)行了制動距離計(jì)算和盤軸過盈配合強(qiáng)度分析。針對制動盤的

2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作狀態(tài)，確立了有限元法模擬其溫度場的邊界條件，并對制動盤進(jìn)行了熱-結(jié)構(gòu)耦合計(jì)算和疲勞強(qiáng)度評估。同時(shí)，考慮熱流在接觸面間微凸體形成的熱流收縮效應(yīng)，利用解析法確定車軸與制動盤過盈配合面間的接觸熱導(dǎo)值，這種新的估算方法簡化了過盈接觸熱導(dǎo)模型的建立。
　　因此，主要研究工作包括:
　　(1)在擺臂式轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，對基礎(chǔ)制動裝置進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，并利用SolidWorks建立其三維模型。尤其在制動缸選型，閘片、閘

3、片托、制動杠桿、制動盤設(shè)計(jì)方面進(jìn)行比較仔細(xì)的描述。
　　(2)采用逐段累積法對設(shè)計(jì)的制動裝置進(jìn)行緊急制動計(jì)算，確定制動倍率、制動時(shí)間、制動距離等參數(shù)。對車軸與制動盤之間過盈配合采用有限元法計(jì)算分析，得出接觸壓力和過盈裝配過程中的壓裝曲線，為制動盤熱分析邊界條件提供計(jì)算數(shù)據(jù)。
　　(3)建立制動盤三維循環(huán)分析模型，運(yùn)用傳熱學(xué)理論知識計(jì)算了制動盤面的熱流密度、各界面的對流換熱系數(shù)、制動盤整體的輻射對流換熱系數(shù)。并根據(jù)過盈配合分析

4、的接觸壓力，考慮到熱流在接觸細(xì)通道傳熱的收縮效應(yīng)，利用解析法估算盤軸接觸面間的導(dǎo)熱系數(shù)。
　　(4)利用ANSYS對制動盤在緊急制動過程中和制動結(jié)束后自然冷卻時(shí)間內(nèi)溫度場仿真分析，并采用順序耦合法將溫度以體載荷方式加載在過盈配合預(yù)應(yīng)力下的制動盤上，對其進(jìn)行應(yīng)力場仿真分析。重點(diǎn)討論了制動盤上幾處大應(yīng)力區(qū)域的應(yīng)力時(shí)間變化歷程，并確認(rèn)制動盤靜強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。
　　(5)參考UIC ORE B12/RP17試驗(yàn)報(bào)告，將靜強(qiáng)度瞬態(tài)分