帶缺陷貨車閘瓦的仿真計算分析.pdf

1、隨著我國高速重載鐵路計劃的實施，重載鐵路貨車在國民運輸中越來越重要，隨之重載鐵路貨車在運行中的安全問題也變得越來越重要。制動系統(tǒng)是我國鐵路安全計劃中的重要組成部分，是保證列車安全、可靠運行的重要條件，因此對制動系統(tǒng)提出了更加嚴格的要求。高摩擦系數合成閘瓦是現在研究出的制動能力最好的閘瓦之一，在我國鐵路貨車上得到了廣泛的應用，它不僅關系到重載鐵路的行車安全，對車輛的維修成本也發(fā)揮著重要作用。在高摩合成閘瓦的制動或者生產過程中，閘瓦踏面或者

2、內部會發(fā)生纖維斷裂，使閘瓦產生微小裂紋或者氣泡。
　　本文在無損閘瓦制動過程的仿真分析基礎上，研究帶缺陷閘瓦制動過程中的溫度場跟應力場。利用有限元分析軟件對帶踏面表面裂紋，內部裂紋，踏面表面氣泡的閘瓦在不同制動工況下的溫度場跟應力場分析，跟閘瓦材料的極限參數進行比較，判斷閘瓦是否會在制動過程中發(fā)生損壞。
　　論文主要結論如下:
　　(1)無論閘瓦是帶有表面裂紋、內部裂紋還是表面氣泡，其在緊急制動過程中產生的應力集中值或

3、裂紋前緣的應力強度因子要大于在長大坡道調速制動過程中所產生的應力集中值或應力強度因子，故在緊急制動過程中閘瓦更容易發(fā)生破壞或者裂紋發(fā)生擴展現象。
　　(2)無論是在緊急制動還是調速制動過程中的表面微小裂紋的長度對閘瓦最大溫度還是最大應力值都沒有太大影響，但是微小裂紋的長度對裂紋前緣的應力強度因子有影響，裂紋越大，應力強度因子就會越大，越容易發(fā)生裂紋擴展。在檢查閘瓦時，如果表面裂紋的長度小于2mm，閘瓦依然可以使用。
　　(3

4、)閘瓦的內部微小裂紋對閘瓦性能的影響很小，閘瓦在制動過程中溫度的最大值和應力的最大值均不會出現在內部裂紋上并且裂紋前緣的應力強度因子值要遠小于閘瓦摩擦體的應力強度因子極限值，不會發(fā)生裂紋擴展現象。對含有內部微小裂紋的閘瓦可以考慮適當應用。
　　(4)閘瓦踏面上的微小氣泡在緊急制動過程中會產生應力集中現象，其應力值要大于無損閘瓦在緊急制動過程中的最大應力值，在調速制動過程中2mm直徑的踏面氣泡跟無損閘瓦在制動過程中應力分布沒有太大區(qū)