重載貨車(chē)踏面制動(dòng)熱響應(yīng)分析研究.pdf

1、提速和重載是提高鐵路運(yùn)輸能力的有效措施，并已成為鐵路貨車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)。為適應(yīng)我國(guó)鐵路跨越式發(fā)展的需要，我國(guó)鐵路的貨運(yùn)速度將由目前的80km／h左右提高到120km／h，車(chē)輛的軸重將由2n提高到23t及25t，速度和載重的提高對(duì)車(chē)輛轉(zhuǎn)向架提出了更高的要求。 車(chē)輪是機(jī)車(chē)車(chē)輛中的重要走行部件，車(chē)輪的可靠與否關(guān)系到整個(gè)列車(chē)的安全。對(duì)于貨運(yùn)列車(chē)來(lái)說(shuō)，目前其制動(dòng)方式仍然是踏面制動(dòng)。隨著貨物列車(chē)的提速和軸重的增加，列車(chē)的動(dòng)能也會(huì)急劇上升，故閘瓦

2、和車(chē)輪踏面的機(jī)械摩擦而產(chǎn)生的熱量也大大增加，車(chē)輪的熱負(fù)荷勢(shì)必進(jìn)一步增大。高摩合成閘瓦是重載及提速貨車(chē)配套制動(dòng)技術(shù)之一，由于合成閘瓦導(dǎo)熱性差，車(chē)輪在制動(dòng)過(guò)程中要吸收更多的熱量，因而更易受到熱損傷。 本文首先分析了鐵道車(chē)輛踏面制動(dòng)過(guò)程中傳熱與熱負(fù)荷研究的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，對(duì)鐵路重載貨車(chē)車(chē)輪的熱狀態(tài)、熱負(fù)荷和熱負(fù)荷故障進(jìn)行了說(shuō)明。接著闡述了求解貨車(chē)車(chē)輪熱負(fù)荷的基本原理和方法。介紹了熱傳導(dǎo)的偏微分方程、瞬態(tài)溫度場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型和邊界條件確定的

3、原則以及用有限元法進(jìn)行的數(shù)值求解。 其次，本文對(duì)進(jìn)行熱分析所需要的邊界條件進(jìn)行了計(jì)算，進(jìn)而分別就23t和25t軸重貨車(chē)車(chē)輪在初速度為120km／h，緊急制動(dòng)距離為¨OOm和1400m的制動(dòng)工況和長(zhǎng)大下坡道恒速制動(dòng)工況下的溫度場(chǎng)以及熱應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行了模擬。為保證車(chē)輪在整個(gè)使用周期內(nèi)的安全性，計(jì)算時(shí)，分別以新車(chē)輪和直徑為770mm的磨耗到限車(chē)輪的幾何尺寸作為計(jì)算基礎(chǔ)。計(jì)算了在熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷共同作用下的應(yīng)力場(chǎng)分布，并對(duì)車(chē)輪強(qiáng)度進(jìn)行了評(píng)定

4、。 模擬計(jì)算結(jié)果表明：1)在緊急制動(dòng)過(guò)程中，踏面處的溫度始終最高，但并不持續(xù)增加。最大熱應(yīng)力出現(xiàn)的位置由踏面逐漸向輪輞內(nèi)部偏移。新車(chē)輪的靜強(qiáng)度滿(mǎn)足要求；磨耗到限車(chē)輪在緊急制動(dòng)距離為11OOm時(shí)，靜強(qiáng)度不滿(mǎn)足要求，緊急制動(dòng)距離增加到1400m后，靜強(qiáng)度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。新輪的疲勞強(qiáng)度滿(mǎn)足要求；磨耗到限車(chē)輪的疲勞強(qiáng)度均不再滿(mǎn)足要求。2)坡道恒速制動(dòng)過(guò)程中，車(chē)輪最高溫度和最大熱應(yīng)力持續(xù)增加。除25t磨耗到限車(chē)輪外，其它車(chē)輪靜強(qiáng)度均滿(mǎn)足要求