CRH2盘形制动系统制动尖叫噪声研究

为了研究高速动车组的制动尖叫噪声,建立CRH2拖车盘形制动系统的摩擦耦合有限元模型,对其进行运动稳定性和制动自激振动的瞬态动力学分析,研究了摩擦因数、闸片以及制动盘弹性模量对制动系统尖叫噪声的影响。结果表明：随着摩擦因数μ的增大,盘形制动系统发生制动尖叫噪声的趋势增加;随着闸片弹性模量的增大,制动系统发生制动尖叫噪声的趋势增加,并且激发的噪声频率也明显变大;随着制动盘弹性模量增大,制动系统发生制动尖叫噪声的趋势先降低后增大。     

转向节特性对盘式制动器尖叫影响的研究

考虑到目前关于盘式制动器尖叫噪声的仿真研究通常忽略了转向节的影响,建立包含转向节部件的盘式制动器有限元模型,利用复特征值分析法对该制动器的振动尖叫特性进行预测分析,重点探讨了转向节的特性对制动尖叫行为的影响.结果表明增大摩擦因数会增强制动系统产生尖叫的倾向和强度,转向节对制动系统不同部件之间的耦合具有重要影响,其模态将会诱导制动尖叫噪声的产生.当模型忽略转向节时,尖叫预测结果可能出现"过预测"和"欠预测"的现象.转向节刚度增大会诱导更多频率的不稳定振动产生,同时增大系统的振动尖叫强度.由于转向节和盘毂之间并没有存在明显的摩擦运动,因此转向节-盘毂连接处的摩擦因数并不会对系统的制动尖叫行为产生重要的影响.以上研究结果为认识制动尖叫的产生机理及提出合理改善尖叫措施提供依据.     

汽车盘式刹车机构的模态与热力耦合分析

汽车盘式刹车机构在刹车片与刹车盘表面接触摩擦制动时导致刹车片发生振动,当刹车片振动频率与材料固有频率接近时,易导致片体结构暗裂崩溃。不同材料的刹车片的固有频率、与刹车盘摩擦作用产生的温度场、热力场各不相同。通过对不同的材料参数下刹车片的模态分析研究,使用Abaqus对刹车机构做显式动力学热力耦合分析;对输出的刹车片固有频率和刹车盘节点温度、位移、热应力等结果值进行对比,数据显示在刹车制动过程中复合材料的刹车片在避免共振、提高制动性能方面均要优于半金属材料。综合分析求解的结果在提高刹车制动机构的安全性与制动效能上有较大参考价值。     

利用不稳定系数TOI分析盘式制动器噪声

针对某型号车辆前轮盘式制动器低速制动时出现的制动噪声现象,应用ABAQUS软件,建立由制动盘、制动支架及摩擦衬块组成的盘式制动器有限元模型。通过对关键零部件自由模态仿真分析和模态的锤击试验,验证有限元模型的准确性。利用复特征值法,结合系统不稳定系数TOI,分析摩擦因数、材料弹性模量、制动衬块厚度参数变化量对盘式制动器制动噪声特性参数的影响规律。优化制动盘和摩擦片的结构,装车试验后解决了制动噪声问题。     

摩擦引起的模态耦合不稳定性分析

模态耦合是摩擦系统振动不稳定性的重要机理之一,它会受到系统摩擦副的结构阻抗特性和摩擦接触特性的显著影响。针对一类由一个摩擦副部件的不同方向模态导致耦合不稳定性的现象,建立2自由度摩擦振动动力学模型,推导在摩擦副部件机械阻抗特性相差极大的条件下,系统摩擦耦合模态不稳定性及其对摩擦力方向的依赖性,以及研究了不稳定区域对摩擦副结构和摩擦接触特性参数的敏感性;同时,也分析摩擦副部件的自身约束模态频率和系统接触模态频率对系统摩擦耦合模态区域和频率的影响。这为指导以避免模态耦合的摩擦振动系统的结构参数和摩擦接触参数匹配,以及识别摩擦振动不稳定的摩擦副模态来源提供了理论依据。     

踏面制动尖叫噪声的有限元分析

利用ABAQUS软件建立铁路货车车轮踏面制动系统有限元模型,对其进行制动摩擦尖叫噪声的有限元复特征值分析.根据复特征值实部的正负判断系统发生尖叫噪声的可能性,如果有实部为正的特征值,则可判断系统有发生尖叫噪声的趋势.在ABAQUS建模方法中,闸瓦与车轮之间的法向力根据接触计算确定,不需假设接触弹簧,可以方便处理非平面滑动接触尖叫噪声问题.利用该模型,研究滑动摩擦因数、闸瓦压力角、闸瓦压力和转动方向对尖叫噪声的影响.研究结果显示,闸瓦压力角对制动尖叫噪声有重要影响,当闸瓦压力角α=5°时,制动系统发生尖叫噪声的影响.研究结果显示,摩擦因数越大,系统发生尖叫噪声的趋势就越大;闸瓦压力越大,尖叫噪声发生的趋势就越大.车轮逆时针转动比顺时针转动更容易引起尖叫噪声.     

基于盘／销装置的摩擦尖叫噪声研究

为了研究摩擦尖叫的产生机理,利用汽车制动盘、摩擦材料及铝合金圆销设计了一种长度可调的盘／销摩擦试验装置,进行了不同销长的摩擦尖叫试验。基于盘／销零件的约束模态试验结果,建立了装置的有限元模型。利用复特征值分析方法研究了销长、摩擦因数、载荷、速度和材料特性等因素对摩擦尖叫噪声的影响。结果表明：当圆销和制动盘间弯曲模态频率相近时会形成模态耦合,系统不稳定,产生摩擦尖叫噪声;通过改进系统结构、适当降低摩擦因数和调整材料特性可以减轻或消除摩擦尖叫。     

接触网-受电弓系统摩擦振动的初步研究

利用ABAQUS建立接触网和受电弓系统的有限元模型,对其进行运动稳定性的有限元复特征值分析,研究摩擦因数、升弓力矩以及承力索和接触线张力对弓网系统运动稳定性的影响.结果表明:随着摩擦因数μ的增大,系统的不稳定性增加;升弓力矩增大,弓网系统的不稳定性也增加;承力索和接触线的张力越大,弓网系统发生不稳定振动的趋势越大;当摩擦因数μ≥0.35时,系统出现模态耦合现象.     

基于复特征值方法的矿用鼓式制动器制动稳定性分析研究

基于复特征值方法,运用有限元软件ABAQUS,建立矿用鼓式制动器的有限元模型,对其制动稳定性进行相关研究。结果发现:复特征值方法是一个准静态过程,可以得到制动系统的不稳定模态、频率及可能发生的概率大小;随着摩擦系数的增大,制动系统的不稳定状态越来越多。系统的几个模态会出现耦合现象,这是导致制动系统不稳定的根本原因;随着弹性模量的增加,制动系统的不稳定模态最高频率也在增加,制动系统发生不稳定的概率越来越低。     

盘式制动器制动噪声分析

针对某型号盘式制动器,应用ABAQUS软件,建立由制动盘、制动支架及两个摩擦块组成的简化有限元模型,通过各零件的自由模态有限元分析,得到各部件的固有频率,并开展其模态的锤击试验,对比验证了简化有限元模型的正确性。基于有效的有限元简化模型和复模态理论,进行复特征值有限元分析,并对比了制动噪声台架试验检测的不稳定频率与有限元分析结果,两者具有较好的一致性。     

新型复合材料盘式刹车片的模态研究

刹车片的固有频率对盘式制动器的减振降噪研究有着重要意义.对新型复合材料盘式刹车片和半金属盘式刹车片进行了自由模态和约束模态的对比分析,得到了固有频率等模态参数.从模态分析结果可以看出,在无约束和有约束两种情况下新型复合材料刹车片的固有频率均高于半金属刹车片,半金属刹车片的前四阶约束模态可能与制动噪声有关,而新型复合材料刹车片只有第一阶约束模态可能与制动噪声有关.新型摩擦材料具有高的比模量,材料性能明显优于半金属摩擦材料.     

闸片沟槽织构对盘式制动尖叫的影响

为研究制动闸片沟槽织构对盘式制动系统制动尖叫的影响,基于摩擦自激振动理论,建立盘式制动系统普通闸片和沟槽闸片有限元模型,采用复特征值分析法研究该盘式制动系统的摩擦自激振动特性。利用该有限元模型开展沟槽的宽度和深度的参数化分析,获得其对制动尖叫的影响规律。结果表明：制动闸片与制动盘间的摩擦自激振动是导致制动尖叫发生的主要原因,沟槽型闸片对抑制制动尖叫具有明显效果;当闸片沟槽深度在5~20 mm区间内,盘式制动系统的稳定性随沟槽深度的增大而呈现逐渐降低的趋势,表明沟槽深度越小,发生摩擦自激振动的可能性越小;在沟槽宽度5~20 mm范围内,随沟槽宽度的增大,盘式制动系统的稳定性先增大后降低,在沟槽宽度为10 mm时,系统发生制动噪声的可能达到最大。     

基于逆向工程建模技术和有限元法的汽车盘式制动器NVH特性研究与优化

以某型盘式制动器为研究对象,采用仿真分析与实验相结合的研究方法针对汽车盘式制动器噪声问题进行研究。基于三维扫描技术,通过利用handyscan设备,获得制动器卡钳体点云数据,并在Catia及Solidworks中进行拟合处理建立准确的盘式制动器三维模型。在对盘式制动器NVH特性研究分析过程中,采用具有三层结构设计的刹车片,通过改变刹车片材料中粘弹性成分及刹车片参数的方法进行盘式制动器NVH性能优化。首先针对制动器各子结构的三维模型进行模态分析,获得可能发生制动尖叫的模态频率及振型,并通过F.R.F共振频率测试仪和激光测振仪等实验,验证了有限元模态分析所得结果的正确性,Dyno台架试验结果以用来验证仿真结果预测的准确性与可信度。实验结果证明,优化后刹车片能够提高汽车盘式制动器NVH性能,制动噪声得到降低。     

基于LS-DYNA的航空机轮刹车瞬态动力学分析

为考虑刹车盘接触对之间的摩擦特性对刹车过程的影响,采用CATIA建立某型机轮刹车盘的三维实体模型,经简化后获得其有限元模型;利用ANSYS/LS-DYNA显示动力学分析软件,对刹车盘进行瞬态动力学分析,得到了动盘表面节点轴向振动曲线和刹车过程中刹车片的应力分布情况。     

摩擦尖叫噪声有限元预测分析的可靠性研究

使用相同的制动系统,分别建立了基于ABAQUS和NASTRAN的制动摩擦尖叫噪声有限元预测分析模型.基于ABAQUS的摩擦尖叫噪声模型利用接触耦合关系计算法向力,不需要在接触界面假设接触弹簧.基于NASTRAN的摩擦尖叫噪声模型根据罚函数法计算法向力,需要在接触界面假设接触弹簧.比较了这2种模型的计算结果,发现即使这2个模型采用相同的有限元网格,计算预测到的不稳定频率(即实部为正的复特征值虚部)通常不同,且NASTRAN建模方法只能部分预测到中高频尖叫噪声.计算结果显示,当接触弹簧刚度大于等于3.2×109 N/m时,NASTRAN模型的预测结果基本相同;有限元网格尺寸和单元类型对计算结果也有较大的影响.     

汽车刹车片的热弹性结构分析

基于制动过程的能量转换及摩擦生热,通过对刹车片实际工作条件的分析和理论计算,建立刹车片简化模型,并对温度场进行分析,探讨不同载荷工况和材料弹性模量的变化对刹车片位移场和应力场的影响,为保障其可靠工作及对汽车刹车片的进一步研制提供一定的理论依据。     

面向制动噪声的盘式制动器有限元复模态分析

结合复模态分析理论和有限元法,在ANSYS平台上,利用自定义的摩擦单元实现了制动盘和制动块间的摩擦耦合,并用约束方程实现了盘式制动器中其它部件间的连接,建立了盘式制动器的有限元模型.最后以某典型盘式制动器为例计算了18kHz以下的复模态,并分析了其与制动噪声的关系.     

稳恒磁场作用下摩擦制动尖叫发生率及其预测分析

为了研究稳恒磁场作用下制动尖叫发生率随制动工况的变化规律,提出一种基于长短时记忆(LSTM)网络的摩擦制动尖叫发生率的预测模型。设计制动尖叫信号的测量方案,并开展大量的模拟制动试验;通过LSTM门控循环单元的深度学习网络,构建对不同制动工况下制动尖叫发生率的智能预测模型;通过预测模型及摩擦界面的微观特性分析稳恒磁场对制动尖叫行为的影响规律及机制。结果表明：建立的模型可以实现对制动尖叫发生率的准确预测;稳恒磁场可有效降低制动尖叫发生率,但当磁感应强度增大到一定阈值后,磁场对摩擦行为的影响程度趋于饱和,制动尖叫发生率也逐渐趋于稳定。研究结果为探索发展基于磁场的制动器制动尖叫主动抑制技术提供了理论基础和数据模型。     

基于销/盘试验机的摩擦噪声试验与仿真研究

为了研究摩擦噪声的产生机制和影响因素,利用销/盘试验机对以转子式压缩机曲轴-法兰材料制成的销/盘试样进行摩擦噪声试验研究;应用ABAQUS有限元软件,建立销/盘试验机有限元模型,利用复特征值分析方法预测该系统摩擦噪声的主频,并与试验结果进行对比;讨论相关参数对系统的稳定性和摩擦噪声的影响。结果表明：销与盘法向和横向振动的耦合是引起系统自激振动和摩擦噪声的重要因素;当系统摩擦界面处的摩擦因数大于系统临界摩擦因数时,系统开始出现不稳定振动,且摩擦因数越大,系统越不稳定,越易出现摩擦噪声;法向载荷对系统稳定性的影响不大;选择具有合适弹性模量的摩擦副材料可以抑制摩擦噪声的产生。     

约束对盘形制动摩擦噪声影响的有限元研究

建立了铁路车辆盘形制动装置的三维实体有限元模型，分别为该模型中的制动盘、闸片和夹钳等部件设置了不同的材料特性。利用线性弹簧力模拟制动摩擦面间的法向力，摩擦力取为线性弹簧力与摩擦因数的乘积。通过对系统有限元运动方程进行复特征值分析，根据复特征根实部为正值判断系统发生失稳的模态，这也是可能产生摩擦噪声的模态。仿真结果显示，系统的约束条件对摩擦噪声的形成有显著的影响。改变模型的约束条件，可以抑制制动系统的摩擦噪声发生趋势，说明通过优化设置约束条件来提高摩擦系统的运动稳定性从而抑制摩擦噪声的发生是可行的。