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货车闸瓦不同工况仿真分析及磨损研究
| 论文题名： | 货车闸瓦不同工况仿真分析及磨损研究 |
| 关键词： | 铁路货车;踏面制动;高摩合成闸瓦;极限磨耗量;仿真分析 |
| 摘要： | 为了满足我国社会发展需求，铁路货车运输能力的提升成为发展的必然趋势，而快速和重载已成为铁路货物运输的两个重要发展方向。随着重载、快速的不断推进，制动能否确保货车运行安全变得越来越重要，因此对列车的制动能力提出了更高的要求，但目前我国货物列车的制动方式主要为踏面制动，闸瓦为高摩擦系数合成闸瓦。在某些极端条件下，例如大秦线上的长大坡道、神木北段至黄骅港线总长300km(全长815km)、坡度达到-12‰的若干个连续坡道循环调速制动，合成闸瓦在制动过程中会产生较大的热负荷，对车轮和闸瓦都会造成不同程度的热裂纹和磨损。随着川藏铁路的修建，这种长大坡道路况会出现的比较频繁，因此有必要研究闸瓦在恶劣工况下的热-结构耦合行为和磨损情况。 本文在分析国内外踏面制动对车轮热影响的基础上，研究制动产生的摩擦热对闸瓦的热负荷影响。利用有限元分析软件ANSYS对闸瓦在不同制动工况下的温度场和应力场做出了仿真分析并和相关试验进行了对比分析、对制动过程中闸瓦的摩擦面进行了微观分析、利用相关标准划定闸瓦能承受的极限温度。在此基础上对闸瓦在某些恶劣工况下的极限磨耗量进行了理论计算并和现有的相关实车试验结果进行了比对分析。 论文得出的主要结论有: (1)紧急制动过程中闸瓦的最高温度是先急剧升高再缓慢的升高到最高温度然后再缓慢降低，最高温度206.2℃出现在制动过程中的第28s;最大应力的变化趋势和最高温度类似，应力最大值15.4MPa出现在第32s，比最高温度延迟4s。不同磨耗程度的闸瓦最高温度和最大应力值都没有达到破坏值。 (2)长大坡道调速制动工况下闸瓦的温度和应力一直都在升高，升高的趋势随着制动过程的进行一直在降低，且最高温度和最大应力都出现在制动结束时刻;磨耗程度较大的闸瓦在某些恶劣情况下的最高温度已超过相关标准规定的最高值;为工程运用方便，对最高温度的变化趋势进行了曲线拟合。 (3)针对制动过程中出现的不同温度，利用现有资料对闸瓦摩擦面的摩擦情况进行了初步的微观分析。摩擦表面由于磨粒磨损而产生了不同程度的犁沟和缺陷。从最开始的纤维断裂到后来由于纤维断裂造成的基体脱落进而导致纤维被磨损削平，最终导致纤维的脱落并形成缺陷和微小热裂纹。 (4)部分极端恶劣工况下，按照相关标准对闸瓦的摩擦磨损进行了理论计算。结果表明在坡度为-12‰、限速80km/h的条件下，闸瓦的每万公里磨耗量达到20.96mm。 |
| 作者： | 陈旭 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 肖绯雄 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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