擺臂式轉(zhuǎn)向架制動裝置設(shè)計及制動盤熱應(yīng)力分析.pdf

1、公鐵兩用車能夠綜合運用鐵路運輸?shù)母咝院凸愤\輸?shù)撵`活性，實現(xiàn)“門到門”多式聯(lián)運、降低運輸綜合成本的目標(biāo)。尤其在特種運輸領(lǐng)域內(nèi)，近年來隨著鐵路網(wǎng)與公路網(wǎng)的快速發(fā)展，研究公鐵兩用轉(zhuǎn)換裝備具有廣泛的市場空間和工程應(yīng)用價值。
　　本文依托《擺臂式轉(zhuǎn)向架結(jié)構(gòu)設(shè)計》項目，以現(xiàn)有六軸公路車為基礎(chǔ)，重點研究了適用于該款轉(zhuǎn)向架的基礎(chǔ)制動裝置，提出了單元盤形制動裝置總體設(shè)計方案，并針對該制動裝置進(jìn)行了制動距離計算和盤軸過盈配合強度分析。針對制動盤的

2、結(jié)構(gòu)特點和工作狀態(tài)，確立了有限元法模擬其溫度場的邊界條件，并對制動盤進(jìn)行了熱-結(jié)構(gòu)耦合計算和疲勞強度評估。同時，考慮熱流在接觸面間微凸體形成的熱流收縮效應(yīng)，利用解析法確定車軸與制動盤過盈配合面間的接觸熱導(dǎo)值，這種新的估算方法簡化了過盈接觸熱導(dǎo)模型的建立。
　　因此，主要研究工作包括:
　　(1)在擺臂式轉(zhuǎn)向架總體設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，對基礎(chǔ)制動裝置進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計，并利用SolidWorks建立其三維模型。尤其在制動缸選型，閘片、閘

3、片托、制動杠桿、制動盤設(shè)計方面進(jìn)行比較仔細(xì)的描述。
　　(2)采用逐段累積法對設(shè)計的制動裝置進(jìn)行緊急制動計算，確定制動倍率、制動時間、制動距離等參數(shù)。對車軸與制動盤之間過盈配合采用有限元法計算分析，得出接觸壓力和過盈裝配過程中的壓裝曲線，為制動盤熱分析邊界條件提供計算數(shù)據(jù)。
　　(3)建立制動盤三維循環(huán)分析模型，運用傳熱學(xué)理論知識計算了制動盤面的熱流密度、各界面的對流換熱系數(shù)、制動盤整體的輻射對流換熱系數(shù)。并根據(jù)過盈配合分析

4、的接觸壓力，考慮到熱流在接觸細(xì)通道傳熱的收縮效應(yīng)，利用解析法估算盤軸接觸面間的導(dǎo)熱系數(shù)。
　　(4)利用ANSYS對制動盤在緊急制動過程中和制動結(jié)束后自然冷卻時間內(nèi)溫度場仿真分析，并采用順序耦合法將溫度以體載荷方式加載在過盈配合預(yù)應(yīng)力下的制動盤上，對其進(jìn)行應(yīng)力場仿真分析。重點討論了制動盤上幾處大應(yīng)力區(qū)域的應(yīng)力時間變化歷程，并確認(rèn)制動盤靜強度滿足設(shè)計要求。
　　(5)參考UIC ORE B12/RP17試驗報告，將靜強度瞬態(tài)分