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高速列车制动盘设计中若干问题的研究现状

         
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高速列车制动盘是列车制动系统的核心工作零件,通过制动盘与制动闸片间的摩擦接触将动能转化为热能以实现紧急制动,进而保证列车安全,因此制动盘的性能直接影响列车的制动效果。随着列车提速,制动过程需要吸收更多的能量,从而导致制动盘温度快速升高甚至超出材料的安全使用范围,这将使现有制动盘设计无法满足工程需求,因此必须研制性能更优的制动盘产品。制动盘的设计是一个系统性问题,涉及制动盘的材料、结构、成形方法、热处理等多方面内容且各因素互相影响。其中,新材料的研发是制动盘研究的重要内容,其发展方向为工程陶瓷基复合材料和复合纤维基材料,但材料自身缺陷及制备工艺不成熟导致其仍处于实验室阶段,而工业生产中多使用铸钢和锻钢。目前对制动盘的结构设计仅考虑了结构成形性,导致其结构设计冗余、散热能力有限,本文在结构设计部分重点介绍了制动盘散热特性和应力分布两方面的研究,并分析了现有研究方法的特点和存在的问题,指出试验-仿真方法对新型制动盘的设计及性能评估意义重大。在制备工艺方面,表面强化、增材制造等新技术的引入增大了制动盘的设计自由度,有利于产品性能的提升。本文从材料性能、结构设计和制备工艺三个重要方面详细阐述了制动盘的研究现状,对高速列车制动盘的研究内容和发展方向进行了展望,为制动盘的精细化、轻量化设计提供了研究思路和理论支持。

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