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原文传递车辆制动摩擦性能研究与试验

论文题名：	车辆制动摩擦性能研究与试验
关键词：	车辆制动;有限元分析;温度场;货运列车
摘要：	为了适应我国经济社会发展的需要，货运列车提速和重载是提高铁路运输能力的有效措施。我国铁路的货运列车速度将由目前的80km/h提高到120km/h，轴重也将由21t提高到23t甚至25t，货运列年的重载和高速对列车制动提出了更高的要求。由于转向架结构限制目前货运车辆仍然采用踏面制动方式，其中与之相适应的高摩合成闸瓦研制是重载及提速货车配套的一项关键技术。由于合成闸瓦的导热性差，所以在制动的过程中与其他制动摩擦材料相比车轮要吸收更多的热量，这可能会导致制动时摩擦系数不稳定，同时车轮也很容易受到热损伤。所以对踏面制动摩擦性能的研究尤其对制动车轮温度场的研究和用于检测这种性能的闸瓦摩擦制动试验台的研制就显得重要而迫切。首先，本文分析了闸瓦制动摩擦性能和闸瓦摩擦制动试验台的研究的发展历史和现状。对踏面制动摩擦特性包括摩擦机理、制动用摩擦材料的摩擦特性和影响制动摩擦性能的主要外部因素相关理论做了较深入的分析研究。其次，分析确定出了紧急制动时车轮温度场的边界条件，包括车轮制动时的热流密度、车轮踏面和轮辋的对流换热系数和辐射换热系数，建立了车轮在制动时的温度场有限元模型，并用有限元分析软件ANSYS求解出制动时车轮的温度场，通过所研制的摩擦制动试验台温度测试数据、校核温度场计算方法，为研究新型货车制动模式提供可信的计算模型。再次，利用虚拟仪器技术，搭建了以工业控制计算机为基础的硬件平台，并利用C++Builder而向对象的应用程序开发软件开发了测试控制软件。实现了对包括制动力、制动初速度、踏面干湿条件等初始条件参数的设定，在制动过程中完成了对车轮转速、制动力、摩擦力、制动时间等参数的实时测试和显示。在一个制动循环完成后，自动对数据分析处理并根据需要存储和输出测试结果，并能自动生成完整的测试报告，且能查询和打印历史测试报告。最后，在研制的摩擦制动试验台进行试验和研究分析出的摩擦制动主要受限的车轮闸瓦在制动时的温度场有限元模型基础上，通过对典型发展的25T轴重货车，分别以80 km/h，120km/h的初速度的紧急制动试验，验证了以上有限元分析方法仿真紧急制动温度场的正确性。通过计算分析提出了单侧闸瓦制动在初速度为120km/h，在TB规定的1400m制动距离车辆运行不能超过21T轴重的结论。
作者：	唐继烈
专业：	车辆工程
导师：	应之丁
授予学位：	硕士
授予学位单位：	同济大学汽车学院
学位年度：	2009
正文语种：	中文