160km-h貨車(chē)制動(dòng)盤(pán)熱-應(yīng)力及強(qiáng)度分析.pdf

1、隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對(duì)鐵路貨物運(yùn)輸提出了更高的要求，快速和重載已成為鐵路貨物運(yùn)輸?shù)膬蓚€(gè)重要發(fā)展方向。列車(chē)載重和速度的提高對(duì)列車(chē)制動(dòng)提出更高的要求，因此制動(dòng)系統(tǒng)的性能遇到新的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的閘瓦制動(dòng)已經(jīng)不能滿(mǎn)足制動(dòng)要求。由于盤(pán)形制動(dòng)功率大、摩擦系數(shù)穩(wěn)定，同時(shí)還可減小車(chē)輪踏面磨耗，一般在速度高于120km/h的列車(chē)上普遍采用盤(pán)形制動(dòng)。
　　 在常規(guī)制動(dòng)和緊急制動(dòng)過(guò)程中，制動(dòng)盤(pán)作為摩擦副都具有至關(guān)重要的作用。尤其是在緊急制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)盤(pán)

2、需承受巨大的熱負(fù)荷，熱量在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法擴(kuò)散出去，導(dǎo)致制動(dòng)盤(pán)表面溫度很高，由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力是制動(dòng)盤(pán)失效的主要原因，因此分析制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)盤(pán)的溫度場(chǎng)、應(yīng)力場(chǎng)、靜強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度，對(duì)于制動(dòng)盤(pán)的設(shè)計(jì)具有重要的理論和實(shí)際意義。
　　 本文采用有限元分析軟件ANSYS10.0,對(duì)160km/h的快速貨車(chē)的軸盤(pán)進(jìn)行分析研究，根據(jù)制動(dòng)盤(pán)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(guò)傳熱學(xué)原理

3、確定了對(duì)流換熱系數(shù)的加載方式，采用熱-應(yīng)力順序耦合方法計(jì)算制動(dòng)盤(pán)在一次緊急制動(dòng)過(guò)程中的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分布，并進(jìn)行了靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度校核。本文主要工作包括：
　　 (1)根據(jù)160km/h貨車(chē)的計(jì)算參數(shù)，在考慮制動(dòng)時(shí)的粘著限制及基本阻力的基礎(chǔ)上，對(duì)軸重18t，編組24輛的貨物列車(chē)進(jìn)行了緊急制動(dòng)計(jì)算。為制動(dòng)盤(pán)熱-應(yīng)力場(chǎng)分析提供必要的邊界條件。
　　 (2)確定了制動(dòng)盤(pán)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(jì)算得到制

4、動(dòng)盤(pán)的邊界條件。
　　 (3)確定了ANSYS中熱載荷的施加方式，對(duì)制動(dòng)盤(pán)的溫度場(chǎng)進(jìn)行仿真分析，并在確定制動(dòng)盤(pán)邊界條件及機(jī)械載荷后，將得到的溫度場(chǎng)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(duì)制動(dòng)盤(pán)進(jìn)行一次緊急制動(dòng)過(guò)程的應(yīng)力場(chǎng)分析，重點(diǎn)討論了制動(dòng)盤(pán)盤(pán)體各部分的徑向應(yīng)力和周向應(yīng)力隨時(shí)間變化的歷程。計(jì)算結(jié)果表明，制動(dòng)盤(pán)在緊急制動(dòng)過(guò)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(mǎn)足靜強(qiáng)度的