【摘 要】
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随着我国高铁网的不断扩大以及城市轨道交通线路的不断建设,列车的提速以及城轨列车的长时短距的频繁制动,都使得列车对制动能力要求提高。对于大部分采用了空气制动方式的列
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随着我国高铁网的不断扩大以及城市轨道交通线路的不断建设,列车的提速以及城轨列车的长时短距的频繁制动,都使得列车对制动能力要求提高。对于大部分采用了空气制动方式的列车,最终需要通过闸瓦与踏面或者闸片与制动盘之间的摩擦,使车辆的动能转化为热能,所以对车轮踏面制动热负荷进行仿真分析是非常有必要的。论文通过建立三维瞬态导热分析模型以及车轮与周围空气的流体动力学模型,首先研究对流换热系数值与制动初始温度以及车轮结构形式之间的关系；然后从制动热负荷分析的角度给车轮结构参数设计提供参考意见；最后在机械及制动热载荷联合作用情况下分析车轮磨耗过程中辐板的疲劳损伤。由于车轮制动过程中,周围空气的对流换热系数时刻在改变,对于热负荷仿真计算中的对流换热系数的准确设置具有一定难度,所以论文第三章直接建立车轮与周围空气的流体动力学模型,对列车的一次紧急制动过程中车轮表面空气的对流换热系数进行求解计算。通过变化不同制动初始温度以及车轮结构形式,得到了车轮制动过程中对流换热系数与两者的关系。利用第三章求解车轮表面空气对流换热系数的流体动力学模型,第四章首先对比分析选取了合适的车轮对流换热系数设置方式,即经验公式法,从制动热负荷角度仿真研究不同的车轮结构参数设计的差异。对于与车轮配合的闸瓦宽度的选取,闸瓦宽度选取在80～86 mm范围内较合适；车轮的轮辋厚度越厚,车轮制动后产生的温度及应力会相对越小；车轮轮辋宽度对制动热的影响不大,S型辐板制动后的受力状态较好。第五章研究了车轮磨耗过程中的辐板疲劳损伤,在机械载荷作用下车轮的辐板圆角处随着磨耗量的增加,受力状态逐渐恶化,制动载荷的施加会更大程度地加快车轮辐板的疲劳损伤。
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