高摩擦系数合成闸瓦热负荷研究-论文.pdf

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1、37卷第4期电力机车与城轨车辆Vo1．37No．42014年7月20日Ekc￡ricLocomotives&Mass埘拓VehiclesJu1．20th，2014·研究开发·高摩擦系数合成闸瓦热负荷研究陈旭，肖绯雄(西南交通大学牵引动力国家重点实验室，四川成都610031)摘要：采用热一结构顺序耦合对货车高摩擦系数合成闸瓦在紧急制动工况和长大坡道调速制动工况下进行热应力仿真分析，并从材料的微观角度分析闸瓦摩擦表面的摩擦情况。结果表明：紧急制动时闸瓦的瞬态最高温度和最大应力满足要求；而调速制动时，最高温度和最大应力分别达到651．1℃、6

2、2．4MPa，应力超出闸瓦的极限值。仿真结果较为真实地反映了整个制动过程中闸瓦的瞬态温度和应力变化情况，且闸瓦一次制动满足要求。关键词：合成闸瓦；高摩擦系数：热一结构顺序耦合：热应力中图分类号：U260．351文献标识码：A文章编号：1672—1187(2014)04—0032—06ResearchofheatIoadofsyntheticbrakeshoewithhighfrictionalcoefficientCHENXu．XIA0Fei—xiong(TractionPowerStateKeyLaboratory，Southwest

3、JiaotongUniversity，Chengdu610031，China)Abstract：Ontheconditionoftheemergencybreakprocessandlongslopebreakprocess，thispaperusesthemethodofthermal-structuralordercoupledforthesimulationoftheheatstressofbreakshoeswithhighfrictionalcoeficientofthefreighttrain．Also，itneedstoa

4、nalyzethefrictionalstatusofthebreakshoesurfacefromthemicrocosmicofthemateria1．Itisprovedthatduringtheemergencybreakprocess，thetransientmaximumtemperatureandthemaximumstressmeetsrequirements．Butontheconditionoflongslopebreaktheyare651．1oCand62．4MPaseparately，themaximumstr

5、essexceedsthelimitsofthebreakshoe．Theresultofsimulationresponsestothetransienttemperatureandstressesofthebrakeshoeinthewholebrakingprocessaccurately，andthebrakeshoemeetstherequirementofonebrakingprocess．Keywords：syntheticbrakeshoe；highfrictioncoeficient；thermal-structura

6、lordercoupled；heatstress随着我国货运铁路重载、高速技术的不断发展，车辆动能不断地增加，但是目前货车基础制动仍然为踏面制动为了保证列车运行安全，要使用具有更大制动能力的闸瓦，将更多的动能转化为热能。因此，闸瓦不仅要具有高而稳定的摩擦系数、良好的耐磨性，而且对车轮的热损伤要小。合成闸瓦可以满足以上要求，但是在使用过程中会出现表面磨损，主要有磨粒磨损、黏着图1闸瓦的摩擦情况磨损、疲劳磨损、热磨损等，由此造成热裂纹、掉块、掉渣等现象，如图1所示。本文以列车轴重23t、轮径840mm、最大运行速度收稿日期：2013—10—

7、23作者简介：陈旭，在读硕上研究生，从事机车车辆设计理论研究。基金项目：四JII省科技计划项目(2013GZ0032)一32陈旭等·高摩擦系数合成闸瓦热负荷研究·2014年第4期为120km／h的SS4B型机车(1+2+1牵引方式)牵引用斯蒂芬一波尔兹曼(Stefan—Boltzmann)方程来计算：2万吨货车为研究对象，运用ANSYS14．0对高摩擦系￡F。2(T14-)(3)数合成闸瓦在紧急制动和长大坡道(坡道值为一10％。)式巾：为热流率，W；￡为物体的辐射率，或称为黑匀速运行(v=80km／h)的两种工况下进行有限元建模、度，数

8、值处于0和1之间；or为斯蒂芬一波尔兹曼常热一结构耦合分析和摩擦面的材料微观分析，验证所使数，约5．67x10W／(m·K)；A。为辐射面l的面积，Ill；用闸瓦(以改性酚醛树脂作为粘合剂、钢纤维和合成纤为