蠕鐵制動(dòng)盤(pán)散熱筋斷裂失效分析研究.pdf

1、蠕鐵制動(dòng)盤(pán)是提速客車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，隨著軌道交通的發(fā)展，近幾年蠕鐵制動(dòng)盤(pán)最外國(guó)散熱筋在使用壽命內(nèi)頻繁出現(xiàn)裂紋，甚至出現(xiàn)斷裂，這種情況嚴(yán)重影響了列車(chē)的行車(chē)安全。開(kāi)展蠕鐵制動(dòng)盤(pán)散熱筋裂紋和斷裂失效研究，對(duì)確保提速客車(chē)的運(yùn)行安全具有重要的意義。本文基于提速客車(chē)蠕鐵制動(dòng)盤(pán)的服役條件，采用材料分析技術(shù)和有限元模擬技術(shù)相結(jié)合的方法，揭示了蠕鐵制動(dòng)盤(pán)散熱筋斷裂失效機(jī)制，提出了生產(chǎn)質(zhì)量和服役過(guò)程的改進(jìn)措施。
　　本文主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下:<

2、br>　　(1)在分析提速客車(chē)蠕鐵制動(dòng)盤(pán)斷裂散熱筋的斷口形貌、研究失效制動(dòng)盤(pán)和未使用制動(dòng)盤(pán)組織和性能基礎(chǔ)上，確定了散熱筋的失效形式是脆性開(kāi)裂，提出了散熱筋存在片狀石墨而導(dǎo)致力學(xué)性能下降是引發(fā)裂紋萌生和擴(kuò)展的內(nèi)在原因。
　　(2)針對(duì)散熱筋橫截面外表層發(fā)現(xiàn)片狀石墨問(wèn)題，開(kāi)展了凝固模擬分析，確定了散熱筋外表層出現(xiàn)片狀石墨的原因是冷卻速度過(guò)快導(dǎo)致凝固過(guò)程形成B型片狀石墨，提出了緩慢冷卻散熱筋、減少或消除片狀石墨的改進(jìn)措施。
　　(

3、3)在測(cè)試材料力學(xué)性能和熱物性能基礎(chǔ)上，采用ANSYS軟件建立了提速客車(chē)蠕鐵制動(dòng)盤(pán)服役條件下的熱-機(jī)耦合有限元溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)模擬技術(shù)。1:1動(dòng)力制動(dòng)臺(tái)的溫度測(cè)試表明，所建立的有限元模擬技術(shù)的誤差小于10％，具有很好的模擬計(jì)算精度。
　　(4)開(kāi)展了多個(gè)制動(dòng)工況下的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)分析。有限元分析表明，在180km/h初速度下進(jìn)行連續(xù)兩次緊急制動(dòng)，制動(dòng)過(guò)程的峰值溫度基本達(dá)到蠕鐵制動(dòng)盤(pán)的400℃許用溫度;若機(jī)車(chē)不參與制動(dòng)以及閘片存在偏磨

4、，160km/h初速度下全程往返制動(dòng)最高溫度可達(dá)397℃，與180km/h初速度下進(jìn)行連續(xù)兩次緊急制動(dòng)的最高溫度和最大應(yīng)力水平相近?；谀M結(jié)果，提出了確保制動(dòng)過(guò)程中機(jī)車(chē)參與制動(dòng)、減少閘片偏磨以減小制動(dòng)盤(pán)溫度和應(yīng)力的有效措施。
　　(5)針對(duì)散熱筋裂紋和斷裂問(wèn)題，基于模擬技術(shù)深入研究了散熱筋不同位置點(diǎn)的受力情況，研究表明最外圈散熱筋根部在制動(dòng)過(guò)程中應(yīng)力最大且承受拉壓循環(huán)應(yīng)力，這是散熱筋裂紋擴(kuò)展的外在原因。
　　本文通過(guò)研究蠕