外文翻譯--三維制動(dòng)器瞬態(tài)溫度場(chǎng)的緊急制動(dòng) 中文版

1 中文翻譯 應(yīng)用熱工 三維 制動(dòng)器 瞬態(tài)溫度場(chǎng)的緊急制動(dòng) 為了準(zhǔn)確掌握在葫蘆的緊急制動(dòng)蹄片的溫度場(chǎng)的變化規(guī)律 ， 制動(dòng)時(shí)，三維（ 3- D）的瞬態(tài)溫度場(chǎng)的理論模型，根據(jù)熱傳導(dǎo)，能量轉(zhuǎn)換和分布規(guī)律的理論，以及 礦山提升機(jī)運(yùn)行的緊急情況制動(dòng)。一種溫度場(chǎng)的解析推導(dǎo)了采用積分變換法。此外，溫度模擬實(shí)驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行了溫度場(chǎng)和溫度梯度和內(nèi)部的變化規(guī)律獲得。同時(shí)，通過(guò)模擬葫蘆的緊急制動(dòng)條件下，實(shí)驗(yàn)測(cè)量制動(dòng)蹄的溫度，同時(shí)進(jìn)行。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)比較模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，即三維瞬態(tài) 溫度場(chǎng)模型的制動(dòng)蹄片是有效和實(shí)用，和分析解決方案解決了積分變換方法是正確的 。 1、 簡(jiǎn)介 提升機(jī)的緊急制動(dòng)是一個(gè)轉(zhuǎn)變過(guò)程機(jī)械能轉(zhuǎn)化為對(duì)制動(dòng)摩擦熱能量。該礦山提升機(jī)緊急制動(dòng)過(guò)程中具有以下特點(diǎn)高速，重載，而這種情況更糟糕的是比剎車條件的車輛，火車等 1-3,6,10,11。以前對(duì)剎車片的溫度場(chǎng)的重點(diǎn)工作1-4,10,12,13。特別是，由于制動(dòng)蹄是固定的過(guò)程中緊急制動(dòng)，所以有更強(qiáng)烈的溫度上升 制動(dòng)器蹄片 。制動(dòng)蹄片是一種復(fù)合材料，以及溫度上升，從摩擦產(chǎn)生的熱能是最重要的因素影響 制動(dòng)器蹄片 摩擦磨損性能同制動(dòng)安全性能 5-10。因此，有必要調(diào) 查關(guān)于 制動(dòng)器蹄片 的溫度場(chǎng) 來(lái) 調(diào)查剎車片的。 制動(dòng)器蹄片 的溫度場(chǎng)目前的理論模型基于一維或二。 Afferrante11建立了一個(gè)二維 （ 2- D）的多層模型來(lái)估計(jì)瞬態(tài)演化在多盤離合器溫度擾動(dòng)和在操作過(guò)程中剎車。納吉 12建立了一維數(shù)學(xué)模型來(lái)描述一個(gè)制動(dòng)熱行為系統(tǒng)。 Yevtushenko 和 Ivanyk13推導(dǎo)了瞬態(tài)溫度場(chǎng)的一軸對(duì)稱熱傳導(dǎo)問(wèn)題 2三維坐標(biāo)。這是困難的這些模式，以反映 制動(dòng)器蹄片 真實(shí)溫度場(chǎng)的三維幾何圖形。 解決的方法剎車片的三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)集中有限元法 1-3,14-17，近似集成的方法 4,18，格林函數(shù)法 12和 Laplace 變換方法 9,13等，前三者方法是數(shù)值求解方法和低是相對(duì)的準(zhǔn)確性。例如，有限元方法可以解決復(fù)雜熱傳導(dǎo)問(wèn)題，但計(jì)算精度解決方案是比較低，這是影響網(wǎng)密度，步長(zhǎng)等。雖然拉普拉斯變換解決方法是分析方法，它是難以解決的方程復(fù)雜邊界的熱傳導(dǎo)。因此，所謂的解析解積分變換方 法 通過(guò) 19，因?yàn)樗墙鉀Q問(wèn)題的合適非均質(zhì)瞬態(tài)熱傳導(dǎo)。為了掌握 制動(dòng)器蹄片的溫度變化規(guī)律在葫蘆的緊急制動(dòng)領(lǐng)域，提高安全可靠性制動(dòng)，一個(gè) 3- D 的制動(dòng)器蹄片瞬態(tài)溫度場(chǎng)研究了在積分變換方法的 基礎(chǔ)上，和有效性證明了數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究 。 2、 理論分析 2、 1理論模式 圖 1顯示了葫蘆的制動(dòng)摩擦副示意圖。為了分析制動(dòng)器蹄片的三維溫度場(chǎng) ， 2 圓柱坐標(biāo)（ r， ， z）是通過(guò)結(jié)構(gòu)來(lái)描述幾何如圖所示。 2，其中 R 是剎車點(diǎn)之間的距離和制動(dòng)盤的旋轉(zhuǎn)軸 ； 為圓心角 ；這三者之間的制動(dòng)蹄摩擦點(diǎn)和表面的距離。至于幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和圖 2所示。它看到， .0,0,0 lzbra 顯然，這是制動(dòng)器蹄片的溫度 T 是函數(shù)的圓柱坐標(biāo)（ r， ， z）和時(shí)間（ t）。根據(jù)熱理論傳導(dǎo)，三維瞬態(tài)熱傳導(dǎo)微分方程是獲得如下： tTazTTrTrrT 11122222222 （ 1） 其中 a 是熱擴(kuò)散， )/( ca ； 是熱導(dǎo)率 ； 為密度 ； c 是比熱容量。 2.2、 邊界條件 2.2.1、 熱流量及其分布系數(shù) 這是在緊急制動(dòng)產(chǎn)生的摩擦熱難要在短時(shí)間內(nèi)發(fā)出，因此它幾乎完全吸收剎車對(duì)。由于制動(dòng)器蹄片是固定的，摩擦溫度多面大幅上升，這最終會(huì)影響其摩擦學(xué)更嚴(yán)重的行為。為了掌握真實(shí)該制動(dòng)器蹄片溫度場(chǎng)在緊急制動(dòng)時(shí)，熱流量及其分布系數(shù)摩擦表面必須確定準(zhǔn)確。根據(jù) 操作 緊急制動(dòng)，條件假設(shè)制動(dòng)速度光盤隨時(shí) 間呈線性，熱流量，得到 公式 )/1()/1(),( 0000 ttrwpkttpktrq s （ 2） 其中 q 為熱摩擦表面流動(dòng) ； P 是比壓之間的制動(dòng)對(duì) ； oV的 和0W是最初的線性和角速度在制動(dòng)盤 ； l 是剎車副之間的摩擦系數(shù) ； 0t是整個(gè)制動(dòng)時(shí)間， k 是熱分布流系數(shù)。假設(shè)摩擦熱量轉(zhuǎn)移到完全制動(dòng)運(yùn)動(dòng)鞋和制動(dòng)盤，分布的熱流量系數(shù)根據(jù)得到的一維熱傳導(dǎo)分析。圖。 3顯示了聯(lián)系兩個(gè)半平面示意圖。在一維瞬態(tài)熱傳導(dǎo)的條件，對(duì)摩擦表面（ z = 0處）的溫度上升，得到 公式 （ 3） 其中 q 為 在 平面吸收一半熱流。和熱流量是 從 Eq 獲得的 （ 4） 假設(shè)兩個(gè)半飛機(jī)具有相同的溫度上升，對(duì)摩擦表面，然后在熱流量比進(jìn)入兩個(gè)半平面可表示為 其中下標(biāo) S 和 D 意味著制動(dòng)器蹄片和制動(dòng)盤，分別。根據(jù) Eq。（ 5），分配系數(shù)熱流根據(jù)這個(gè)公式獲得進(jìn)入制動(dòng)器蹄片 。 3 2.2.2、 在邊界系數(shù)對(duì)流換熱 至于側(cè)面和頂面制動(dòng)器蹄片，得到他們的對(duì)流換熱系數(shù)，分別按自然對(duì)流換熱邊界條件直立板和橫板 圖 1-制動(dòng)摩擦副示意圖 圖 2、 三維幾何模型的制動(dòng)器蹄片。 圖 3、 兩個(gè)半 平面示意圖 4 其中下標(biāo) L 和 U 代表側(cè)面和頂部表面， h 分別為對(duì)流換熱系數(shù)在邊界上， DT 是之間的溫差邊界和環(huán)境， L 是較短維邊界。 2.2.3、 初始和邊界條件 制動(dòng)器蹄片之間的接觸和制動(dòng)盤表面受到不斷熱流在緊急制動(dòng)過(guò)程 qs 的。 制動(dòng)蹄片的邊界都用空氣 的 自然對(duì)流。邊界和初始條件可以表示為 其中是0T制動(dòng)器蹄片在 t=0的初始溫度。 2.3。積分變換求解方法 積分變換的方法有兩個(gè)解決問(wèn)題的步驟。首先，只有作出適當(dāng)?shù)姆e分變換空間 變量，熱傳導(dǎo)原方程可以簡(jiǎn)化由于考慮到時(shí)間與常微分方程變量 t 然后，通過(guò)采取逆變換關(guān)于解常微分方程 的解析解在關(guān)于空間和時(shí)間變量溫度場(chǎng)可以得到的。積分變換方法應(yīng)用于求解方程。 （ 1）邊界條件方程。（ 8）。用積分變換有關(guān)空間變量（ r， ， z）的反過(guò)來(lái)，他們可能會(huì)偏微分方程是 消滅 “。編寫公式來(lái)表示的運(yùn)作采取逆變換與積分變換方面到 Z，這些被定義為 5 其中 是 的積分變化， 是 特征函數(shù) 。 提交 Eq，獲得以下方程： 以同樣的方式，逆變換與積分變換關(guān)于 和 r 分別定義 最后，根據(jù)上面的積分變換，方程 1）（ 8）可以簡(jiǎn)化為如下： 6 解決方案 可以獲得通過(guò)解式。 (16)。以反變換關(guān)于根據(jù) Eqs。 (九 )、 (12)和 (14),的解析 制動(dòng)器 的三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)分布 3.仿真和實(shí)驗(yàn) 圖 4 顯示了一半的 制動(dòng)器 剖面樣品。線 c、 d 的中心線 ,底線的橫截面上的分別。樣品的尺寸是 :一個(gè) = 137.5 mm,b = = 1 / 6 毫米 ,半 162.5 rad,l = 6 毫米。閘瓦的材料和盤式制動(dòng)器是石棉和 16Mn,分別。他們的參數(shù)和條件的緊急制動(dòng)見(jiàn)表1。 假設(shè)摩擦系數(shù)和制動(dòng)襯墊比壓在緊急制動(dòng)過(guò)程是不變的?；谝陨戏治瞿Ｐ?,模擬閘瓦的三維溫度場(chǎng)進(jìn)行與到 = 7.23 s 。溫度的變化規(guī)律 圖 4 把剖面的一半剎車蹄的樣品 7 表 1 剎車副的基本參數(shù)和緊急制動(dòng)條件 與內(nèi)部溫度梯度場(chǎng)進(jìn)行了分析。什么是顯示在無(wú)花果里都是片面的。 5 - 9 的仿真結(jié)果相符合。 什么是顯示在圖 5 是閘瓦的三維溫度場(chǎng)當(dāng)時(shí)間 7.23 s。它被認(rèn)為是從圖 5 的最高溫度是 396.534 閘瓦制動(dòng) ,其 K 后最低溫度和熱是能量 293 歐幾里得主要集中 圖 5 三維溫度場(chǎng)的剎車蹄 (t = 7.23 s) 8 圖 6 溫度的改變對(duì)摩擦表面與時(shí)間 t 圖 7 溫度的改變對(duì)線 d 用時(shí)間 t 9 圖 8 溫度梯度的變化與時(shí)間線 c t 圖 9 溫度的改變不同深度隨時(shí)間的線 c t 層上的摩擦表 面的熱影響層 (命名 ),既體現(xiàn)了熱 diffusibility 閘瓦的很差。為了靈便的溫度變化規(guī)律的摩擦表面 ,在緊急制動(dòng)過(guò)程的摩擦表面的變化的溫度與時(shí)間 t進(jìn)行了模擬。什么是在圖 6 中顯示 ,揭示了摩擦表面的溫度 ,然后增加首先減小的趨勢(shì)。這是因?yàn)?,高速度的盤式制動(dòng)器是在開(kāi)始的時(shí)候 ,結(jié)果造成大 heat-flow 而對(duì)流換熱系數(shù)低邊界上的那一刻 ,所以溫度增加 ；后期的制動(dòng)的 heatflow量減少的速度 ,而對(duì)流換熱系數(shù)高 ,由于溫差較大的差異 ,從而導(dǎo)致減少邊界溫度。無(wú)花果。6、 7,反映了溫度變化規(guī)律進(jìn)行了徑向尺寸 :在外面的溫度高于 閘瓦里面 ,并且外面的溫度變化較大。 10 圖 8 論證了溫度梯度的變化規(guī)律的方向沿 z。最高溫度梯度的摩擦層是由3.739 105 K / m 與方向會(huì)急驟下降沿 z。最低價(jià)值只是 4.597 1011 K / m。在開(kāi)始的時(shí)候 ,溫度梯度的熱影響層是最高 ,而溫度接近周圍的溫度。象剎車的推移 ,溫度梯度漸次降低 ,直到最后。圖 9 所示的是變化的溫度不同深度隨時(shí)間的線 c t。溫度會(huì)急驟下降隨著 z,、邊界條件等影響有窩內(nèi)部溫度。溫度增高但 z P0.0006米。一旦 z 是由 0.002 米 ,制動(dòng)過(guò)程中溫度的差別小于 3 k .這表明 ,熱能集中在熱影響層 ,其厚度是關(guān)于 0.002 米。 為了證明的解析模型 ,實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了摩擦試驗(yàn)機(jī) ,如圖 10。實(shí)驗(yàn)原理如下 :當(dāng)剎車開(kāi)始 ,兩種制動(dòng)蹄制動(dòng)圓盤也要被推遲到一定壓力 p 和溫度點(diǎn) e 在摩擦表面熱電偶測(cè)量。因?yàn)樵嚇雍穸忍?,而且摩擦試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)是有限的 ,很難固定熱電偶在剎車蹄。因此 ,熱電偶是固定的直接對(duì)盤式制動(dòng)器是封閉 ,點(diǎn) e 列圖。 10。圖 11顯示的溫度變化規(guī)律的兩種情況下點(diǎn)在 e 的緊急制動(dòng)。 從圖 11,觀察點(diǎn) e 增加時(shí)的溫度 ,在第一 ,然后減少 ,最高溫度低于 ,通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也落后。在圖 11a,模擬溫度達(dá)到最大 427.14 凱西在 3.6 s 而來(lái)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和最大 435.65 凱西在 3.8 秒。在圖 11b,仿真結(jié)果達(dá)到最大 469.55 凱西在 4.5 s 而來(lái)到 479.68 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) K 在 5 秒。它被認(rèn)為是從圖 11,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量溫度低于仿真結(jié)果 ,在第一 ,然后它相反的。這是因?yàn)闊犭娕急旧淼哪芰课諢崃块l瓦在開(kāi)始 ,然后將其釋放到剎車蹄當(dāng)溫度下降。對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真結(jié)果表明 ,仿真結(jié)果表明 ,兩者吻合較好 ,誤差的實(shí)驗(yàn) ,他們的最高溫度是 1.99% 圖 10 圖解的摩擦測(cè)試儀 。 11 圖 11a 溫度的變化規(guī)律與時(shí)刻 t 的 e 點(diǎn) (p = 1.38 = 0 - 1 兆帕 ,證明米 /秒 )。 圖 11b 溫度的變化規(guī)律與時(shí)刻 t 的 e 點(diǎn) (p = 1.5895%兆帕 ,證明 =長(zhǎng) 1 - 2.5 米 /秒 )。 和 2.16%,分別。這表明 ,解析解的三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)是正確的。 4.結(jié)論 (1)的理論模型建立了三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)的理論根據(jù)熱傳導(dǎo)及緊急制動(dòng)條件的礦山提升機(jī)。這個(gè)積分變換方法應(yīng)用于解決的理論模型 ,并對(duì)溫度場(chǎng)的解析解 ,推導(dǎo)出。這表明 ,積分變換方法是有效解決這一問(wèn)題的三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)。 (2)基于解析解的理論模型 ,并采用數(shù)值分析模擬溫度分布的變化規(guī)律下緊急制動(dòng)狀態(tài)。仿真結(jié)果表 明 :摩擦表面溫度的增加降低 ；首先 ,然后在開(kāi)始的溫度 12 梯度的熱影響層的最高 ,其次是溫度增加迅速 ,正如制動(dòng)過(guò)程正在進(jìn)行中 ,溫度梯度溫度的增加呈減少趨勢(shì) ；窩 ；邊界條件影響了內(nèi)部溫度上升 ；熱能量都集中在熱影響層 ,其厚度約 2 毫米。 (3) 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果吻合良好 ,誤差對(duì)他們的最高溫度是大約 2%,這證明了積分變換方法的正確性求解理論模型的三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)。解析模型能夠反映出的變化規(guī)律閘瓦的三維瞬態(tài)溫度場(chǎng)在緊急剎車。 出處 本項(xiàng)目是支持的重點(diǎn)工程 ,中國(guó)教育部 (批準(zhǔn)號(hào) :)資助 107054)和程序?yàn)樾率兰o(jì)優(yōu)秀 人才 (批準(zhǔn)號(hào) :)資助的大學(xué)。 NCET-04-0488)。 參考 1 y .楊、江康鈺周、數(shù)值模擬研究的三維熱應(yīng)力場(chǎng)與復(fù)雜邊界問(wèn)題 ,工程熱27(3)(2007)487-489。 2 l . j .的歌 ,Z.Y.李郭的研究 ；(3)快速有限元的仿真模型 ,對(duì)車輛制動(dòng)熱分析系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào) ,17(12)(2005)。 2877 2869-2872。 3 邱智賢高 ,X.Z.林、瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析剎車在引入非完全軸對(duì)稱三維模型、期刊的材料加工技術(shù) 129(1 - 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