二维轴对称摩擦制动器瞬态热弹性失稳的研究.pdf

学兔兔 第51卷第20期 机 械 工 程 学 报 Vlo1．51 No．20 201 5年 10月 JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING 0ct． 2 0 1 5 DoI：1O．3901／JME．2015．2O．144 二维轴对称摩擦制动器瞬态热弹性失稳的研究术 夏德茂 奚 鹰1 朱文翔 周亚红 左建勇2 (1．同济大学机械与能源工程学院 上海 201804： 2．同济大学铁道与城市轨道交通研究院 上海 200331) 摘要：提出考虑摩擦层闸片厚度的影响，建立二维轴对称摩擦制动器热弹性失稳的数学模型。基于扰动分析法，推导摩擦副 的温度场扰动以及不同热点分布模式下的热特征平衡方程。研究临界速度和扰动增长系数的变化规律。计算摩擦面瞬态名义 温度随制动时间的变化关系。分析和比较不同摩擦副厚度比、热导率、弹性模量、比热容以及热膨胀系数对系统稳定性的影 响。结果表明，当热点呈反对称分布时，系统发生热弹性失稳时所需的最低临界速度远低于对称分布模式，临界速度随扰动 频率的增加呈先减小后增加的变化趋势。不同扰动频率对应的扰动增长系数随滑动速度近似呈线性增加，最低临界扰动频率 对应的扰动增长系数最大。当扰动频率低于临界扰动值时，温度随扰动频率的增加而增加，反之，则降低。增加摩擦副的厚 度、摩擦层闸片的热导率和比热容以及减小滑动层制动盘的热导率和热膨胀系数和摩擦层闸片的弹性模量均可以提高滑动摩 擦系统的稳定性。 关键词：热弹性失稳；扰动增长系数；扰动频率；临界速度；温度；热点 中图分类号：U463 Transient Frictionally Excited Thermoelastic Instability Analysis of Two Dimensional Axisymmetric Friction Brake XIA Demao XI Ying ZHU Wenxiang ZHOU Yahong ZUO Jianyong (1．School ofMechanical Engineering，Tongji University,Shanghai 201804； 2．Institute of RailwayUrban Mass Transit，Tongji University,Shanghai 20033 1) Abstract：A mathematical model on thermoelastic instability(TEI)of two dimensional axisymmetric friction brake is proposed by considering the impact of friction layer’S thickness．Based on the perturbation method，temperature perturbation of the brake pair and the characteristic balance equation under different types of distribution of hot spots are respectively derived．The change rules of the critical speed and growth rate ofper