轨道车辆实车撞击试验系统制动装置研究

摘要

随着我国高速铁路行业的飞速发展，轨道车辆的被动安全性能也渐渐被更多人所关注。我国现有的车辆被动安全性能研究方法长期停留在数值仿真和部件试验阶段。在自主设计制造我国高速列车的要求下，在制订适合我国轨道车辆耐撞性标准的推动下，建造轨道车辆实车撞击试验线具有了非常现实的意义。
　　本文在分析研究国内外轨道车辆实车及部件撞击试验线建设方案之后，选择了适合我校现有条件的试验线建设方案。本文阐述了制动系统设计方案确定的依据和设计参数的确定过程。根据加载机构的功能实现方式，设计了一种浮动夹紧式的制动压力加载机构。此外，还进行了制动摩擦副、制动台架、驱动车的设计，并对浮动夹紧机构的刚度和各部件结构的静强度进行了仿真研究，计算结果表明均能满足实验要求。
　　本文以摩擦片及其安装板厚度为变量，对摩擦副在制动过程中的动态相互作用及摩擦生热使摩擦片产生的温升进行了仿真计算。结果表明随着摩擦片及其安装板厚度的增加，制动副之间的冲击力、摩擦产生的温升及每个制动单元的制动能力均有所增加。制动板及其安装座在冲击力的作用下会在接触部位产生较大的应力集中现象。制动板安装座的根部是整个结构的薄弱部位。由于制动时间较短，摩擦产生的温升并不高，不会对摩擦副的材料参数及摩擦因数产生较大的影响。
　　本文根据制动所需压力及制动压力加载的工作要求，进行了液压加载系统的原理设计。对液压系统的主要参数进行了计算。通过仿真分析比较了蓄能器保压回路和反馈控制系统对负载的动态响应特性。结果表明，蓄能器保压回路具有较好的缓冲冲击的能力，而反馈控制系统具有较快的响应动作速度。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景与研究意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外已建成轨道车辆实车撞击试验线介绍

1．2．2 国内已建成货车及列车部件撞击试验线介绍

1．2．3 当前存在的问题和不足

1．3 研究内容和研究方法

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 主要研究方法

1．4 本章小结

2 制动系统的方案设计

2．1 试验系统总体概述

2．1．1 系统驱动方式

2．1．2 系统总体方案

2．1．3 制动系统设计参数

2．2 制动系统总体方案

2．2．1 列车制动方式介绍

2．2．2 试验驱动车制动方式

2．2．3 制动副材质及摩擦副动摩擦因数

2．3 制动系统工作原理

2．3．1 制动距离计算

2．3．2 制动时间计算

2．4 浮动夹紧式制动压力加载机构方案设计

2．4．1 加载方式确定

2．4．2 加载机构简图及受力分析

2．4．3 加载机构的增力系数及行程

2．5 本章小结

3 制动系统结构部件设计研究

3．1 制动台架研究

3．1．1 制动台架安装基础

3．1．2 制动摩擦副设计

3．1．3 制动台架设计

3．1．4 液压缸安装方式及加载机构尺寸

3．1．5 制动台架强度分析

3．2 加载机构研究

3．2．1 液压缸刚度计算

3．2．2 加载机构仿真分析

3．3 驱动车研究

3．3．1 驱动车轮对及外缸

3．3．2 驱动车前梁

3．3．3 驱动车侧梁及翼板

3．3．4 驱动车强度分析

3．4 本章小结

4 制动副制动过程数值模拟研究

4．1 LS-DYNA摩擦接触理论介绍

4．1．1 LS-DYNA摩擦理论模型

4．1．2 LS-DYNA摩擦接触设置

4．1．3 LS-DYNA摩擦生热仿真设置

4．2 影响制动的因素分析

4．2．1 摩擦磨损性能对制动的影响

4．2．2 加载情况对制动的影响

4．3 制动过程制动副之间相互作用仿真研究

4．3．1 仿真模型及其说明

4．3．2 边界条件及参数设置

4．3．3 仿真结果及分析

4．4 制动过程制动副表面温升仿真研究

4．4．1 仿真模型、边界条件及其说明

4．4．2 仿真结果及分析

4．5 本章小结

5 制动液压系统设计研究

5．1 液压系统的总体方案

5．1．1 液压系统设计要求及内容

5．1．2 工作方式及液压冲击

5．1．3 液压系统工作原理

5．1．4 主要元件功能

5．1．5 系统主要参数计算

5．2 液压系统Amesim仿真研究

5．2．1 Amesim软件介绍

5．2．2 不同保压回路的比较

5．2．3 蓄能器保压回路的仿真分析

5．2．4 液压系统的反馈控制仿真分析

5．2．5 两种液压系统方案的比较

5．3 本章小结

6 结论与展望

6．1 主要工作总结

6．2 下一步研究展望

参考文献

硕士研究生期间参加的科研项目

致谢