盘式制动器的热分析

针对盘式制动器,提出了利用热源法计算出制动盘的温度场,并与实验结果进行了对比,结果表明该方法是可行的,并结合热弹性理论计算出制动盘的热变形,最后分析了制动盘的结构参数对热变形的影响,包括散热壁面的长度、通风式与实心式,并进行了曲线拟合与对比分析,为进一步分析制动抖动及其预测相应的振动量提供指导.     

基于ABAQUS的通风式制动盘连续制动的热性能仿真研究

针对通风式制动盘连续制动工况下温升和热变形问题,以某车型通风式制动盘为研究对象,基于热分析基本理论和ABAQUS软件,建立了制动盘热-固耦合的有限元模型,得到了十次的制动温度及热变形结果,并依据对称边界条件,简化了有限元模型,提高了模型的计算效率.     

通风盘式制动器热抖动现象仿真分析

制动器是汽车制动系统的核心部件,以目前轿车上普遍采用的通风盘式制动器为例,应用非线性有限元软件Abaqus建立制动器摩擦接触的热—机耦合的有限元模型,模拟紧急制动时制动盘由于热力耦合引起的热抖动现象。仿真结果表明制动过程中温度场和应力场是相互耦合的,并且呈周期性波动,频率和制动盘的转动频率是一致的,制动过程中形成的一个时变的移动热载荷和对流换热的共同作用是温度场和应力场波动的主要原因。不均匀分布的热应力引起制动盘产生向盘毂内侧翘曲和厚度变化的热变形,并由此导致接触状态和接触压力发生变化,引起制动时的热抖动。     

盘式制动器制动抖动机理和控制研究

装备盘式制动器的车辆在高速行驶伴随轻制动的情况下易出现抖动问题,严重影响驾乘舒适性.制动抖动从表现上可分为热抖动和冷抖动两种,从产生机理上可分为制动盘热变形引起的抖动、摩擦副特性不均匀引起的抖动和制动盘厚薄差及端面跳动超差引起的抖动.针对不同机理所产生的制动抖动,需要采取相应的措施加以控制和预防.     

通风式制动盘热性能理论与有限元仿真分析研究

从解决整车抖动实际问题出发,以制动盘热性能影响抖动为切入点,详细介绍了热性能分析的理论基础,并通过建立制动盘热-固耦合有限元模型,利用有限元分析软件进行热性能仿真分析,并用专业台架模拟实车制动进行相关的实验,将试验数值与仿真数值进行比较,验证有限元分析结果的可靠性与准确性,从而得到更优的制动盘结构。     

盘式制动器结构优化及其制动噪声分析

为进一步研究盘式制动器在制动过程中制动噪声问题,运用序列二次规划理论对盘式制动器进行优化,以制动盘通风孔作为优化对象,将优化得到的几何数据代入几何模型,从而得到一种新型抑制制动噪声的盘式制动器结构,并针对新型结构制动噪声特性相关变化规律进行理论分析和试验验证。研究结果表明:序列二次规划优化算法对于计算盘式制动器制动盘通风孔几何参数问题具有稳定性和准确性,能够为后续产品优化提供计算依据;在制动盘几何模型上加入通风孔后有效地将制动器特征频率进行分离,明显抑制制动噪声问题;通过盘式制动器试验对优化前、后的模型进行验证,试验结果与仿真结果具有一致性,验证了通风孔盘式制动器对于抑制制动噪声尖叫具有重要作用。     

高铁制动盘失效原因和改进对策

盘式制动是高铁制动的重要方式。其中，制动盘作为盘式制动的重要部件，在严苛的运行工况和恶劣环境下存在着磨损、热斑、热裂纹等失效形式。总结制动盘的三种失效形式及其原因，并从结构改进、材料改进、表面改性三个方面对制动盘改进进行综述。采用通风式制动盘和浮动式结构的闸片相互配合能够增强散热，使用高导热材料进行制备，以及减少制造过程中的缺陷，能够提高制动盘的抗热震性和耐磨性。除此之外，梳理出通过表面改性提高制动盘综合性能、稳定制动系统的两个方向，即以激光熔覆和热喷涂的方式制备表面强化层，对通过摩擦试验评估涂层还需开展的工作进行展望，以期有助于促进制动盘表面改性技术手段和测试方法的发展。     

考虑接触热阻的高速列车制动盘热机耦合行为分析

接触界面间存在的接触热阻对制动盘内部热流传递过程有重要影响，进而影响制动盘热机耦合仿真分析的准确性。通过建立考虑接触热阻的有限元模型，结合制动台架试验，系统分析某高速列车轮装制动盘在紧急制动过程中的温度分布、盘面变形、螺栓载荷以及螺栓孔边应力等热机耦合行为。结果表明，选定的接触热阻模型得到的仿真结果与台架试验结果在较大的速度范围内吻合较好。制动系统内的温度梯度导致制动盘体产生较大的热应力并发生离面变形，是导致螺栓载荷增大的主要原因。制动盘面螺栓孔边沿制动盘半径方向的0°和180°位置附近的周向应力变化量较大，且处在较高的平均应力水平，是最容易产生制动热疲劳裂纹的两个方向。     

引起制动盘几何尺寸变化的影响因素分析

制动盘几何尺寸的变化是导致车辆制动抖动的根本原因,从振源方面降低制动抖动的发生几率,就要重点研究引起制动盘几何尺寸变化的因素。文中重点分析了摩擦副的配合、拖滞力矩、轮毂螺栓打紧顺序等因素对制动盘几何尺寸变化的影响。利用台架试验对各因素进行单一变量分析,确定了各因素的影响程度。试验研究表明,摩擦副的配合、拖滞力矩对制动盘几何尺寸的变化较为明显,而轮毂螺栓打紧顺序会导致轮毂的端面跳动从而引起制动盘厚薄差的变化。     

工程车辆盘式制动器孔盘结构对散热影响分析

孔盘结构很好的解决了盘式制动器涉水时水膜的不利影响,而被普通公路车辆采用。工程车辆不存在涉水情况,分析孔盘结构对其温度场及应力场影响。基于三维瞬态温度场热传导方程,建立温度场传热方程,并搭建有限元模型;对比分析紧急制动工况下,两种形式制动器温度场、应力场分布;搭建试验台,对分析结果进行验证。结果可知:,制动初速度越小,温升最高时刻点越靠后;温度场和应力场的耦合会使制动盘产生更大的热应力使制动盘疲劳强度降低,寿命缩短,整个制动系统的制动效能下降;打孔对于制动盘的温度场、热应力场产生不利影响,会降低制动效能;因此,由于工程车辆盘式制动器的安装特点,不宜采用此种孔盘结构制动器形式。     

新型铝合金材料制动盘热-结构耦合分析

随着近年来轨道交通车辆的轻量化、长寿命的要求不断提高,部分车辆制动盘的材料研究与应用逐渐由铸铁、铸钢转移到陶瓷基复合、铝基复合等材料上.为进一步研究铝合金制动盘的材料性能对设计方案的影响,通过制动盘台架试验结果对热容量分析参数进行修正,完成制动盘热容量分析精确建模,并基于热容量分析对铝合金制动盘进行热-结构耦合分析,实...     

基于有限元技术的汽车盘式制动器性能研究

盘式制动器由于散热性能和制动效能好等优点,被广泛应用于汽车行业中。利用大型AN-SYS有限元平台对汽车盘式制动器进行了应力应变场量数值分析,通过改变制动器设计参数(制动力、摩擦因数、制动片厚度)得到了设计参数与制动性能的影响关系,其结果可为汽车制动器设计提供一定的理论依据和参考。     

盘式制动系统参数对制动颤振的影响分析

为了研究盘式制动系统参数对制动颤振的影响,建立了二自由度的动力学模型,利用Matlab进行数值仿真,分别研究了制动初速度、制动压力、阻尼和刚度等因素对制动系统动力学特性的影响。根据得到的位移曲线和相图可以看出:随着制动初速度的增大,系统黏滞阶段持续时间减少,并逐渐进入稳定运动状态;制动压力相对较小时,制动系统处于稳定状态,随着制动压力的增大,摩擦片和制动盘的振动幅值也随之增大,振动强度变大;在阻尼增大的过程中,摩擦片和制动盘均由起初的纯滑动运动状态进入稳定运动状态,且达到稳定运动状态的时间也逐渐缩短;摩擦片在相对较小的制动刚度下即可达到稳定状态,而制动盘则需要有较大的刚度才能达到稳定状态。     

基于长大坡道持续制动的新型制动盘研究

随着我国中西部地区高速铁路的建设,由于长大坡道线路带来的问题日益凸显。在长大坡道行驶时如果电制动出现故障,将采用纯空气制动,长大坡道造成的持续制动会导致制动盘的热负荷急剧上升。由于散热的时效较慢从而导致制动盘温度过高,同时产生较大的温度梯度,从而导致制动盘热疲劳裂纹产生。为了解决长大坡道工况下制动盘的换热效率提升和降温问题,基于兰新线的长大坡道工况,通过设计新型的铝嵌钢结构制动盘,采用有限元分析软件对铝嵌钢结构制动盘和全钢制动盘进行仿真计算,得到温度场和热应力分布。结果表明,在长大坡道采用纯空气制动时,铝嵌钢制动盘可以在实现轻量化的同时明显降低制动盘面的温度和温度梯度,缓解长大坡道制动带来的制动盘热疲劳问题。     

考虑旋转效应的制动盘螺栓弯矩分布规律

制动盘螺栓对保证列车制动和运行安全具有十分重要的作用，掌握制动盘螺栓弯矩分布规律对确保其使用寿命具有重要意义。采用高速动车组制动盘螺栓弯矩载荷测试技术，对国内多条实际线路的制动盘螺栓弯矩进行测试，获得了制动盘螺栓弯矩与动车组运行速度的关系。依据轮装制动盘螺栓连接结构的尺寸和工作环境开展理论分析，获得了螺栓杆弯矩分布的理论值。建立轮装制动盘车轮结构有限元模型，模拟仿真车轮高速旋转过程中螺栓杆受力情况，得到不同速度下螺栓杆的弯矩分布有限元解。研究结果表明，螺栓杆上的弯矩与列车运行速度密切相关，且运行速度越大，螺栓杆上弯矩越大。理论推导和有限元仿真结果均表明螺栓杆上各截面的弯矩大小和方向并不一致，在内外侧截面和中间截面出现弯矩极值，且方向相反。由于车轮内外结构的不对称性，导致螺栓杆上靠近轮缘一侧的截面弯矩大于外侧截面弯矩。研究工作为进一步研究制动盘螺栓的结构可靠性奠定了基础。     

摩擦块形状对制动盘摩擦温度及热应力分布的影响

列车制动产生的摩擦热在制动盘表面的分布与闸片结构密切相关,并影响到制动盘的耐热疲劳程度.基于实际应用的圆形、六边形、三角形3种形状摩擦块的制动闸片,利用有限元分析软件ABAQUS,模拟制动时制动盘的温度及热应力分布情况.结果显示:制动盘摩擦表面温度及热应力呈环形带状分布,沿周向变化不明显,在径向上分布的均匀程度差异较大;其变化程度与摩擦块形状和位置有关,摩擦块为圆形时,盘面的温差和热应力最小,摩擦块为三角形时,盘面的温差和热应力最大;摩擦块的位置分布影响到摩擦副接触弧长度,接触弧长度增加,对应的摩擦环带温度升高;各环带对应的接触弧长度偏差越小,制动盘温度越低,分布也越均匀.     

螺栓法兰接头用碟形弹簧压缩回弹性能研究

为研究螺栓法兰接头用碟形弹簧压缩回弹性能,建立碟形弹簧力学性能分析的弹塑性有限元模型,并通过试验验证其可靠性。应用ABAQUS软件对碟形弹簧压缩回弹过程进行分析,讨论碟簧外内径比、倾角和厚度对碟簧压缩回弹性能的影响。结果表明:碟簧的压平载荷随厚度、倾角的增加呈上升趋势,随外内径比的增加呈下降趋势;回弹率随厚度、倾角、外内径比的增加均呈下降趋势。基于正交试验分析方法,结合量纲分析,建立螺栓法兰接头用碟形弹簧压平载荷和回弹曲线的预测模型,并验证其可靠性。     

多片全盘式液压制动器间隙自动补偿装置

在制动器控制系统中设置多片全盘式液压制协器装置，并通过合理的结构设计及参数确定，始终保持原设计的最佳间隙值，制动行程不会改变，也无须对制动器进行复杂的预调。     

基于受力分析的制动鼓耦合分析

针对制动鼓在使用过程中出现的因温度上升而引起的摩擦系数非稳定性下降、制动力矩降低以及因热应力导致的制动鼓表面出现径向裂纹,致使制动鼓断裂失效等问题,基于对制动鼓的受力分析,将结构和受力情况比较复杂的制动鼓模型进行了有效地简化,并建立了模型,采用有限元分析法得出了在150℃时制动鼓的位移分布图和热应力分布图,以及在不考虑热效应下的位移和应力分布图。通过对制动鼓外侧、内壁及摩擦片接触区域的耦合分析,检验了在机械载荷和热载荷共同作用下,制动鼓的最大应力与材料强度极限之间的关系。研究结果表明,尽管温度对制动鼓的变形和强度有很大影响,制动鼓的强度要求仍然能够被满足,研究结果为制动鼓的结构优化及进一步的系统动力分析奠定了基础。     

基于ANSYS Workbench的盘式制动器热-机耦合分析

为进一步研究盘式制动器在制动过程中的行为,在建立盘式制动器热-机耦合简化计算模型的基础上,考虑温度变化对材料物理性能和摩擦因数的影响,运用ANSYS Workbench模拟分析不同制动初速度与不同制动压力下制动盘的热-机耦合特性,并从制动盘径向、周向、轴向等维度对其温度场与应力场进行了研究。结果表明：盘式制动器在紧急制动过程中,温度和应力的最大值与制动初速度和制动压力成正相关;制动初速度和制动压力对制动盘温度场和应力场有较大的影响,其中制动压力对制动盘温度和应力最大值的影响比制动初速度更加明显;制动盘温度与等效应力在圆周上都呈环带状分布,二者具有一致性,制动盘达到温度最大值早于达到应力最大值,二者之间具有耦合特性;制动盘温度在径向和轴向上存在较大的温度梯度,从而引起较大的应力变化。研究结果为探索制动盘温度场、应力场分布规律和制动盘在不同工作状态下的热-机耦合特性提供了参考。