一种基于热管的制动盘散热优化的数值仿真研究

袁 磊，李 康，阎 凯，蔡 欢，闫春霆

（中车大连机车研究所有限公司，辽宁大连 116000）

0 引言

制动盘是车辆制动系统的核心部件，制动盘的可靠性对车辆的行车安全起到至关重要的作用[1]。

从车辆制动性能的稳定性和安全性的角度，要求制动盘和制动闸片构成的制动摩擦副给出的摩擦力是稳定的。给出稳定的摩擦力的前题，一是制动材料的力学性能对温度变化不敏感，二是摩擦副的接触面不发生变化。制动盘表面温度和盈利的分布关系到制动盘的寿命，而制动闸片的结构是影响制动盘表面温度和盈利的关键因素，在盘形制动中，制动盘及闸片的结构与材料均对制动盘温度场和应力场有显著的影响[2-4]。

然而，盘式制动的几何特征决定了盘面温度分布是非均匀的，尤其是随着制动速度的提高，盘面会出现局部温度和温度梯度过高的现象。局部高温导致盘面局部磨损严重，降低了盘面的平整度，导致摩擦面积的不稳定；同时，局部高温导致闸片材料力学性能衰减，降低了摩擦力的稳定性。这两方面的因素都制约了制动性能稳定性的提高。另外，在高速制动情况下，过高的温度梯度形成的热应力会使制动盘热疲劳问题突出[5-7]。

因此，改进盘面温度分布均匀程度，达到降低峰值温度的目的，就成为提高制动性能可靠性和制动盘寿命的一个重要方向[8-10]。

有研究表明，热管具有改善温度均匀性的效果[11-12]。本文提出两种改进制动盘散热效果的结构。……