接触方式及接触面积对制动盘温度场的影响
发布时间：2021-04-27 11:01
盘形制动具有制动性能稳定、热承载能力强等特点,在高速列车上被广泛应用。在实际制动过程中,制动盘与闸片的接触方式及接触面积是变化的,这种接触状态的改变易导致局部高温,造成热应力增加以及热变形程度的变化,从而使制动盘出现热裂纹,威胁到行车安全。因此研究接触方式及接触面积对制动盘温度场和摩擦性能的影响具有重要意义。本文针对四种接触方式及三种接触面积的三角形闸片,采用数值模拟与摩擦制动试验相结合的方法,探讨不同工况下,接触面积及接触方式对制动盘表面温度分布情况和摩擦系数的影响。（1）模拟结果表明接触面积及接触方式均对制动盘温度场有影响。接触面积越小,峰值温度越高,径向温差越大。在制动压力0.7MPa、速度200km/h条件下,接触面积减少20%,两侧接触方式的峰值温度升高16%,中间、中间偏外侧和中间偏内侧接触方式升高约9.5%。盘面温度及其分布形态对接触方式敏感,两侧接触方式热源分散,盘面温度分布均匀,峰值温度低,中间、中间偏外侧和中间偏内侧接触方式,摩擦区位于接触弧长长的区域,高温区集中于中部,峰值温度较两侧接触方式的分别高38.3%、41.8%和 41.4%。（2）模拟结果表明接触面积的...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 高速列车发展历史
1.2 高速列车的基础制动方式
1.3 闸片形式对摩擦副温度分布影响的研究
1.4 摩擦副摩擦性能的研究现状
1.5 本文研究意义及主要内容
第二章 热-机耦合有限元分析理论基础
2.1 传热学基本理论
2.1.1 传热形式
2.1.2 瞬态热传导问题
2.2 弹性力学基本原理
2.2.1 物理方程
2.2.2 平衡方程
2.2.3 几何方程
2.2.4 边界条件
2.3 弹性热应力有限元方程
本章小结
第三章 有限元模型的建立
3.1 四种接触方式及三种接触面积的闸片设计
3.2 有限元模型的建立
3.3 摩擦副材料性能参数
3.4 基本假设
3.5 热边界条件
3.5.1 热流输入模型
3.5.2 对流边界条件
3.5.3 热辐射边界条件
3.6 初始条件的设定
3.7 网格划分
本章小结
第四章 接触方式和接触面积对制动盘温度场影响的数值模拟
4.1 接触方式和接触面积对盘面温度场的影响
4.1.1 不同接触方式和接触面积的盘面温度场变化规律
4.1.2 制动速度对沿盘径向温度的影响
4.1.3 制动压力对沿盘径向温度的影响
4.2 接触方式和接触面积对闸片温度场及接触力的影响
4.2.1 接触面积对闸片表面温度及接触力的影响
4.2.2 接触方式对闸片表面温度及接触力的影响
本章小结
第五章 摩擦副的平均摩擦系数与制动盘温度场的试验研究
5.1 试验材料和设备
5.1.1 试验材料
5.1.2 试验设备
5.2 试验方法与步骤
5.2.1 试验方法
5.2.2 试验步骤
5.3 试验结果与分析
5.3.1 接触面积对平均摩擦系数的影响
5.3.2 接触方式对平均摩擦系数的影响
5.3.3 峰值温度时刻接触方式和接触面积对盘面温度场的影响
5.3.4 制动结束时刻接触方式对盘面温度场的影响
5.3.5 不同制动工况下试验与模拟结果的对比
本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速动车组盘式制动装置制动盘温度场仿真分析与研究[J]. 乔磊,马军,张嘉鹭. 机械科学与技术. 2018(12)
[2]高速列车制动材料高温摩擦磨损行为研究[J]. 孙洪雨,马元明,陈辉,刘艳,吴影,岑升波,吴启超. 机械. 2018(10)
[3]闸片摩擦块形状对制动盘温度及摩擦性能的影响[J]. 杨俊英,高飞,孙野,韩晓明. 中国有色金属学报. 2018(07)
[4]高速列车制动盘制动过程的有限元模拟及表面划伤对应力场的影响研究[J]. 孟繁辉,刘艳,吴影,马元明,陈辉. 机械工程学报. 2018(12)
[5]闸片结构对盘形制动器温度场的影响分析[J]. 陈吉光,张宁,高飞. 机械科学与技术. 2018(10)
[6]ULF轻轨列车制动盘温度场及热应力分析[J]. 戴鑫亮,王伯铭. 机车电传动. 2018(03)
[7]动车组粉末冶金闸片摩擦性能试验研究[J]. 王飞,王风洲. 机车电传动. 2018(02)
[8]“复兴号”开启中国铁路新时代[J]. 孙章. 科学. 2017(06)
[9]城际快速列车铸钢制动盘三维瞬态温度场和应力场仿真分析[J]. 周素霞,孙晨龙,赵兴晗,秦震,赵方. 铁道学报. 2017(08)
[10]高速列车铜基粉末冶金闸片的制备及摩擦磨损性能[J]. 王磊,潘祺睿,朱松,吴射章. 机械工程材料. 2017(06)
硕士论文
[1]接触方式对制动盘温度场及摩擦系数的影响[D]. 陈龙.大连交通大学 2017
[2]制动盘材料表面第三体的研究[D]. 杨洋.北京交通大学 2012
本文编号：3163348
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：95 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 高速列车发展历史
1.2 高速列车的基础制动方式
1.3 闸片形式对摩擦副温度分布影响的研究
1.4 摩擦副摩擦性能的研究现状
1.5 本文研究意义及主要内容
第二章 热-机耦合有限元分析理论基础
2.1 传热学基本理论
2.1.1 传热形式
2.1.2 瞬态热传导问题
2.2 弹性力学基本原理
2.2.1 物理方程
2.2.2 平衡方程
2.2.3 几何方程
2.2.4 边界条件
2.3 弹性热应力有限元方程
本章小结
第三章 有限元模型的建立
3.1 四种接触方式及三种接触面积的闸片设计
3.2 有限元模型的建立
3.3 摩擦副材料性能参数
3.4 基本假设
3.5 热边界条件
3.5.1 热流输入模型
3.5.2 对流边界条件
3.5.3 热辐射边界条件
3.6 初始条件的设定
3.7 网格划分
本章小结
第四章 接触方式和接触面积对制动盘温度场影响的数值模拟
4.1 接触方式和接触面积对盘面温度场的影响
4.1.1 不同接触方式和接触面积的盘面温度场变化规律
4.1.2 制动速度对沿盘径向温度的影响
4.1.3 制动压力对沿盘径向温度的影响
4.2 接触方式和接触面积对闸片温度场及接触力的影响
4.2.1 接触面积对闸片表面温度及接触力的影响
4.2.2 接触方式对闸片表面温度及接触力的影响
本章小结
第五章 摩擦副的平均摩擦系数与制动盘温度场的试验研究
5.1 试验材料和设备
5.1.1 试验材料
5.1.2 试验设备
5.2 试验方法与步骤
5.2.1 试验方法
5.2.2 试验步骤
5.3 试验结果与分析
5.3.1 接触面积对平均摩擦系数的影响
5.3.2 接触方式对平均摩擦系数的影响
5.3.3 峰值温度时刻接触方式和接触面积对盘面温度场的影响
5.3.4 制动结束时刻接触方式对盘面温度场的影响
5.3.5 不同制动工况下试验与模拟结果的对比
本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]高速动车组盘式制动装置制动盘温度场仿真分析与研究[J]. 乔磊,马军,张嘉鹭. 机械科学与技术. 2018(12)
[2]高速列车制动材料高温摩擦磨损行为研究[J]. 孙洪雨,马元明,陈辉,刘艳,吴影,岑升波,吴启超. 机械. 2018(10)
[3]闸片摩擦块形状对制动盘温度及摩擦性能的影响[J]. 杨俊英,高飞,孙野,韩晓明. 中国有色金属学报. 2018(07)
[4]高速列车制动盘制动过程的有限元模拟及表面划伤对应力场的影响研究[J]. 孟繁辉,刘艳,吴影,马元明,陈辉. 机械工程学报. 2018(12)
[5]闸片结构对盘形制动器温度场的影响分析[J]. 陈吉光,张宁,高飞. 机械科学与技术. 2018(10)
[6]ULF轻轨列车制动盘温度场及热应力分析[J]. 戴鑫亮,王伯铭. 机车电传动. 2018(03)
[7]动车组粉末冶金闸片摩擦性能试验研究[J]. 王飞,王风洲. 机车电传动. 2018(02)
[8]“复兴号”开启中国铁路新时代[J]. 孙章. 科学. 2017(06)
[9]城际快速列车铸钢制动盘三维瞬态温度场和应力场仿真分析[J]. 周素霞,孙晨龙,赵兴晗,秦震,赵方. 铁道学报. 2017(08)
[10]高速列车铜基粉末冶金闸片的制备及摩擦磨损性能[J]. 王磊,潘祺睿,朱松,吴射章. 机械工程材料. 2017(06)
硕士论文
[1]接触方式对制动盘温度场及摩擦系数的影响[D]. 陈龙.大连交通大学 2017
[2]制动盘材料表面第三体的研究[D]. 杨洋.北京交通大学 2012
本文编号：3163348
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