本文關(guān)鍵詞：貨車鼓式制動器內(nèi)壁溫度反演研究與應(yīng)用

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【摘要】：近年來,隨著載重貨車向著“高速”、“重載”的趨勢發(fā)展,車輛對制動性能的要求也越來越高。本文從鼓式制動器的結(jié)構(gòu)及工作原理出發(fā),探討了鼓式制動器制動性能指標,通過計算貨車制動過程中產(chǎn)生的摩擦力矩,摩擦襯片摩擦系數(shù)與制動器溫度的關(guān)系,分析了摩擦襯片磨損量、摩擦力矩、制動器溫升等三個方面對制動安全帶來的影響。制動器溫升對車輛的制動性能有著顯著影響,特別是當車輛在長大下坡路段行駛時,駕駛員對車輛制動器工作溫度的掌握顯得尤為必要。目前,測量鼓式制動器內(nèi)部溫度的傳統(tǒng)手段通常是在制動器內(nèi)部安裝熱電偶,該測量方法存在一定的弊端,如因測量環(huán)境惡劣而導致熱電偶易損壞、不能完全反映制動器的溫度分布情況、成本較高等,不利于推廣應(yīng)用。因此,本文提出了基于傳熱學反問題的鼓式制動器內(nèi)壁溫度辨識方法:根據(jù)較易獲得的制動鼓外表面溫度信息,通過傳熱學反問題理論,即可反演得到制動鼓內(nèi)壁溫度。該方法避免了傳統(tǒng)測量方法的缺點,且該方法得到的反演結(jié)果能夠比較全面地反映制動鼓溫度的分布情況。根據(jù)傳熱學反問題的求解原理,本文將整個過程分成制動鼓溫度場正問題求解和反問題求解兩個部分。在對制動鼓溫度場正問題進行求解時,本文以EQ1141G載貨汽車后輪鼓式制動器為研究對象,利用ABAQUS有限元仿真軟件,在一定假設(shè)條件下,對制動鼓模型進行合理簡化,建立了制動鼓三維有限元仿真模型,通過輸入相應(yīng)的材料參數(shù)、邊界條件,并對制動鼓模型進行網(wǎng)格劃分、有限元求解等步驟,參照《貨車、客車制動器臺架試驗方法GBT 12780-1999》的相關(guān)規(guī)定,對制動鼓熱衰退進行了仿真模擬,獲得了重復(fù)制動工況下的制動鼓瞬態(tài)溫度場,從而實現(xiàn)鼓式制動器在制動過程中的溫度場仿真模擬。在反問題求解過程中,通過最優(yōu)化理論建立了制動鼓內(nèi)壁溫度反演模型,該模型以制動鼓外壁溫度為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),以制動鼓內(nèi)壁熱流分布為待反演量,以制動鼓內(nèi)壁溫度分布作為反演模型迭代終止條件,并利用共軛梯度法給出了求解該模型的具體步驟和流程,同時,借助MATLAB平臺,建立MATLAB與ABAQUS仿真軟件的接口程序,實現(xiàn)MATLAB對ABAQUS仿真軟件的調(diào)用,從而構(gòu)建出完整的制動鼓內(nèi)壁溫度反演程序。驗證了利用熱傳導反問題相關(guān)理論反演制動鼓內(nèi)壁溫度分布情況的有效性,同時討論了初始猜測值、測點位置、測量誤差等因素對反演結(jié)果的影響。最后,基于該反演算法及反演結(jié)果,初步構(gòu)建了連續(xù)長大下坡貨車制動器溫度檢測系統(tǒng),并對該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能模塊進行了簡單分析。從而提出了測量貨車制動器工作溫度的新方法和新設(shè)備,以進一步保障長大下坡交通安全。
【學位授予單位】：重慶交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U463.511

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