ANSYS在采煤机制动器摩擦片温度场分析中的应用

依据数值传热学原理和采煤机液压盘式制动器摩擦系统的结构特点,利用有限元分析软件ANSYS10.0建立了采煤机制动器摩擦片及对偶盘的二维有限元模型,对摩擦片及对偶盘在紧急制动工况下的温升过程进行数值模拟计算,得出制动器温度场的分布状况,分析了瞬态温度场的变化情况,可为进一步研究盘式制动器提供参考.     

下运带式输送机盘式制动器液压系统设计与分析

通过分析下运带式输送机制动工况的特点以及盘式制动器的优点,设计出适合各制动工况要求的新型盘式制动器液压系统。该液压系统具有松闸、保压、正常停车制动、超速制动、紧急制动和系统突然断电制动等功能。建立了系统的数学模型,将数学模型线性化后推导出了系统传递函数,分析了各元件参数对系统响应性的影响,为设计压力精细调节的制动器提供了理论基础。     

摩擦制动器瞬态温升的有限单元法计算

摩擦制动器的工作是间断性和周期性的,在制动器制动的瞬间摩擦工作剂产生大量的热,温度出现一个峰值,这个温升过程即为瞬态温升。摩擦材料的烧损和对偶盘的龟裂等都与瞬态温升有直接关系,因此,研究摩擦制动器瞬态温升过程及其温度分布是具有十分重要的意义。一、数学模型摩擦制动器瞬态温升的计算仍似《摩擦制动器体积温升的有限单元法计算》一文(重型机械1990.1)中所假设的轴对称的二维温度场为模型,考虑到瞬态温升所持续的时间极短,故忽略这段时间内各面的热量散失,近似认为     

汽车电磁与摩擦集成鼓式制动器的设计与分析

针对鼓式制动器的制动"热衰退"的问题,综合汽车鼓式制动与电涡流制动的工作原理,提出了一种新型电磁摩擦集成鼓式制动器,详细地阐述了该集成制动器的结构及工作原理。基于电磁感应定律及电涡流定律,推导出了该制动器的制动功率与制动力矩的理论计算公式,为磁场分析提供了理论基础。运用Ansoft Maxwell软件进行了制动器的磁场分布及制动效果仿真分析。结果表明,新型电磁摩擦集成鼓式制动器结构设计合理,能有效地改善制动器的热衰退性能,提高制动效能。     

蠕墨铸铁在铁道车辆制动系统中的应用研究

在分析车辆制动器摩擦温度场的基础上 ,研究蠕墨铸铁在铁道车辆制动系统中的使用性能 ;研究结果表明 ,在车辆制动器服役条件下 ,摩擦速度与接触压力的提高 ,摩擦副的摩擦系数显著降低 ,磨损率显著增加 ;在所研究的不同石墨形态的铸铁中 ,蠕墨铸铁不但具有低而稳定的磨损率 ,而且具有高而稳定的制动性能 ,是制造车辆制动器部件的合理选材。     

矿井提升机盘式制动器设计

介绍了矿井提升机盘式制动器的研究现状、控制系统特点,设计一个盘式制动器,介绍其工作原理。制动系统的液压油路,选用两支路并联供油,四油缸制动,一条支路设置单向节流阀,使该支路的制动稍微延后一些,实现了二级制动,工作更平稳。该盘式制动器为常闭式设计,安全可靠;制动器动作灵敏;安装位置灵活,使用、调整、维修简单。     

制动器设计中的参数选取

机械压力机中气动式摩擦制动器,通常按以下公式进行计算。压力机旋转零件动能:A_t=(Jω_L~2)/2 (1)式中 J—换算到制动轴上的旋转件的转动惯量; ω_L—离合器轴(即制动器轴)角速度。由于制动器的作用,当离合器脱开后,A_t将转化为摩擦功:     

周盘式制动器热-结构耦合分析及实验研究北大核心

对后驱动单轮周盘式制动器进行了研究,探究周盘式制动器的生热机理,建立热-结构耦合仿真分析,预测制动器可能出现的失效形式。在试验台架上进行了连续制动实验,为新型制动器提供理论和实践的支撑。通过定时记录不同测量点的温度变化,结合台架实验可以看出,随着循环制动的进行,每次制动周期的最高温度基本上呈梯度式增加,而且实验和仿真结果基本吻合,实验和有限元仿真的最大误差为8.29℃,验证了有限元分析的可靠性,为之后的生产设计和整车实验提供理论依据和实验支撑。     

装有ABS的汽车气压制动系统的建模与研究

通过对汽车气压制动系统整体结构和制动过程的分析,研究了气压制动系统中ABS制动阀、气压盘式制动器等各关键部件的工作原理,并根据制动过程对其分别进行物理建模,完成了对汽车气压制动系统整个制动过程物理模型的建立.     

曲柄压力机节能探讨

提出了对具有刚性离合器的压力机,采用改变转键离合器结构尺寸,可使离合器有效制动角达到15°,消除当前离合器与制动器设计存在的不协调;采用新的方法设计凸轮带式制动器,可使制动器提供的制动力矩接近压力机需要的削动力矩。介绍了新的操纵机构,使压力机在连续行程过程中,曲轴经过上死点时制动器不制动等节能措施。对具有摩擦离合器的压力机,提出采用扇形浮动镶块代替长圆形浮动镶块以及减少摩擦盘转动惯量的措施,可减少离合器接合功,实现节能。     

沟槽表面特征对制动过程制动盘温度场和应力场影响的研究

针对制动盘表面温升严重、磨损剧烈等问题,建立沟槽表面制动盘制动过程模型并进行热机耦合有限元分析,研究沟槽的角度、宽度、密度对制动盘温度场和应力场的影响。结果表明:沟槽结构可以储存空气,加快制动盘与外界的换热,具有散热性,并且减小了表面直接接触摩擦的面积,从而导致了沟槽型表面制动盘比光滑表面制动盘温度低和等效应力小;沟槽角度、宽度对制动盘表面温度和等效应力影响明显,其中沟槽角度为45°、宽为4 mm的沟槽型表面制动盘温度和等效应力值最小;沟槽密度对制动盘表面温度和等效应力影响不明显。     

偏航制动摩擦片热力耦合计算及失效原因分析

目的结合摩擦片的失效原因,分析偏航制动摩擦片的接触面受力情况。方法利用有限元法建立制动盘和制动器摩擦片的热力耦合接触模型,设置摩擦片和制动盘的参数和材料性能,研究不同压力、滑动速度、摩擦系数和环境温度下的制动器摩擦片应力和温度的分布情况。结果得到了偏航压力、滑动速度、摩擦系数、环境温度对制动器摩擦片接触面的等效米塞斯应力和温度分布曲线,摩擦片两侧区域属于等效应力和温度分布的交变集中区,但靠近边缘,等效应力和温度值略微减小。适当减小压力,增大滑动速度,减小摩擦系数,有助于减小摩擦片接触面的等效米塞斯应力分布,温度对摩擦片接触面的等效米塞斯应力分布基本无影响。得到了摩擦片接触面等效米塞斯应力和温度场与接触面位置的高斯分布曲线方程。通过将制动器摩擦片磨损失效照片和文中计算数据进行对比,验证了有限元分析的正确性。结论通过合理选择偏航压力、滑动速度、摩擦系数,可以有效地缓解偏航制动器摩擦片的等效应力和温度分布的交变集中区,进而达到延长摩擦片使用寿命的目的。     

考虑摩擦升温的铁路列车制动摩擦块高温磨损机制演变∗

铁路列车制动摩擦块的高温磨损对列车制动安全影响显著,现有对于制动摩擦块高温磨损的研究一般通过环境温度控制来模拟制动界面高温条件,而在摩擦生热条件下对制动摩擦块高温磨损机理及演变规律的研究较少。在多模式制动性能试验台上进行摩擦拖曳制动试验,利用显微特征观测仪器、界面几何特征测量设备等,对制动摩擦块的高温磨损机理和演变进行分析探讨。结果表明,在摩擦生热条件下,当制动界面温度从室温上升至460℃时,摩擦块的主要磨损机制依次为磨粒磨损、氧化磨损和黏着磨损。当磨损机制以磨粒磨损为主时,摩擦块表面的缺陷数量多但尺寸小,摩擦因数与常温下接近;当氧化磨损占主导时,形成的氧化膜会提高耐磨性,摩擦块表面损伤较轻。此时,界面接触状态较好,摩擦因数较高,制动性能有所提高;当高温导致摩擦块材料发生软化和塑性流动时,摩擦块接触平台尺寸较大且极为平整,软化的材料充当润滑剂使摩擦因数下降、制动性能降低。同时,塑性流动会造成材料延展性能耗尽和表面材料撕裂,摩擦块表面严重的局部损伤导致接触界面状态较差,磨损机制以黏着磨损为主。在更接近于真实制动工况的条件下进行研究,揭示了摩擦升温过程中铁路列车制动摩擦块高温磨损机制的演变...     

闸片材料参数与制动盘温度关系

闸片材料参数不仅关系到摩擦副的摩擦磨损性能,也是影响制动盘温度分布的一个重要因素。采用ADINA软件,建立列车制动盘和闸片的三维热机耦合有限元模型,在制动速度100 km/h、压力0.538 MPa和惯量23 kg·m2条件下,研究闸片材料热膨胀系数、弹性模量、热传导系数对制动盘温度和接触压力的影响。结果表明:当闸片热膨胀系数从0.5×10-5 K-1增大到2.5×10-5 K-1时,制动盘峰值温度升高8.4%,最大接触压力增大47%,闸片热膨胀系数的增大加剧接触压力分布不均匀程度而使制动盘温度变化明显;弹性模量增大9倍,接触压力的分布对弹性模量不敏感,弹性模量对盘面温度影响不明显。闸片热传导系数增大7倍,制动盘峰值温度下降4.3%,热传导系数增大,加快热量的扩散速度使制动盘峰值温度降低,该研究结论可为高速列车闸片材料的开发提供参考。     

基于C17200与34CrNiMo6材料的摩擦磨损特性与数值模拟研究

目的 探究干摩擦下载荷与速度对于C17200与34CrNiMo6材料摩擦学特性的影响,以探寻C17200材料作为风力机制动闸片的可行性,开展考虑表面粗糙度和接触压力分布不均因素的磨损深度的数值模拟。方法 以C17200与34CrNiMo6材料组成销–盘摩擦副,基于风力发电机的制动工况,利用试验探究其摩擦学特性与磨损机理。在ABAQUS中建立三维销–盘平面/平面磨损模型,设置不同载荷与速度,基于销–盘摩擦副理论模型与UMESHMOTION子程序,结合ALE自适应网格技术,对不同工况下的表面磨损深度进行数值计算,通过试验验证提出的理论模型的合理性。结果 在载荷为3 MPa时,随速度的增加,平均摩擦系数先减小、后增加,速度为125.664 mm/s时,平均摩擦系数取最小值0.575;在速度为62.832 mm/s时,随载荷的增大,平均摩擦系数近似线性增大。载荷为1.5MPa时,平均摩擦系数取最小值0.509。C17200与34CrNiMo6试样的磨损量随速度与载荷的增大而增大,但转速对于磨损量的影响更大。C17200与34CrNiMo6的磨损机理主要为粘着磨损和磨粒磨损。C17200材料磨损...     

挤压切削加工工艺参数的多目标优化

高速重载制动盘表面需要具有高抗疲劳性能和接触强度,且摩擦接触时提供较大的摩擦力。为实现以上性能,提出采用挤压切削工艺对制动盘表面进行加工的方法,以获得高质量的接触表面。基于挤压切削原理,建立挤压切削力学模型。以制动盘常用材料Q345B作为试验材料,考虑切削速度、切削深度、刀具前角、刀具后角、刃口圆弧半径5个因素,以表面粗糙度、残余应力、显微硬度为评价指标进行正交试验。采用信噪比法和灰色关联度法进行多目标参数优化,获得了制动性能好、使用寿命长的制动盘表面。     

铸钢轮装制动盘螺栓孔裂纹产生原因分析

以存在螺栓孔裂纹的铸钢轮装制动盘为研究对象,通过裂纹断口宏微观形貌观察、显微组织分析、拉伸性能测试、冲击性能测试、布氏硬度测试等手段分析了制动盘摩擦面螺栓孔裂纹的性质和成因。结果表明:裂纹属于热疲劳裂纹,螺栓孔倒棱处及摩擦面附近存在缩孔、疏松等铸造缺陷是导致制动盘在制动过程中循环交变热应力驱动下产生裂纹的主要原因;粗大的沿枝晶状分布组织降低了制动盘的强度、韧性和热疲劳性能,加速了裂纹的扩展。     

用于CRH3的SiC/6061铝合金共连续复合材料制动盘在紧急制动过程中考虑气流冷却情况下的热分析(英文)

使用SiC网络陶瓷骨架增强的6061铝合金复合材料(SiCn/Al)制动盘可以减少高速列车的质量。采用有限元(FE)和计算流体动力学(CFD)方法计算在300km/h速度下实施紧急制动过程中考虑气流冷却条件下SiCn/Al制动盘的热和应力。分析制动器总成及其界面的设计特点时考虑了传导、对流和辐射这三种传热的模式。结果表明,具有较高对流系数的气流冷却不仅降低制动中的最高温度,也降低了温度梯度,因为气流加速了制动盘上较热部分的热量散失。有效的气流冷却可以减少制动盘上热斑的形成和盘体的热变形。有无考虑气流冷却时,实施紧急制动后,制动盘最高温度分别为461℃和359℃。有无考虑气流冷却时,制动盘的等效压力可分别达到269和164MPa。然而,在实施紧急制动时,制动盘表面的最大应力可能超过材料的屈服强度,这可能导致在不带冷却时制动盘的塑性损伤累积。模拟结果与实验结果相一致。     

Tribological properties and thermal-stress analysis of C/C-SiC composites during braking

The tribological properties and thermal-stress behaviors of C/C-SiC composites during braking were investigated aiming to simulate braking tests of high-speed trains. The temperature and structural fields of C/C-SiC composites during braking were fully coupled and simulated with ANSYS software. The results of tribological tests indicated that the C/C-SiC composites showed excellent static friction coefficient (0.68) and dynamic friction coefficient (average value of 0.36). The highest temperature on friction surface was 445 °C. The simulated temperature field showed that the highest temperature which appeared on the friction surface during braking was about 463 °C. Analysis regarding thermal-stress field showed that the highest thermal-stress on friction surface was 11.5 MPa. The temperature and thermal-stress distributions on friction surface during braking showed the same tendency.     

山地城市地铁制动/轨道结构参数对钢轨波磨的影响

目的 山地城市地铁相较于平原城市地铁具有爬坡大且曲线多的复杂线路特点,其钢轨波磨问题更加严重。探究山地城市地铁制动区间钢轨波磨的形成机理,提出相应钢轨波磨的控制方法。方法 首先,结合现场调研建立了轮对-轨道-制动系统的有限元模型。然后,采用复特征值分析法研究了轮对-轨道-制动系统的摩擦自激振动特性,进而对制动闸片的表面织构及扣件参数进行参数化分析。最后,基于最小二乘法,采用2种拟合方程对扣件参数进行多参数拟合,并采用遗传算法与粒子群算法确定抑制钢轨波磨扣件参数的最优解。结果 发现轮对-轨道-制动系统存在2个不稳定振动频率,分别为653.73 Hz与584.76 Hz,其中653.73 Hz的复特征值实部较大,为46.53。对比不同表面织构,采用正六边形织构表面闸片的轮对-轨道-制动系统复特征值实部最小,为19.46。对比扣件参数优化前后,采用优化后的扣件参数的轮对-轨道-制动系统复特征值实部较小,为0.49。结论 轮轨子系统与制动子系统的摩擦耦合作用导致轮对-轨道-制动系统摩擦自激振动,是诱导山地城市地铁制动区间钢轨波磨产生的重要因素。当采用正六边形表面织构闸片或设置扣件参数中垂向刚度为36.2 MN/m,垂向阻尼为2 800 N.s/m,横向刚度为25 MN/m,横向阻尼为2 000 N.s/m时能有效抑制钢轨波磨的产生。