城軌車輛渦流制動(dòng)技術(shù)研究.pdf

1、隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的加快，城市交通出現(xiàn)的問題日益嚴(yán)峻。發(fā)展城市軌道交通是緩解城市交通壓力的一條有效途徑。然而，城市軌道交通由于運(yùn)行環(huán)境的特殊性而受到諸多限制，在執(zhí)行運(yùn)輸任務(wù)中暴露出不少弊端。由于城軌車輛一般在封閉的地下站點(diǎn)間頻繁地啟停運(yùn)行，采用踏面制動(dòng)方式。頻繁制動(dòng)會(huì)使車輪或閘瓦因磨耗及摩擦熱而產(chǎn)生變形甚至發(fā)生破壞，此外，長(zhǎng)期劇烈的摩擦還會(huì)產(chǎn)生大量的有害粉塵污染，對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響。非摩擦制動(dòng)技術(shù)可以有效解決上述問題。目前電力機(jī)車和

2、動(dòng)車已廣泛應(yīng)用了再生制動(dòng)或電阻制動(dòng)，而拖車由于無電機(jī)，仍以空氣制動(dòng)為主。對(duì)于運(yùn)行速度在100km/h以下的城市軌道列車，其動(dòng)車已應(yīng)用了再生制動(dòng)等非摩擦方式，如果拖車也能夠采用非摩擦制動(dòng)，將有效避免傳統(tǒng)踏面制動(dòng)出現(xiàn)的問題。因此，本文著力研究可應(yīng)用于城軌拖車的一種非摩擦制動(dòng)技術(shù)--旋轉(zhuǎn)型永磁渦流制動(dòng)。
　　 本文首先比較了幾種非摩擦制動(dòng)技術(shù)，分析了旋轉(zhuǎn)型永磁渦流制動(dòng)在軌道交通制動(dòng)中的優(yōu)勢(shì)。在綜合國(guó)內(nèi)外渦流制動(dòng)研究和應(yīng)用現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，

3、以成都地鐵一號(hào)線列車的拖車為對(duì)象，根據(jù)其轉(zhuǎn)向架的特點(diǎn)，完成了旋轉(zhuǎn)型永磁渦流制動(dòng)裝置整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并確定了裝置各組成部件的相關(guān)參數(shù)。
　　 根據(jù)電磁感應(yīng)理論，計(jì)算了所設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)型永磁渦流制動(dòng)裝置的制動(dòng)力矩，得到了制動(dòng)力矩與速度的變化關(guān)系。分析了結(jié)構(gòu)、材料等因素對(duì)制動(dòng)力矩的影響。
　　 從電磁場(chǎng)的基本理論出發(fā)，通過比較電磁場(chǎng)的三種計(jì)算方法，確定了本文選用的分析方法。在有限元分析軟件ANSYS中先采用3-D節(jié)點(diǎn)法對(duì)旋轉(zhuǎn)型永磁渦

4、流制動(dòng)裝置的工作原理進(jìn)行分析、驗(yàn)證。在此基礎(chǔ)上，完成了制動(dòng)裝置三維靜態(tài)磁場(chǎng)分析，得到空氣隙磁場(chǎng)強(qiáng)度隨外圈磁體旋轉(zhuǎn)角度變化的規(guī)律。然后采用2-D節(jié)點(diǎn)法分析了制動(dòng)盤材料、氣隙厚度和制動(dòng)盤作用厚度等因素對(duì)氣隙磁場(chǎng)的影響。
　　 在熱力學(xué)和應(yīng)力場(chǎng)相關(guān)理論基礎(chǔ)上，以有限元法為基礎(chǔ)計(jì)算了制動(dòng)盤的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)。根據(jù)成都地鐵一號(hào)線列車正常全程運(yùn)行并折返的實(shí)際工況，在ANSYS中計(jì)算并分析了制動(dòng)盤的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)，得到了制動(dòng)盤在列車運(yùn)行中的溫度