铁路车辆轴盘制动摩擦噪声发生趋势的研究

摘要

随着生活水平的提高，高速铁路在我们生活中发挥的作用越来越大。轨道车辆盘式制动器制动过程中出现的制动噪声不仅造成严重的环境污染，同时也意味着制动系统所产生的强烈的自激振动甚至可能导致制动系统部件的故障。因此，在高速铁路蓬勃发展的今天，对铁路车辆轴盘制动系统制动噪声的研究具有积极的社会意义和现实意义。通过对制动噪声发生机理的研究，可以获得减轻或消除摩擦制动噪声的技术和方法。
　　本文建立了高速列车的制动装置部件实体模型，包括轮对、制动盘、制动闸片、闸片托、制动杠杆和杠杆座等全部制动装置部件模型，进而建立了整个制动系统的有限元动力学模型，使用有限元软件ABAQUS求解制动系统运动方程的复特征值和摩擦自激振动的瞬态动力学。根据复特征的正实部来判定制动系统发生摩擦自激振动的趋势。根据摩擦自激振动的瞬态动力学分析，判断系统失稳下的摩擦噪声频率。本文讨论了制动盘结构、摩擦系数、制动盘转速、制动盘弹性模量以及摩擦片弹性模量等因素对摩擦噪声的影响。取得的结果如下:
　　1、在同一种制动工况下，制动盘、摩擦片厚度的不同以及散热垫的不同，都会对制动噪声有显著的影响。改变制动盘的结构，可以抑制或消除一些频率的制动噪声。
　　2、摩擦系数对制动噪声有很大的影响。随着摩擦系数的增大，复特征值正实部将增大;瞬态动力学分析显示:摩擦系数增大，振动幅值也随之增大，表明制动系统产生摩擦噪声的倾向增大。
　　3、随着制动盘转速的增大，制动系统发生制动尖叫噪声的变化不明显，瞬态动力学分析结果表明转速对制动尖叫噪声的影响不大。
　　4、随着闸片弹性模量的增大，制动系统发生制动尖叫噪声的趋势增加，并且激发的噪声频率也明显变大。
　　5、随着制动盘弹性模量的增大，制动系统发生制动尖叫噪声的趋势是先降低后增大。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 盘形制动的研究背景及应用

1．2 制动尖叫噪声问题和研究现状

1．2．1 摩擦制动噪声问题

1．2．2 摩擦制动噪声研究现状

1．3 摩擦噪声机理研究

1．3．1 粘着-滑动机理

1．3．2 摩擦力-相对滑动速度负斜率机制

1．3．3 自锁-滑动(sprag-slip)机理

1．3．4 模态耦合机理

1．3．5 锤击机理

1．4 摩擦振动噪声的模型

1．4．1 集总参数模型

1．4．2 时滞摩擦尖叫噪声模型

1．4．3 Matsui和Murakami建立的集总参数模型

1．4．4 North建立的模型

1．5 选题意义和主要工作

1．5．1 选题意义

1．5．2 本论文研究的内容

第二章 有限元仿真理论基础

2．1 有限元分析方法

2．1．1 复特征分析方法

2．1．2 瞬态分析

2．2 有限元分析软件ABAQUS的介绍

2．2．1 ABAQUS主要模块介绍

2．3 本章小结

第三章 制动部件结构对制动噪声的影响

3．1 制动盘结构对制动摩擦噪声影响

3．2 制动盘厚度对制动摩擦噪声影响

3．3 摩擦片厚度对制动摩擦噪声影响

3．4 本章小结

第四章 CRH2盘形制动系统制动尖叫噪声研究

4．1 轴盘制动系统有限元模型

4．2 复特征值计算结果及分析

4．2．1 摩擦系数对尖叫制动尖叫噪声的影响

4．2．2 轮对转速对制动尖叫噪声的影响

4．2．3 摩擦片弹性模量对制动尖叫噪声的影响

4．2．4 制动盘弹性模量对制动尖叫噪声的影响

4．3 制动尖叫噪声瞬时动态分析

4．3．1 摩擦系数对制动尖叫噪声的影响

4．3．2 轮对转速对制动尖叫噪声的影响

4．3．3 摩擦片弹性模量对制动尖叫噪声的影响

4．3．4 制动盘弹性模量对制动尖叫噪声的影响

4．4 本章结论

结论

研究展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文