160km-h貨車制動盤熱-應(yīng)力及強度分析.pdf

1、隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對鐵路貨物運輸提出了更高的要求，快速和重載已成為鐵路貨物運輸?shù)膬蓚€重要發(fā)展方向。列車載重和速度的提高對列車制動提出更高的要求，因此制動系統(tǒng)的性能遇到新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的閘瓦制動已經(jīng)不能滿足制動要求。由于盤形制動功率大、摩擦系數(shù)穩(wěn)定，同時還可減小車輪踏面磨耗，一般在速度高于120km/h的列車上普遍采用盤形制動。
　　 在常規(guī)制動和緊急制動過程中，制動盤作為摩擦副都具有至關(guān)重要的作用。尤其是在緊急制動時，制動盤

2、需承受巨大的熱負(fù)荷，熱量在短時間內(nèi)無法擴散出去，導(dǎo)致制動盤表面溫度很高，由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力是制動盤失效的主要原因，因此分析制動過程中制動盤的溫度場、應(yīng)力場、靜強度及疲勞強度，對于制動盤的設(shè)計具有重要的理論和實際意義。
　　 本文采用有限元分析軟件ANSYS10.0,對160km/h的快速貨車的軸盤進行分析研究，根據(jù)制動盤的結(jié)構(gòu)特點建立合理的三維模型，充分考慮各種載荷的施加方式，采用能量折算法確定了摩擦面上的熱流密度，通過傳熱學(xué)原理

3、確定了對流換熱系數(shù)的加載方式，采用熱-應(yīng)力順序耦合方法計算制動盤在一次緊急制動過程中的溫度場和應(yīng)力場分布，并進行了靜強度和疲勞強度校核。本文主要工作包括：
　　 (1)根據(jù)160km/h貨車的計算參數(shù)，在考慮制動時的粘著限制及基本阻力的基礎(chǔ)上，對軸重18t，編組24輛的貨物列車進行了緊急制動計算。為制動盤熱-應(yīng)力場分析提供必要的邊界條件。
　　 (2)確定了制動盤的結(jié)構(gòu)參數(shù)及材料的熱學(xué)性能參數(shù)，并根據(jù)熱分析理論計算得到制

4、動盤的邊界條件。
　　 (3)確定了ANSYS中熱載荷的施加方式，對制動盤的溫度場進行仿真分析，并在確定制動盤邊界條件及機械載荷后，將得到的溫度場結(jié)果以多載荷步的方式施加到結(jié)構(gòu)分析中，采用熱-應(yīng)力順序耦合方法對制動盤進行一次緊急制動過程的應(yīng)力場分析，重點討論了制動盤盤體各部分的徑向應(yīng)力和周向應(yīng)力隨時間變化的歷程。計算結(jié)果表明，制動盤在緊急制動過程中要承受壓應(yīng)力和拉應(yīng)力組成的疲勞應(yīng)力的循環(huán)作用。
　　 (4)在滿足靜強度的