重載貨車踏面制動熱響應(yīng)分析研究.pdf

1、提速和重載是提高鐵路運輸能力的有效措施，并已成為鐵路貨車發(fā)展的趨勢。為適應(yīng)我國鐵路跨越式發(fā)展的需要，我國鐵路的貨運速度將由目前的80km／h左右提高到120km／h，車輛的軸重將由2n提高到23t及25t，速度和載重的提高對車輛轉(zhuǎn)向架提出了更高的要求。 車輪是機車車輛中的重要走行部件，車輪的可靠與否關(guān)系到整個列車的安全。對于貨運列車來說，目前其制動方式仍然是踏面制動。隨著貨物列車的提速和軸重的增加，列車的動能也會急劇上升，故閘瓦

2、和車輪踏面的機械摩擦而產(chǎn)生的熱量也大大增加，車輪的熱負荷勢必進一步增大。高摩合成閘瓦是重載及提速貨車配套制動技術(shù)之一，由于合成閘瓦導(dǎo)熱性差，車輪在制動過程中要吸收更多的熱量，因而更易受到熱損傷。 本文首先分析了鐵道車輛踏面制動過程中傳熱與熱負荷研究的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，對鐵路重載貨車車輪的熱狀態(tài)、熱負荷和熱負荷故障進行了說明。接著闡述了求解貨車車輪熱負荷的基本原理和方法。介紹了熱傳導(dǎo)的偏微分方程、瞬態(tài)溫度場的數(shù)學(xué)模型和邊界條件確定的

3、原則以及用有限元法進行的數(shù)值求解。 其次，本文對進行熱分析所需要的邊界條件進行了計算，進而分別就23t和25t軸重貨車車輪在初速度為120km／h，緊急制動距離為¨OOm和1400m的制動工況和長大下坡道恒速制動工況下的溫度場以及熱應(yīng)力場進行了模擬。為保證車輪在整個使用周期內(nèi)的安全性，計算時，分別以新車輪和直徑為770mm的磨耗到限車輪的幾何尺寸作為計算基礎(chǔ)。計算了在熱負荷和機械負荷共同作用下的應(yīng)力場分布，并對車輪強度進行了評定

4、。 模擬計算結(jié)果表明：1)在緊急制動過程中，踏面處的溫度始終最高，但并不持續(xù)增加。最大熱應(yīng)力出現(xiàn)的位置由踏面逐漸向輪輞內(nèi)部偏移。新車輪的靜強度滿足要求；磨耗到限車輪在緊急制動距離為11OOm時，靜強度不滿足要求，緊急制動距離增加到1400m后，靜強度滿足設(shè)計要求。新輪的疲勞強度滿足要求；磨耗到限車輪的疲勞強度均不再滿足要求。2)坡道恒速制動過程中，車輪最高溫度和最大熱應(yīng)力持續(xù)增加。除25t磨耗到限車輪外，其它車輪靜強度均滿足要求