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电磁式磁轨制动器的设计及其实验研究
| 论文题名： | 电磁式磁轨制动器的设计及其实验研究 |
| 关键词： | 高速列车;电磁磁轨制动器;电磁吸力;制动安全性;有限元分析 |
| 摘要： | 近几年来国内高速铁路飞速发展，给人们的经济生活带来了便利。相对于公路运输，高速铁路具有速度快、运输能力大、安全性高等综合优势，其地位日益重要。作为高速列车九大关键技术之一，列车制动系统的重要性不言而喻。现今国内采用的主要制动方式为黏着制动，制约了列车的安全性和速度的进一步提高。为了提高我国高速列车的制动安全性，本文以电磁磁轨制动器为对象主要进行了以下几个方面的研究工作: 首先，分析和介绍了磁轨制动器的工作原理、特点、基本结构、制动力影响因素、种类和设计要素，为电磁式磁轨制动器的设计提供参考对象。 其次，对比已有的电磁式磁轨制动器，设计一种新型的电磁式磁轨制动器，该新型电磁式磁轨制动器为多节式结构，磁路沿轨道纵向布置，其相邻磁路共用铁芯，且励磁线圈为多组并联缠绕;并用磁通管道法推导出一种较精确的电磁吸力的计算方法。 再次，基于电磁场理论，运用Maxwell3D有限元分析软件，对已设计的电磁式磁轨制动器进行有限元仿真分析，研究电磁吸力与气隙，磁势之间的关系，并对电磁铁极靴间距进行优化分析。结果表明:当励磁磁势为5000时，钢轨和铁芯的磁感应强度略处于各自饱和点之上;当制动器极靴间距为40mm时，制动器的电磁吸力达到最大值;随着气隙的增大，制动器与钢轨间的气隙磁密分布更加均匀，且峰值减小，同时极靴间的漏磁也逐渐增大;气隙磁密沿轨道纵向分布相对均匀;由于钢轨曲面的因素，气隙磁密沿轨道横向分布极不均匀。 最后，进行电磁式磁轨制动器样机制作、制动器与钢轨的静态电磁吸力测试实验和制动减速度的计算与分析。结果表明:磁轨制动器在工作状态下，对钢轨的电磁吸力为56940N;当摩擦系数为0.097时，使用本文所提供的电磁式磁轨制动器，可为时速200km/h的CRH2动车组的单节拖车提供约5523N的制动力，即使其制动减速度提高了0.368m/s2。相比ICE上安装的磁轨制动器，本文所设计的制动器，其制动力大约提高了38％，制动减速度提高了47.2％。这表明安装本文设计的磁轨制动器有望明显增加制动减速度从而提高列车的安全性。 本论文的研究结论可为磁轨制动器的生产设计提供理论依据，同时说明了磁轨制动器可为列车提供相当大的制动力，对提高列车的减速度及安全性均有一定的实际工程意义。 |
| 作者： | 顾宇峰 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 陆森林;陈士安 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏大学 |
| 学位年度： | 2013 |
| 正文语种： | 中文 |
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