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原文传递沟槽型表面织构抑制列车盘形制动尖叫噪声的研究

论文题名：	沟槽型表面织构抑制列车盘形制动尖叫噪声的研究
关键词：	铁路列车;盘形制动;尖叫噪声;表面织构
摘要：	列车制动摩擦噪声作为列车运行噪声的重要组成部分，已严重影响铁路正常运营并制约其推广发展，同时也给人们带来了严重的危害和损失，已经成为当今的世界性问题。摩擦接触界面特征是影响摩擦噪声的重要因素，目前，关于接触表面形貌对摩擦噪声影响的研究报道较少，而针对表面织构影响接触界面摩擦噪声的研究则更少。因此，通过系统地研究沟槽型表面织构对制动摩擦噪声的影响来寻求抑制列车盘形制动尖叫噪声的有效措施具有重大意义。　　本文首先在列车铸铁制动盘材料表面分别加工出平行、径向均匀分布的沟槽型织构，在面-面接触模式下对其进行销-盘摩擦噪声试验，并在盘试样表面一半区域加工特定参数的沟槽型织构，结合有限元计算分析，探讨了表面织构对摩擦尖叫噪声特性的影响。进一步地，本文依据相似原理，以高速列车基础制动为模拟对象，研制了一台可用于研究列车摩擦副材料、界面特性、速度等因素与制动噪声关系的缩比试验台。分别选取两组不同的列车摩擦副材料（铸铁-合成材料、锻钢-粉末冶金）在缩比试验台上开展了摩擦噪声重现试验并进行对比，研究了不同材料摩擦副对制动摩擦噪声的影响;并在锻钢制动盘试样表面加工出具有一定尺寸参数的径向均匀分布的沟槽型织构，与无织构的光滑表面锻钢制动盘试样进行对比，进一步验证了沟槽型表面织构对列车盘形制动尖叫噪声的抑制效果。主要结论如下: 　　1.在本文销-盘摩擦噪声试验参数及织构尺寸条件下，沟槽的存在能够在一定程度上抑制摩擦尖叫噪声的产生，且在一定范围内，随着沟槽宽度的增大，表面织构对尖叫噪声的抑制效果越好。　　2.沟槽的存在不仅能够削弱摩擦噪声在主频处的能量，抑制尖叫噪声的产生，还能收集及储存磨屑，改善接触界面的摩擦磨损特性。通过有限元分析可知，沟槽的存在可以打断和分散接触界面的压力分布，从而抑制摩擦系统的不稳定振动，最终抑制尖叫噪声的产生。　　3.依据相似原理并参照高速列车实际技术参数，研制了一台能够完成拖曳试验和制动试验，主轴转速、惯量、制动压力、摩擦半径等参数可调的缩比制动噪声试验台，可进行列车制动配副材料、界面特性、列车速度、载重等因素与制动噪声关系的研究。　　4.在缩比制动噪声试验台上很好地重现了两组不同列车盘形制动摩擦副材料（铸铁-合成材料、锻钢-粉末冶金）的制动摩擦噪声现象，验证了缩比试验台的可行性。在相同试验条件下，锻钢-粉末冶金摩擦副比铸铁-合成材料摩擦副产生的尖叫噪声强度更高，频率成分更复杂，且锻钢制动盘试样表面磨损现象比铸铁制动盘试样的更加严重，主要表现为磨屑堆积现象严重。　　5.在缩比试验台上进行的光滑/织构表面锻钢制动盘试样的对比试验表明，织构表面产生的尖叫噪声强度明显低于比光滑表面，验证了表面织构对制动摩擦尖叫噪声的抑制作用，此外，沟槽的存在有利于磨屑的排出，能够改善界面的摩擦磨损特性。
作者：	盖小红
专业：	机械设计及理论
导师：	莫继良
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文