蠕鐵制動盤散熱筋斷裂失效分析研究.pdf

1、蠕鐵制動盤是提速客車制動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，隨著軌道交通的發(fā)展，近幾年蠕鐵制動盤最外國散熱筋在使用壽命內(nèi)頻繁出現(xiàn)裂紋，甚至出現(xiàn)斷裂，這種情況嚴重影響了列車的行車安全。開展蠕鐵制動盤散熱筋裂紋和斷裂失效研究，對確保提速客車的運行安全具有重要的意義。本文基于提速客車蠕鐵制動盤的服役條件，采用材料分析技術(shù)和有限元模擬技術(shù)相結(jié)合的方法，揭示了蠕鐵制動盤散熱筋斷裂失效機制，提出了生產(chǎn)質(zhì)量和服役過程的改進措施。
　　本文主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下:<

2、br>　　(1)在分析提速客車蠕鐵制動盤斷裂散熱筋的斷口形貌、研究失效制動盤和未使用制動盤組織和性能基礎(chǔ)上，確定了散熱筋的失效形式是脆性開裂，提出了散熱筋存在片狀石墨而導致力學性能下降是引發(fā)裂紋萌生和擴展的內(nèi)在原因。
　　(2)針對散熱筋橫截面外表層發(fā)現(xiàn)片狀石墨問題，開展了凝固模擬分析，確定了散熱筋外表層出現(xiàn)片狀石墨的原因是冷卻速度過快導致凝固過程形成B型片狀石墨，提出了緩慢冷卻散熱筋、減少或消除片狀石墨的改進措施。
　　(

3、3)在測試材料力學性能和熱物性能基礎(chǔ)上，采用ANSYS軟件建立了提速客車蠕鐵制動盤服役條件下的熱-機耦合有限元溫度場和應(yīng)力場模擬技術(shù)。1:1動力制動臺的溫度測試表明，所建立的有限元模擬技術(shù)的誤差小于10％，具有很好的模擬計算精度。
　　(4)開展了多個制動工況下的溫度場和應(yīng)力場分析。有限元分析表明，在180km/h初速度下進行連續(xù)兩次緊急制動，制動過程的峰值溫度基本達到蠕鐵制動盤的400℃許用溫度;若機車不參與制動以及閘片存在偏磨

4、，160km/h初速度下全程往返制動最高溫度可達397℃，與180km/h初速度下進行連續(xù)兩次緊急制動的最高溫度和最大應(yīng)力水平相近?；谀M結(jié)果，提出了確保制動過程中機車參與制動、減少閘片偏磨以減小制動盤溫度和應(yīng)力的有效措施。
　　(5)針對散熱筋裂紋和斷裂問題，基于模擬技術(shù)深入研究了散熱筋不同位置點的受力情況，研究表明最外圈散熱筋根部在制動過程中應(yīng)力最大且承受拉壓循環(huán)應(yīng)力，這是散熱筋裂紋擴展的外在原因。
　　本文通過研究蠕