动车组运行状态制动毂建模及应力分析

制动毂是动车组制动系统的重要联接部件,由于目前在其强度校核与设计中仅考虑车辆制动状态,而忽略了正常运行状态,无法解释其早期疲劳失效的机理。通过车辆正常运行状态下的制动毂动力学分析,其主要受制动盘旋转及路谱冲击作用下的两种惯性力作用,建立了制动盘毂的力学模型;采用弹性力学和动力学的方法,通过模型简化,建立制动盘与毂的变形协调条件,进而提出制动毂齿的动应力分析方法,得出制动毂齿主要处于随机动拉应力状态的结论,阐述制动毂齿的主要失效形式为疲劳失效。最后以动车组制动毂为计算分析实例,对比分析了不同附加垂向加速度和运行速度下制动毂齿的合应力变化规律,结果表明,路谱冲击下的附加加速度及运行速度越大,制动毂齿的合应力也越大,并且由力学模型可知,制动盘毂的尺寸、质量都会影响制动毂齿的应力状态。