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基于摩擦振动理论的轮装制动盘系统动特性分析

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应用力学学报 2018年第1期35卷 123-128页

作者：张明明韩文龙刘桢韩省亮荣克林王求生北京强度环境研究所北京100076 西安交通大学航天航空学院西安710049

针对某型制动盘系统在制动刹车过程中出现断裂失效的情况,本文对制动盘系统的动特性进行了较为详细的研究。首先建立了该型轮装制动盘系统的有限元模型,依据模态试验结果对计算模型进行修正;接着采用复特征值法计算了该型轮装制动盘系... 详细信息

针对某型制动盘系统在制动刹车过程中出现断裂失效的情况,本文对制动盘系统的动特性进行了较为详细的研究。首先建立了该型轮装制动盘系统的有限元模型,依据模态试验结果对计算模型进行修正;接着采用复特征值法计算了该型轮装制动盘系统的尖叫模态频率;然后采用时域响应分析法计算了制动盘系统的敏感频率及螺栓动响应,对比两种方法计算得出的频率,最大误差为1.83%,有效验证了模型的准确性。另外通过分析可知在特定运行环境下,制动盘系统在摩擦力作用下发生尖叫,即制动盘系统自身模态发生耦合。最后采用复特征值法研究了摩擦系数及闸片刚度与轮装制动盘系统尖叫模态频率的关系,研究表明,闸片刚度处于160GPa^180GPa、摩擦系数大于0.34时,制动盘系统产生尖叫,对该型制动盘系统设计改进具有一定的工程指导意义。

关键词：摩擦振动轮装制动盘复特征值法时域响应分析法

在线式轮装制动盘螺栓自动拧紧机的设计和应用

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机床与液压 2020年第4期48卷 120-122页

作者：田永成黄丙庆李云鹏山东中车同力达智能机械有限公司

设计的在线式轮装制动盘螺栓自动拧紧机,根据轮装制动盘螺栓的拧紧工艺和扭矩控制原理实现对螺栓拧紧力的控制;通过变距输送线体和丝杠变径机构,实现不同规格的轮盘拧紧;利用工业相机实现螺栓位置的识别,完成初始位置的确定;讨论了自动... 详细信息

设计的在线式轮装制动盘螺栓自动拧紧机,根据轮装制动盘螺栓的拧紧工艺和扭矩控制原理实现对螺栓拧紧力的控制;通过变距输送线体和丝杠变径机构,实现不同规格的轮盘拧紧;利用工业相机实现螺栓位置的识别,完成初始位置的确定;讨论了自动拧紧机控制系统的硬件组成和软件系统配置,并介绍了防错、防漏功能的设计流程。螺栓自动拧紧机可提高装配精度和操作效率。

关键词：轮装制动盘螺栓自动拧紧位置识别

基于多目标优化方法的大功率轮装制动盘结构设计研究

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基于多目标优化方法的大功率轮装制动盘结构设计研究

作者：张化谦中国铁道科学研究院

学位级别：硕士

高速动车组制动盘是承担制动过程中列车能量转换的装置。在纯空气紧急制动过程中,将列车的大部分动能通过热的方式耗散到环境中,所以工况非常恶劣。对轮装制动盘而言,存在盘体轴向变形、螺栓轴向载荷较大等问题导致存在螺栓断裂等潜在危... 详细信息

高速动车组制动盘是承担制动过程中列车能量转换的装置。在纯空气紧急制动过程中,将列车的大部分动能通过热的方式耗散到环境中,所以工况非常恶劣。对轮装制动盘而言,存在盘体轴向变形、螺栓轴向载荷较大等问题导致存在螺栓断裂等潜在危险,其机理涉及热-力耦合等非线性问题,求解非常复杂。本文以用于某高速动车组的ZHQ型轮装制动盘为例,对轮装制动盘轴向变形、螺栓轴向载荷存在的热-力耦合问题进行探究,克服了复杂非线性等困难,得到了理论方法和验证方面的一些研究结论,具有一定的学术价值与工程意义。本文的主要研究内容如下:（1）总结了轮装制动盘热-力耦合问题的国内外研究成果,确定了优化目标,提出了利用多目标优化方法进行结构优化设计以改善上述问题的技术路线。（2）通过试验探究了传热路径与变形规律,明确了优化研究的框架,得到了多目标优化模型。（3）建立了有限元仿真模型,实现了参数化建模与分析,作为后续获取研究数据的主要方法;通过求解与验证,得到了多目标优化模型的约束条件,首次提出了“散热筋杠杆效应”概念。（4）进行单因素显著性、双因素交互性、多因素权重性试验与分析,筛选影响优化目标的关键尺寸参数,得到了多目标优化模型的设计变量。（5）通过拉丁超立方法获取抽样点、响应曲面法拟合代理模型、交叉验证法评价代理模型,建立了代理模型,得到了多目标优化模型的目标函数。（6）使用NSGA-II求解多目标优化模型,经有限元仿真验证求解结果,得到了多目标优化模型的优化方案。研究表明:在分析轮装制动盘热-力耦合问题、结合多目标优化方法方面,随着计算机性能的大幅提升和算法的进步,数值仿真法的作用愈发凸显。经研究获取多目标优化模型的约束条件、设计变量、目标函数,并通过智能优化算法求解、仿真法验证,可实现结构优化设计,从而降低制动盘盘体轴向变形、减小螺栓轴向载荷,提高螺栓可靠性。

关键词：轮装制动盘热-力耦合有限元仿真结构优化设计多目标优化散热筋杠杆效应

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轮装制动盘防松标记喷涂过程工艺优化及提升

轮装制动盘防松标记喷涂过程工艺优化及提升

第二届“田心杯”轨道交通金属加工技术征文大赛

作者：郑光明刘永杰安迪王凡志中车青岛四方机车车辆股份有限公司

轮装制动盘防松标记喷涂过程中,存在防松标记喷涂不均匀、有气泡、防松标记位置偏斜、线宽不符合标准等异常现象,造成螺栓松弛状态无法直观体现。通过对该过程中产生的问题进行分析,并对防松标记油漆喷涂方式进行改进优化,逐步提高防松... 详细信息

轮装制动盘防松标记喷涂过程中,存在防松标记喷涂不均匀、有气泡、防松标记位置偏斜、线宽不符合标准等异常现象,造成螺栓松弛状态无法直观体现。通过对该过程中产生的问题进行分析,并对防松标记油漆喷涂方式进行改进优化,逐步提高防松标记油漆喷涂合格率,从而保证产品质量稳定。

关键词：轮装制动盘防松标记工艺优化

来源： cnki会议评论

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高速动车组轮装制动盘装配工艺试验研究

铁道车辆 2021年第3期59卷 58-63页

作者：黄彪杜利清金文伟胡小山中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司技术研发中心江苏常州213125

紧固件作为轮装制动盘与车轮连接的关键部件,其设计和装配质量的好坏将直接影响轮装制动盘的安全性能。文章通过有限元计算得到制动盘紧固件的工作载荷,按照VDI 2230-1标准对制动盘紧固件进行设计校核,并提出了紧固件组装预紧力要求。... 详细信息

紧固件作为轮装制动盘与车轮连接的关键部件,其设计和装配质量的好坏将直接影响轮装制动盘的安全性能。文章通过有限元计算得到制动盘紧固件的工作载荷,按照VDI 2230-1标准对制动盘紧固件进行设计校核,并提出了紧固件组装预紧力要求。通过模拟组装试验对比了扭矩法和扭矩转角法两种方法对制动盘螺栓轴向力离散度和精度的影响,同时研究了扭矩转角法中起始扭矩和转角两个关键参数对螺栓连接性能的影响,确定了最优的扭矩转角工艺参数,也为制动盘螺栓设计计算和装配工艺制定提供了思路。

关键词：高速动车组轮装制动盘紧固件设计校核装配工艺

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高速动车组轮装制动盘紧固连接技术研究

机械设计与制造工程 2020年第8期49卷 80-84页

作者：杜利清黄彪金文伟胡小山张海锋中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司技术研发中心江苏常州213125

首先建立了制动盘的有限元模型并通过计算得到制动盘紧固件的工作载荷,采用VDI2230对制动盘紧固件进行设计校核,提出了紧固件组装预紧力要求。随后详细分析了扭矩控制法和扭矩转角控制法两种拧紧方法的特点及影响因素,通过模拟组装试验... 详细信息

首先建立了制动盘的有限元模型并通过计算得到制动盘紧固件的工作载荷,采用VDI2230对制动盘紧固件进行设计校核,提出了紧固件组装预紧力要求。随后详细分析了扭矩控制法和扭矩转角控制法两种拧紧方法的特点及影响因素,通过模拟组装试验对比了两种方法对制动盘螺栓轴向力离散度和精度的影响,同时研究了扭矩转角法中起始扭矩和转角两个关键参数对螺栓连接性能的影响,确定了最优的扭矩转角工艺参数。最后根据试验数据提出了制动盘装配过程质量评价策略。研究过程为制动盘螺栓设计计算和装配工艺制定提供了思路。

关键词：高速动车组轮装制动盘紧固件设计校核质量评价策略

一种轮装制动盘螺栓自动装配系统的设计与应用

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机车车辆工艺 2021年第3期 36-38页

作者：关欣张其贺张增通中车山东机车车辆有限公司山东济南250022

随着电动拧紧工具在铁路行业的应用和普及,对标准动车组轮装制动盘的螺栓全自动拧紧提出了更高的要求,针对装配过程的工艺要求,通过PLC和伺服控制实现了12颗螺栓的自动装配,能够降低现场操作工人的劳动强度,提升制动盘组装线的智能化和... 详细信息

随着电动拧紧工具在铁路行业的应用和普及,对标准动车组轮装制动盘的螺栓全自动拧紧提出了更高的要求,针对装配过程的工艺要求,通过PLC和伺服控制实现了12颗螺栓的自动装配,能够降低现场操作工人的劳动强度,提升制动盘组装线的智能化和柔性化。同时将拧紧数据进行采集、分析、存储和上传,对产品的质量安全和后期的数据查询追溯起到帮助作用。

关键词：轮装制动盘自动螺栓装配伺服 HMI

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高速列车轮装锻钢制动盘结构与工艺设计

高速列车轮装锻钢制动盘结构与工艺设计

作者：支运龙北京交通大学

学位级别：硕士

目前,高速列车普遍采用盘形制动作为列车的基础制动方式。制动盘是盘形制动装置关键的组成部分,其性能由所用材料、外形结构与成形方式等因素决定,并直接影响列车运行的安全性与可靠性。本文针对200km/h～250km/h高速列车,对新型轮装锻... 详细信息

目前,高速列车普遍采用盘形制动作为列车的基础制动方式。制动盘是盘形制动装置关键的组成部分,其性能由所用材料、外形结构与成形方式等因素决定,并直接影响列车运行的安全性与可靠性。本文针对200km/h～250km/h高速列车,对新型轮装锻钢制动盘进行了设计与试制。采用有限元模拟的方法对制动盘结构与锻造成形工艺进行了仿真计算,指导结构工艺设计与实际生产环节,最终制出了合格的制动盘样件,并通过1:1制动动力试验验证了新型锻钢制动盘能够满足我国200km/h～250km/h高速列车的使用要求。本文的主要研究内容及结论如下:以纯净化处理的ZDPH低合金钢为高速列车制动盘材料,开展了热处理工艺试验及力学性能研究,利用优选的热处理工艺可使ZDPH材料具有优异的综合力学性能,相关性能指标满足我国动车组锻钢制动盘材料的标准要求。根据我国高速列车车轮的接口尺寸,以降低制动盘服役时螺栓受力、便于锻造成形为出发点,对轮装制动盘结构进行了初步设计。利用有限元软件对不同结构的轮装制动盘进行了模拟计算。将摩擦环厚度、散热筋数量作为结构特征进行优选计算,最终确定了 18mm厚度摩擦环、36片筋板的制动盘结构。通过对其进行275km/h初速度下一次紧急制动与250km/h初速度下连续两次紧急制动的模拟,结果表明轮装制动盘具有足够的热容量与结构强度,安全系数较高,能够满足250km/h速度级高速列车紧急制动的设计要求。根据轮装制动盘盘体结构,进一步开展了制动盘盘体锻件、锻造模具、坯料与锻造工艺参数等设计与选择。有限元模拟计算表明,本文设计的轮装制动盘锻件结构及其成形工艺可以获得尺寸合格、无缺陷的制动盘盘体锻件。以模拟结果为指导,对轮装制动盘进行样品试制,并获得了尺寸合格、成形质量良好的制动盘锻件。利用优选的ZDPH材料热处理工艺对制动盘盘体进行了调质处理,通过对随炉试块及制动盘本体取样进行力学性能测试,证明制动盘样品力学性能优异。超声探伤和磁粉探伤结果表明,制动盘内部及表面无明显缺陷,满足我国动车组轮装制动盘标准要求。依据TJ/CL310-2014标准对轮装制动盘进行了 1:1制动动力试验,试验后制动盘表面无热裂纹也无异常磨耗,摩擦系数平稳。结果表明该轮装制动盘的性能满足我国250km/h高速列车使用要求。本文的轮装锻钢制动盘设计及相关试验研究工作为我国的轨道车辆制动盘自主研发和生产提供了技术储备,对我国高速铁路的自主化进程有一定的积极意义。

关键词：高速铁路轮装制动盘 ZDPH锻钢材料结构设计有限元模拟

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380km／h高速列车轮装制动盘研制

铁道机车车辆 2013年第1期33卷 1-4页

作者：李继山刘涛李和平焦标强陈德峰顾磊磊吕宝佳中国铁道科学研究院机车车辆研究所北京100081 2沈阳铁路局辽宁沈阳110002

综合分析研究了380km/h高速列车制动盘的结构、材料化学成分及力学性能,得到满足制动盘技术要求的低合金铸钢材料及循环对称散热筋结构。热应力计算结果表明紧急制动过程中最大热应力为448MPa,小于材料的屈服极限。首次针对高速列车制... 详细信息

综合分析研究了380km/h高速列车制动盘的结构、材料化学成分及力学性能,得到满足制动盘技术要求的低合金铸钢材料及循环对称散热筋结构。热应力计算结果表明紧急制动过程中最大热应力为448MPa,小于材料的屈服极限。首次针对高速列车制动盘提出并实施了1 000次11制动动力台b架疲劳试验,疲劳试验表明制动盘摩擦面没有出现热斑、热裂纹等不良状况。初速度为420km/h紧急制动工况下热成像测试显示制动盘表面温度分布比较均匀,制动盘摩擦面最高温度为608℃,满足380km/h高速列车基础制动技术条件要求。

关键词：高速列车轮装制动盘疲劳试验