轴盘制动对高速列车车轮多边形磨耗的影响

目的 研究高速列车轴盘制动引起车轮多边形磨耗的形成机理,并提出相应的抑制措施.方法 基于摩擦自激振动引起车轮多边形磨耗的观点,建立高速列车拖车轮对-轴盘制动-轨道系统的有限元模型.采用复特征值法,分析制动工况下制动盘和制动片摩擦激励的振动.根据等效阻尼比判断摩擦自激振动的不稳定性,等效阻尼比越小,则不稳定振动发生趋势越...     

喷砂表面处理控制滑动摩擦尖叫噪声

采用球—平面接触方式,对喷砂处理的制动盘蠕墨铸铁试样进行了滑动摩擦噪声试验,并与光滑表面样品试验对比。在对摩擦噪声特性和摩擦磨损特性进行综合分析的基础上,探讨控制滑动摩擦尖叫噪声触发和演变规律的关键界面因素,研究了喷砂表面对滑动摩擦尖叫噪声的影响及其机理。结果表明:喷砂处理表面能明显的抑制界面摩擦尖叫噪声的产生,且表面粗糙度越大,抑制尖叫噪声效果越明显,界面微凸体的分布和磨损情况对摩擦尖叫噪声的产生及演变具有关键的影响。该试验条件下摩擦尖叫噪声的产生主要归因于磨屑堆积、粘着剥落和犁沟等界面因素引起界面摩擦力剧烈波动,诱发了摩擦系统的自激振动。相比光滑表面,喷砂处理表面的微凸体接触磨损"平台"表面的磨屑堆积、粘着剥落和犁沟等现象较轻,引起摩擦力波动的能量较弱,产生的尖叫噪声强度较低。     

高速列车车轮多边形磨耗的形成机理及影响因素探究

目的研究高速列车车轮多边形磨耗的形成机理以及轮轨系统结构参数对车轮多边形磨耗的影响。方法基于轮轨间蠕滑力饱和引起轮轨系统摩擦自激振动从而导致车轮多边形磨耗的理论,建立了包含车轮、钢轨、轨枕和道床的实体模型,然后导入到有限元软件ABAQUS中,钢轨和轨枕之间采用点对点的无质量弹簧阻尼单元组进行模拟,轨枕和道床之间采用绑定约束连接,道床底部支撑采用点对地的无质量弹簧阻尼单元组。采用复特征值方法研究高速线路上发生制动滑动时轮轨系统的运动稳定性。结果在饱和蠕滑力的作用下,高速线路轮轨系统产生的不稳定振动频率为f=495.01 Hz,列车轮对容易产生18阶多边形磨耗。在一定范围内,扣件的垂向刚度对抑制车轮多边形磨耗影响较小,适当提高扣件的垂向阻尼,可以有效抑制轮轨系统的摩擦自激振动,从而达到抑制车轮多边形磨耗的目的。不同偏心形式对轮轨系统不稳定振动几乎没有影响。结论在高速线路上,列车制动滑动容易引起车轮多边形磨耗,适当提高钢轨扣件的垂向阻尼,可有效抑制车轮多边形磨耗。     

消失模铸造技术在机车闸瓦生产中的应用

机车闸瓦是铁道内燃机车制动系统的重要配件,其质量的可靠性直接影响到铁路的行车安全.工作的特点是在列车制动时直接与钢制车轮形成摩擦副,要求有较大的摩擦系数,较低的磨耗量,对车轮的磨损小;还必须具备较高的强度,防止列车紧急制动时断裂危及行车安全.对此铁道部制定了严格的质量标准,表1、表2是对灰铸铁闸瓦化学成分和力学性能的具体要求.     

织构化表面处理抑制界面摩擦尖叫噪声

为寻求抑制摩擦尖叫噪声的新途径,对表面加工有不同尺寸及分布沟槽型织构的列车制动盘蠕墨铸铁试样进行摩擦噪声试验,探讨织构化表面处理对界面摩擦尖叫噪声特性的影响。结果表明:沟槽织构表面具有明显降低摩擦尖叫噪声的效果,系统在摩擦副接触界面为织构表面的半周期内无明显尖叫噪声产生,但在接触界面为光滑表面的半周期内会产生高强度尖叫噪声。说明沟槽织构表面降低尖叫噪声的主要机理为:沟槽棱边在摩擦过程中与对摩副碰击,抑制了系统自激振动及摩擦尖叫噪声的产生。     

小半径曲线内轨波磨外轨无波磨原因的研究

目的研究铁路小半径曲线线路内轨有波磨而外轨无波磨的原因。方法根据轮轨系统摩擦自激振动导致钢轨波磨的观点,建立了由车轮、钢轨和轨枕组成的轮轨系统摩擦自激振动模型。在模型中,车轮与钢轨接触几何关系使用车辆通过R=350 m曲线时的SIMPACK车辆动力学仿真计算获得的数值,钢轨与轨枕、轨枕与道床之间的连接用弹簧和阻尼单元组来模拟。应用复特征值方法对该模型发生摩擦自激振动的趋势进行了数值分析。结果小半径曲线内轨和车轮的接触角较小,在饱和蠕滑力(即摩擦力)作用下容易发生摩擦自激振动,因而容易出现波磨;外轨和车轮因为接触角较大,在饱和蠕滑力作用下不容易发生摩擦自激振动,因而极少出现波磨。数值预测结果与波磨发生的实际情况一致。结论轮轨蠕滑力饱和以及轮轨接触角是引起小半径曲线内外轨波磨差异的两个主要因素,其中轮轨蠕滑力饱和(即轮轨滑动)是决定性因素,如果轮轨蠕滑力不饱和,则轮轨系统就不会发生摩擦自激振动,因而就不会出现波磨。     

基于相位测量轮廓术的车轮踏面三维轮廓测量

随着轨道交通在高速和重载方面的快速发展,因车轮踏面缺陷和磨损导致的列车安全问题日益突出.提出了一种基于相位测量轮廓术(PMP)的重构车轮踏面轮廓的新方法,对车轮踏面的磨耗及缺陷进行检测.通过模拟不同程度的噪声,并使用行列展开法、最小二乘法、枝切法以及改进枝切法等4种相位展开算法的仿真试验,试验结果表明,改进枝切法展开误...     

薄壁铜管固定芯头振动拉拔过程中的摩擦分析

在拉拔过程中引入振动时,由于塑性成形中的"表面效应",可以减小拉拔成形过程中的摩擦力。基于有限元软件Marc,采用修正的滑动库仑摩擦模型,建立了薄壁铜管固定芯头振动拉拔模型,并对振动拉拔过程的摩擦与拉拔速度对摩擦的影响进行了数值模拟。结果表明:在薄壁铜管固定芯头拉拔过程中添加纵向振动可以减少铜管内外表面平均摩擦力,且幅值越大,频率越高,铜管内外表面平均摩擦力越小;拉拔速度为0~20 mm·s~(-1)时,随着拉拔速度增大,铜管内外表面平均摩擦力递增且上升趋势明显,拉拔速度大于20 mm·s~(-1)时,拉拔速度增大,铜管内外表面平均摩擦力增大,但增大的幅度小。     

山地城市地铁牵引与制动工况下钢轨波磨成因对比研究

目的 探究山地城市地铁牵引与制动工况下的钢轨波磨成因。方法 基于摩擦自激振动理论,结合山地城市地铁长大坡道区段现场调研,分别构建上坡牵引和下坡制动工况下车辆−轨道系统的动力学模型,对比研究长大坡道区段牵引与制动工况下车辆−轨道系统的动力学特性。分别构建对应区段的轮对−钢轨−牵引系统和轮对−钢轨−制动系统的有限元模型,并采用复特征值法对比研究山地城市地铁牵引与制动工况下的钢轨波磨成因。采用最小二乘法和粒子群算法提出抑制长大坡道区段钢轨波磨的车辆−轨道参数的最优解。结果 在轮对−钢轨−牵引系统中存在不稳定振动频率369.93 Hz,其复特征值实部为19.36。在轮对−钢轨−制动系统中存在不稳定振动频率443.92 Hz,其复特征值实部为4.970 5。结论 在牵引摩擦副与轮轨摩擦副的共同作用下产生的摩擦自激振动,在制动摩擦副与轮轨摩擦副的共同作用下产生的摩擦自激振动,分别是长大坡道牵引与制动区段钢轨波磨的主要诱因,且牵引区段发生的可能性高于制动区段。在制动工况下设置制动压力为5 kN,在牵引工况下设置牵引运行速度为80 km/h,并结合优化后的扣件参数,能有效抑制长大坡道区段钢轨波磨。     

低频振动作用下金属摩擦副界面动态摩擦行为

设计了频率、 振幅独立调整的低频振动发生器,搭建了振动摩擦实验平台,系统研究了不同振动频率、 振幅和正压力条件下的摩擦响应.结果表明:在较大正压力下,无振动时金属摩擦副间的摩擦力随相对运动速度的增加逐渐降低;叠加低频振动时,金属摩擦副间的摩擦力明显下降,在较大正压力、 振幅和振动频率条件下,振动减摩效果更明显;该条件下...     

基于混沌万有引力算法的制动缸自适应鲁棒控制

针对实际工况中轮对踏面径向形变挤压机车制动缸活塞及闸瓦产生的时变扰动,设计超螺旋观测器,对其实际值进行估计并对估计误差自适应模糊逼近,以削弱时变扰动。构造基于微分控制律的自适应鲁棒控制器,将其应用于制动缸闸瓦位置控制系统;采用引入混沌变异因子的万有引力算法对控制器参数进行寻优。理论分析及仿真结果表明：系统闭环各状态变量输出有界,滑模面导数收敛于0而滑模面常值收敛;控制输入平滑有界无抖振。     

基于线性化的电液制动器非线性控制器研究

为了缩短车辆制动系统反应时间,提高能量回收效率,设计了自激电液制动器,采用非线性控制系统,并对支撑压力进行仿真验证.给出了自激电液制动器装置简图,推导出制动执行器正、负阀开度方程式.针对输入和输出线性模型进行简化,设计了非线性控制系统,给出了自激电液制动器控制流程.在不同状态条件下,采用MATLAB软件对自激电液制动器...     

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。     

Microstructure and detachment mechanism of friction layers on the surface of brake shoes

Automotive and truck brake shoe materials are complex composites of metals, ceramics, and polymers. These are designed to provide stable, reliable frictional performance over a range of vehicle operating conditions, exhibit acceptable wear life, and offer freedom from noise and sensible vibrations. During their use, friction brakes tend to form thin, third-body layers on their contact surfaces. Such tribo-layers play a part in frictional characteristics, and therefore it is of interest to study their structure and properties. This article describes the structure of the friction-induced layers that formed on commercially manufactured brake shoes on a trailer that was subjected to 4 years of highway driving. The layers consist of a thin, brittle crust of nanoscale particulate material that easily delaminates from the substrate. Polished cross sections were studied with both optical and scanning electron microscopy (SEM). Transmission electron microscopy (TEM) of extracted flakes revealed the complex, fine structure of the friction-induced layer. Realistic brake friction models should not use bulk properties of the starting materials, but rather should incorporate the properties of the fine-grained friction layers.     

轮胎压路机主动防滑系统(ASR)研究

为了解决轮胎压路机在行走过程中的打滑问题,采用汽车驱动防滑系统的基本原理,在轮胎压路机打滑时,利用液压制动系统,对打滑车轮进行制动,在驱动桥对驱动力的分配作用下,使未打滑车轮获得驱动力,驱动压路机越过打滑路面。     

A study of cutting process stability of a boring bar with active dynamic absorber

In this paper, the use of an active dynamic absorber to suppress machine tool chatter in a boring bar is studied. The vibrations of the system are reduced by moving an absorber mass using an active device such as an piezoelectric actuator, to generate an inertial force that counteracts the disturbance acting on the main system.An equivalent lumped mass model of a boring bar with active dynamic absorber is considered. A cutting process model that considers the dynamic variation of shear and friction angle, that causes self-excited chatter during the cutting process, is applied to the lumped mass model. The theory of regenerative chatter is also applied to the model. Stability boundaries have been calculated for maximum permissible width of cut as a function of cutting speed. A comparison of the boundaries for chatter-free cutting operation of a plain boring bar, a boring bar with passive tuned dynamic absorber and a boring bar with active dynamic absorber is provided in this paper. The comparison shows that a substantial increase in the maximum permissible width of cut for stable cutting operation, over a range of cutting speeds, is obtained for a boring bar equipped with an active dynamic absorber.