一种基于热管的制动盘散热优化的数值仿真研究

提出了改善制动盘散热的优化结构,包括优化散热筋以及在制动盘内布置热管,并且对原型和改进型制动盘散热进行了数值仿真计算,包括稳态工况下原型制动盘和两种改进型制动盘的温度分布,以及320km/h初始速度制动工况下制动盘最高温度随时间的变化.仿真计算结果表明通过改进制动盘散热筋的形状及布置、增加热管等措施,可以有效地降低制动盘的最高温度,从而提高制动盘的可靠性;与现有原型制动盘相比,改进型轴装制动盘的最高温度可以降低75℃;改进型轮装制动盘的最高温度可以降低79℃;在320km/h初始速度制动工况下,改进型热管制动盘的最高温度比原型制动盘降低了150℃左右.     

制动盘平衡槽深对频率的影响

现代汽车的发展对制动盘性能的要求不断提高,制动盘性能优劣直接影响到汽车行驶的安全性、稳定性、舒适性.制动盘各项性能对质量都会产生影响.因此平衡槽深的选取对整个制动盘的动平衡以及制动盘的整体性能都会有一定的影响.分析了制动盘平衡槽深的选取对制动盘频率的影响.     

基于自适应蚁群算法的盘式制动器优化设计

以某MPV车型的制动盘为研究对象,以增大该制动盘的制动力矩为主要优化目标,同时兼顾降低制动盘厚度和控制温升,建立了该制动盘的数学模型,并运用自适应蚁群算法对该数学模型进行了优化计算.优化结果表明,该优化方案不仅增大了该制动盘的制动力矩,同时还降低了制动盘的厚度,且制动盘温升不大.     

制动盘热仿真分析方法研究

制动盘热仿真是制动盘研究的一大课题。通过计算制动盘热能生成与仿真热能散失,对制动盘热仿真分析方法进行研究,并通过台架试验证明了制动盘热仿真分析方法的有效性,为制动盘设计提供借鉴。     

通风制动盘结构参数对制动抖动的敏感性

针对某通风制动盘制动抖动情况，采用正交试验设计方法，得到了通风制动盘各结构参数的最优水平组合。采用有限元法模拟制动盘15次循环制动，对比分析优化前后制动盘的热变形差异，得到各结构参数对制动盘热变形影响的敏感性，并利用台架试验验证了仿真分析的有效性。结果表明：通风制动盘各结构参数对制动抖动的影响敏感性由高到低顺序为盘厚、盘帽高度、颈部角度、制动盘外径、制动盘内径、颈部半径；盘厚、盘帽高度、颈部角度越大且制动盘外径及制动盘内径越小，制动抖动越小。     

基于相变储热原理的高速列车制动盘散热研究

随着我国高速列车速度的不断提高,尤其是长大坡道的存在,使得制动盘的应用环境更加恶劣。由于制动摩擦产生的热量使得制动盘温度快速升高,如果散热不及时,会形成高的热应力,从而导致热疲劳裂纹的产生。因此,高效的制动盘散热问题显得尤其重要。目前,制动盘的散热设计主要采用改变散热筋结构形式,这样的散热效果有一定的局限性。为了进一步降低制动盘的制动温度和热应力,根据相变储热原理,设计制动盘散热结构,通过连续两次紧急制动使得制动盘温度上升。应用有限元分析软件对不同的相变储热材料进行散热分析,得到三种制动盘的温度场和应力场。结果表明,具有相变储热材料的制动盘能够明显降低制动过程中制动盘的最高温度,同时降低了制动盘的温度梯度,从而使得制动盘受到的热应力有所降低,在一定程度上预防了热疲劳裂纹的产生。     

动车组铸钢制动盘裂纹扩展寿命预测

为研究动车组铸钢制动盘出现裂纹后裂纹扩展速率和扩展寿命,根据制动盘材料参数,使用ANSYS软件建立制动盘的循环对称三维瞬态计算模型,采用间接耦合方法计算制动盘的温度场和应力场,得到在动车组速度为300 km/h的工况下,裂纹处的温度为355.33℃。以温度计算结果作为初始载荷计算制动盘热应力,制动盘最大热应力为899 MPa,盘面裂纹处的应力为501 MPa。并将计算结果作为计算制动盘的载荷输入到NASGRO中,对裂纹扩展速率和扩展寿命进行计算和分析。计算和分析结果表明,此材料制动盘径向裂纹长度尖端处的应力强度因子和扩展速率均高于深度尖端处;计算得出制动盘裂纹扩展寿命为制动48 831次,为该制动盘的使用提供参考。     

一种在线式制动盘预组装工位设计

鉴于目前国内铁路车辆的制动盘预组装均为离线式,不能满足制动盘组装流水线式生产,本文设计了一种在线式制动盘预组装工位,实现多种车型制动盘组装混线生产,提高了组装生产效率,同时,为制动盘在线式预组装工位设计提供参考借鉴。     

铜基复合制动材料摩擦磨损性能研究进展*

我国高速列车的不断提速,对制动盘材料的性能提出了更高的要求。铜基复合制动盘材料由于具有高比刚度、高比强度、优良的高温性能,以及良好的摩擦磨损性能等优点,被认为是最有应用前景的制动盘材料。在介绍高速列车制动盘材料发展的基础上,进一步论述了铜基复合制动盘材料的构成组元、制备方法及发展历程;阐述了铜基复合制动盘材料摩擦磨损性能的研究现状;最后展望了铜基复合制动盘材料的发展趋势,为高性能铜基复合制动盘材料的研制提供参考。     

轨道车辆制动盘磨粒磨损热仿真分析

针对轨道车辆在运行过程中制动盘出现的磨粒磨损现象,通过基于LS-DYNA有限元软件对单颗磨粒划擦制动盘进行仿真,研究制动盘材料在受到磨粒磨损时的热影响规律。研究表明:制动盘在受到磨粒划擦时,随着划擦速度的提高,制动盘表面产生的温度增高;划擦深度对制动盘产生的温度影响不大,研究成果对制动盘表面设计制动提供理论参考。     

结构布局优化对闸片温度场的影响

为提高高速列车制动系统中制动盘的使用寿命,参照动车组制动盘和闸片的实际尺寸,基于结构因子概念对摩擦块构成的闸片结构布局进行优化;应用有限元分析方法对优化前后的制动盘和闸片实体模型的温度场进行分析,得出优化前后制动盘和闸片的温度场分布。结果表明:优化后的闸片结构布局使制动盘的最高温度显著下降,且使制动盘和闸片在径向分布的温度均匀化程度显著提高;结构因子可以表征制动盘温度场的分布趋势,通过优化圆柱形闸片的结构因子,可优化制动盘及闸片温度场分布。     

仿生制动盘表面温度场与应力场的计算机模拟

根据天然生物与生俱有的高效散热原理,设计三种可抑制温升,从而预防磨损和疲劳的仿生车辆制动盘,并建立三维计算模型。借助于有限元分析软件ANSYS,研究比较这三种表面形态的仿生制动盘和常规制动盘在紧急制动工况下,温度场和应力场的大小及变化趋势。结果表明,仿生制动盘能够降低制动盘表面的温度梯度和应力集中,从而可减小由于循环应力而导致的热疲劳趋势,其降低幅度从大到小依次为具有网格状凹槽的仿生制动盘、具有放射状凹槽的仿生制动盘和具有环形凹槽的仿生制动盘。摩擦生热降低和散热性的提高是温度梯度下降的主要原因。该模拟研究为今后仿生制动盘的优化设计和试验研究提供了重要参考依据。     

基于瞬态温升仿真的列车制动盘结构研究

运用ANSYS建立高速列车制动盘有限元模型,基于移动热源法对不同结构参数制动盘进行温度场仿真,对比分析散热筋形状、直径、疏密和制动盘盘体厚度对制动盘温度场的影响规律。结果表明:制动过程中,制动盘温度呈现先快速上升后缓慢下降的趋势,最高温度位于制动盘表面摩擦接触区域;采用长方柱状散热筋相比圆柱状能降低制动盘最高温度5.3%;制动盘最高温度与散热筋直径呈接近线性关系,与盘体厚度呈近似抛物线关系;增加摩擦接触区域对应的散热筋数量可以降低制动盘最高温度。最后基于仿真结果进行回归分析,拟合出制动盘最高温度函数模型,为制动盘优化设计提供了依据。     

轨道车辆制动盘热装工艺

针对某型号轨道车辆制动盘与车轴不适合采用压装工艺,开展了制动盘与车轴热装工艺的研究,并进行了多次工艺试验,确定了制动盘热装工艺参数,实现了制动盘的热装,对轨道车辆制动盘采用热装工艺提供了一些借鉴。     

低频制动啸叫2.7 kHz的噪声分析

针对制动噪声验收试验中出现的2.7 kHz低频制动啸叫进行了分析,通过对比制动卡钳与制动盘的固有频率在2.7 kHz处的分析结果,发现其两者在2.7 kHz处的频率差值约64 Hz时容易出现共振现象,进一步通过CAE分析了几种改变制动盘的固有频率的方案。结果表明:增加通风槽的V型结构与减少制动盘的厚度会使制动盘的固有频率减小,而减小制动盘的碳当量和增加制动盘的厚度会使制动盘的固有频率增加;制动盘的固有频率的减小会改善2.7 kHz的低频制动啸叫。最后基于增加通风槽的V型结构方案通过整车黄龙制动噪声试验验证。     

基于相似理论的列车制动摩擦副缩比模型研究

基于相似理论设计列车制动缩比摩擦副,利用有限元软件ADINA,在制动速度100 km/h、制动压力1.1 MPa工况下,对1∶1制动盘和缩比制动盘的三维瞬态温度场与应力场分布情况进行模拟分析,进而探讨二者的等效性。结果表明:缩比制动盘与1∶1制动盘温度场与应力场分布的模拟结果基本一致,缩比制动盘的峰值温度为203.9℃,较1∶1制动盘低22.4℃;缩比制动盘的峰值应力为308 MPa,较1∶1制动盘低48.7 MPa;且同工况下缩比模型的试验数据与1∶1制动盘模拟结果基本吻合,二者制动时间相差1 s,峰值温度相差26.9℃,验证了缩比模型的合理性。     

汽车制动盘端跳在线检测仪的设计

传统的汽车制动盘检测仪存在功能单一、自动化程度低等缺点,设计了一种新型汽车制动盘端面跳动在线检测仪。该系统通过夹具上的驱动电机带动制动盘一起旋转,利用自感式螺管型差动传感器测量制动盘圆周面上的跳动值,利用制动盘圆周面上跳动值的最大值和最小值的差值来衡量制动盘的性能。经过多次试验表明,系统能有效地监测到制动盘端面跳动的情况,且系统测量的重复性好,系统测量的重复性小于7μm,仪器的设计满足要求。     

风电制动器的热—结构耦合分析

针对制动器紧急制动时制动盘的旋转运动规律,根据风电制动器的实际结构和热传导的基本理论,建立了制动盘的温度场的数值模型,提出了循环迭代的计算方法,并用ANSYS有限元软件模拟了制动盘的温度场。将温度场中的热单元转化成结构单元实现热-结构的间接耦合,采用184单元刚性梁特性来带动制动盘转动,从而来模拟制动盘的减速运动,在充分考虑温度场和应力场的耦合关系的情况下,提出了分步加载的方法来计算制动盘的应力场。模拟结果表明:制动盘摩擦区域的点的等效应力分布与其温度场的分布基本一致。     

Analvsis of the thermal-structural coupling for the brake of wind-turbine generation

针对制动器紧急制动时制动盘的旋转运动规律,根据风电制动器的实际结构和热传导的基本理论,建立了制动盘的温度场的数值模型,提出了循环迭代的计算方法,并用ANSYS有限元软件模拟了制动盘的温度场.将温度场中的热单元转化成结构单元实现热-结构的间接耦合,采用184单元刚性梁特性来带动制动盘转动,从而来模拟制动盘的减速运动,在充分考虑温度场和应力场的耦合关系的情况下,提出了分步加载的方法来计算制动盘的应力场.模拟结果表明:制动盘摩擦区域的点的等效应力分布与其温度场的分布基本一致.     

基于试验的微弧氧化铝合金制动盘研究

为推进某车型轻量化进程,提出一种新型微弧氧化铝合金制动盘。通过基于道路制动载荷谱的制动器台架试验,对比不同微弧氧化陶瓷层的耐磨性能。因为铝合金制动盘最大的缺点是热变形较大,通过开展制动盘的热变形试验,验证微弧氧化铝合金制动盘的可行性。最后通过温度对比试验,得出在相同工况下,HT250和微弧氧化铝合金制动盘的温度分别是550和350℃,为铝合金制动盘的其他验证开发提供重要的试验数据支持。