160km-h貨車制動盤熱-應力及強度分析.pdf

1、隨著中國經濟的快速發(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的兩個重要發(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)的閘瓦制動已經不能滿足制動要求。由于盤形制動功率大、摩擦系數穩(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、需承受巨大的熱負荷，熱量在短時間內無法擴散出去，導致制動盤表面溫度很高，由此產生的熱應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、應力場、靜強度及疲勞強度，對于制動盤的設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，根據制動盤的結構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，通過傳熱學原理

3、確定了對流換熱系數的加載方式，采用熱-應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160km/h貨車的計算參數，在考慮制動時的粘著限制及基本阻力的基礎上，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-應力場分析提供必要的邊界條件。
　　 (2)確定了制動盤的結構參數及材料的熱學性能參數，并根據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，將得到的溫度場結果以多載荷步的方式施加到結構分析中，采用熱-應力順序耦合方法對制動盤進行一次緊急制動過程的應力場分析，重點討論了制動盤盤體各部分的徑向應力和周向應力隨時間變化的歷程。計算結果表明，制動盤在緊急制動過程中要承受壓應力和拉應力組成的疲勞應力的循環(huán)作用。
　　 (4)在滿足靜強度的