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重载货车踏面制动热响应分析研究
| 论文题名： | 重载货车踏面制动热响应分析研究 |
| 关键词： | 重载货车;车轮;制动;温度场;应力场 |
| 摘要： | 提速和重载是提高铁路运输能力的有效措施，并已成为铁路货车发展的趋势。为适应我国铁路跨越式发展的需要，我国铁路的货运速度将由目前的80km／h左右提高到120km／h，车辆的轴重将由2n提高到23t及25t，速度和载重的提高对车辆转向架提出了更高的要求。 车轮是机车车辆中的重要走行部件，车轮的可靠与否关系到整个列车的安全。对于货运列车来说，目前其制动方式仍然是踏面制动。随着货物列车的提速和轴重的增加，列车的动能也会急剧上升，故闸瓦和车轮踏面的机械摩擦而产生的热量也大大增加，车轮的热负荷势必进一步增大。高摩合成闸瓦是重载及提速货车配套制动技术之一，由于合成闸瓦导热性差，车轮在制动过程中要吸收更多的热量，因而更易受到热损伤。 本文首先分析了铁道车辆踏面制动过程中传热与热负荷研究的发展历史和现状，对铁路重载货车车轮的热状态、热负荷和热负荷故障进行了说明。接着阐述了求解货车车轮热负荷的基本原理和方法。介绍了热传导的偏微分方程、瞬态温度场的数学模型和边界条件确定的原则以及用有限元法进行的数值求解。 其次，本文对进行热分析所需要的边界条件进行了计算，进而分别就23t和25t轴重货车车轮在初速度为120km／h，紧急制动距离为¨OOm和1400m的制动工况和长大下坡道恒速制动工况下的温度场以及热应力场进行了模拟。为保证车轮在整个使用周期内的安全性，计算时，分别以新车轮和直径为770mm的磨耗到限车轮的几何尺寸作为计算基础。计算了在热负荷和机械负荷共同作用下的应力场分布，并对车轮强度进行了评定。 模拟计算结果表明：1)在紧急制动过程中，踏面处的温度始终最高，但并不持续增加。最大热应力出现的位置由踏面逐渐向轮辋内部偏移。新车轮的静强度满足要求；磨耗到限车轮在紧急制动距离为11OOm时，静强度不满足要求，紧急制动距离增加到1400m后，静强度满足设计要求。新轮的疲劳强度满足要求；磨耗到限车轮的疲劳强度均不再满足要求。2)坡道恒速制动过程中，车轮最高温度和最大热应力持续增加。除25t磨耗到限车轮外，其它车轮静强度均满足要求。新车轮和磨耗到限车轮的疲劳强度均不满足要求。 |
| 作者： | 刘俊红 |
| 专业： | 载运工具运用工程 |
| 导师： | 李芾 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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