貨車閘瓦不同工況仿真分析及磨損研究.pdf

1、為了滿足我國(guó)社會(huì)發(fā)展需求，鐵路貨車運(yùn)輸能力的提升成為發(fā)展的必然趨勢(shì)，而快速和重載已成為鐵路貨物運(yùn)輸?shù)膬蓚€(gè)重要發(fā)展方向。隨著重載、快速的不斷推進(jìn)，制動(dòng)能否確保貨車運(yùn)行安全變得越來(lái)越重要，因此對(duì)列車的制動(dòng)能力提出了更高的要求，但目前我國(guó)貨物列車的制動(dòng)方式主要為踏面制動(dòng)，閘瓦為高摩擦系數(shù)合成閘瓦。在某些極端條件下，例如大秦線上的長(zhǎng)大坡道、神木北段至黃驊港線總長(zhǎng)300km(全長(zhǎng)815km)、坡度達(dá)到-12‰的若干個(gè)連續(xù)坡道循環(huán)調(diào)速制動(dòng)，合成閘瓦

2、在制動(dòng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生較大的熱負(fù)荷，對(duì)車輪和閘瓦都會(huì)造成不同程度的熱裂紋和磨損。隨著川藏鐵路的修建，這種長(zhǎng)大坡道路況會(huì)出現(xiàn)的比較頻繁，因此有必要研究閘瓦在惡劣工況下的熱-結(jié)構(gòu)耦合行為和磨損情況。
　　本文在分析國(guó)內(nèi)外踏面制動(dòng)對(duì)車輪熱影響的基礎(chǔ)上，研究制動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱對(duì)閘瓦的熱負(fù)荷影響。利用有限元分析軟件ANSYS對(duì)閘瓦在不同制動(dòng)工況下的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)做出了仿真分析并和相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行了對(duì)比分析、對(duì)制動(dòng)過(guò)程中閘瓦的摩擦面進(jìn)行了微觀分析、利用

3、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)劃定閘瓦能承受的極限溫度。在此基礎(chǔ)上對(duì)閘瓦在某些惡劣工況下的極限磨耗量進(jìn)行了理論計(jì)算并和現(xiàn)有的相關(guān)實(shí)車試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了比對(duì)分析。
　　論文得出的主要結(jié)論有:
　　(1)緊急制動(dòng)過(guò)程中閘瓦的最高溫度是先急劇升高再緩慢的升高到最高溫度然后再緩慢降低，最高溫度206.2℃出現(xiàn)在制動(dòng)過(guò)程中的第28s;最大應(yīng)力的變化趨勢(shì)和最高溫度類似，應(yīng)力最大值15.4MPa出現(xiàn)在第32s，比最高溫度延遲4s。不同磨耗程度的閘瓦最高溫度和最大應(yīng)

4、力值都沒(méi)有達(dá)到破壞值。
　　(2)長(zhǎng)大坡道調(diào)速制動(dòng)工況下閘瓦的溫度和應(yīng)力一直都在升高，升高的趨勢(shì)隨著制動(dòng)過(guò)程的進(jìn)行一直在降低，且最高溫度和最大應(yīng)力都出現(xiàn)在制動(dòng)結(jié)束時(shí)刻;磨耗程度較大的閘瓦在某些惡劣情況下的最高溫度已超過(guò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的最高值;為工程運(yùn)用方便，對(duì)最高溫度的變化趨勢(shì)進(jìn)行了曲線擬合。
　　(3)針對(duì)制動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)的不同溫度，利用現(xiàn)有資料對(duì)閘瓦摩擦面的摩擦情況進(jìn)行了初步的微觀分析。摩擦表面由于磨粒磨損而產(chǎn)生了不同程度的