论文部分内容阅读
随着高速列车技术的发展，制动盘作为制动系统的关键核心技术之一，长期以来受到业内普遍关注，其中基于电磁感应原理的制动盘研究是主要研究内容之一。日本新干线自100系列高速列车运行以来，研制开发并应用了圆盘涡流制动器；在新干线N700系列高速列车，则由于圆盘涡流制动器能耗等原因取消了该制动器的使用，进一步研究与使用较少。德国ICE高速列车也基于电磁感应原理研制使用了线性涡流制动器，相对于圆盘涡流制动器，线性涡流制动器通过钢轨进行散热，同时对钢轨轨道电路等会造成一些影响。在中国，圆盘涡流制动器和线性涡流制动方式还在进行研究，尚未在工程上进行应用。本论文拟基于电磁作用与旋转磁场作用机制，研究适合高速列车的圆盘制动器，主要研究旋转磁场的产生机制，圆盘制动器的设计方案以及制动效果仿真分析等。
本论文的主要研究内容包括：运用SolidWork软件进行新型制动盘结构三维建模，设计一种满足高速列车接口形式的电磁感应制动盘和闸片，利用刹车片上的旋转磁场原理在制动盘上形成制动力矩，防止制动盘转子旋转；通过ANSYS仿真软件，使用磁瞬态求解器和热瞬态求解器进行有限元分析(FEA)，进行了分析和建模,并对盘式转子转速减速，制动片功耗，垫力产生磁力，反方向旋转运动，磁力损失和最高温升等进行了分析和建模。制动模拟最后通过数值计算分析方法，从制动力、制动时间、温升变化等详细计算了电磁感应制动盘的技术参数，并与传统的制动盘参数进行了对比.
通过研究得出如下主要结论：本设计中的制动盘盘面上由涡流产生的热量比传统模式的涡流制动盘盘面温升减小近80%，其主要的原因在于制动盘面涡流电流大小改善原因，随着制动盘与闸片之间间隙增大，温升也会降低，但同时会影响制动力下降，同时可以通过调节闸片中的电流大小改善温升情况。本设计参数情况下的制动盘制动力小于传统尺寸参数下的制动器制动力。但从仿真分析结果来看，当制动闸片尺寸增加一倍，闸片上的磁芯尺寸也相应增加，这样电磁制动器的电磁力可提高50%，可以达到与传统尺寸参数对应的制动力大小。因此根据电涡流和电磁感应原理，本研究设计的制动器可用于高速列车制动系统。总体来讲，本设计制动盘具有明显的技术特征与优点，即施加在制动盘转子上的高磁离心力可使制动时间缩短，最高温升降低，涡流产生的热量减少，本研究为高速列车新型制动盘的研究提供了重要支撑。
本论文的主要研究内容包括：运用SolidWork软件进行新型制动盘结构三维建模，设计一种满足高速列车接口形式的电磁感应制动盘和闸片，利用刹车片上的旋转磁场原理在制动盘上形成制动力矩，防止制动盘转子旋转；通过ANSYS仿真软件，使用磁瞬态求解器和热瞬态求解器进行有限元分析(FEA)，进行了分析和建模,并对盘式转子转速减速，制动片功耗，垫力产生磁力，反方向旋转运动，磁力损失和最高温升等进行了分析和建模。制动模拟最后通过数值计算分析方法，从制动力、制动时间、温升变化等详细计算了电磁感应制动盘的技术参数，并与传统的制动盘参数进行了对比.
通过研究得出如下主要结论：本设计中的制动盘盘面上由涡流产生的热量比传统模式的涡流制动盘盘面温升减小近80%，其主要的原因在于制动盘面涡流电流大小改善原因，随着制动盘与闸片之间间隙增大，温升也会降低，但同时会影响制动力下降，同时可以通过调节闸片中的电流大小改善温升情况。本设计参数情况下的制动盘制动力小于传统尺寸参数下的制动器制动力。但从仿真分析结果来看，当制动闸片尺寸增加一倍，闸片上的磁芯尺寸也相应增加，这样电磁制动器的电磁力可提高50%，可以达到与传统尺寸参数对应的制动力大小。因此根据电涡流和电磁感应原理，本研究设计的制动器可用于高速列车制动系统。总体来讲，本设计制动盘具有明显的技术特征与优点，即施加在制动盘转子上的高磁离心力可使制动时间缩短，最高温升降低，涡流产生的热量减少，本研究为高速列车新型制动盘的研究提供了重要支撑。