手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
高速受電弓是高速動車組的重要部件，對動車組的安全、穩定、良好運行具有重要影響，弓頭和滑板又是高速受電弓的重要部件，具有與接觸網接觸受流、緩解弓網沖擊的重要功能，下面對其進行詳細的有限元分析。
南車株洲電力機車有限公司生產的TSG19系列高速受電弓主要運用于國內CRH2C，CRH3C和CRH380A等型高速動車組，其弓頭和滑板之間由滑板連接座連接，滑板連接座在弓頭上的安裝，滑板連接座的故障，將導致滑板與弓頭脫離的風險，直接影響弓頭、受電弓甚至動車組的正常運用。
根據2010年5月至2011年7月間在100列CRH2C，CRH380A型動車組上的運用統計，由于裂紋故障。滑板連接座更換達235起，對受電弓的正常運用造成較大影響。
在歐洲標準EN 50367：2002中，對弓網間接觸壓力平均值提出一要求，即為弓網間接觸壓力平均值不大于F+0.00097xvZ，但沒有確切值要求。且接觸壓力直接影響著受流質量，過大會增大弓網間機械磨耗，過小卻會引起拉弧，燒蝕接觸線與碳滑板，為了獲得最佳的弓網匹配關系，建立受電弓、接觸網系統動力學模型，進行仿真計算。接觸壓力最大值隨著接觸壓力平均值增大而顯著增大，最小值先增大后減小至零，因而建議接觸壓力平均值范圍為70-100 N。
高速受電弓與接觸網靜態接觸壓力設定在(90±15)N，TSGI9A高速受電弓與接觸網靜態接觸壓力設定在(80±15)N，總接觸壓力一般不超過300 N。一般單個滑板連接座受接觸壓力不大于150 N。
滑板連接座的在段運行故障及疲勞試驗結果表明，裂紋故障均位于上下連接板的焊縫結合處，分析認為焊接熱循環導致的局部熱應力集中是降低滑板連接座強度的重要原因，調整焊接方式，改善焊接熱應力是提高滑板連接座強度的有效方法。
對原型滑板連接座進行建模，并進行有限元分析。計算邊界條件為：約束螺栓孔三向平動位移。中間安裝孔施加200 N垂直方向的壓力，這一壓力值大于接觸壓力，所以分析結果應該遠比實際的大。連接座材料為不銹鋼材料，其網格與應力分布如圖所示。從分析結果看出最大應力215.143 MPa。滑板安裝孔附近具有明顯的應力集中，在外界交變應力作用下，應力集中處極易發生裂紋并直至斷裂。
為了解決以上出現的問題，防比滑板連接座開裂，必須改變材料或結構，減小應力與應力集中，現提出如下三種解決方案。1)方案一：結構優化，增加連接板后的結構網格和應力。從圖中可以看出，增加連接板后，結構件的應力分布變得均勻，應力幅值明顯下降，計算最大應力115.054 MPa，僅有原來的53.5%。焊縫處應力比較集中。2)方案二：優化結構，在增加連接板的基礎上，在側而增加焊縫后的結構網格和應力。從圖中可以看出，增加焊縫后，應力分布變得均勻，應力幅值明顯下降，計算最大應力90.374 MPa，僅有原來的42.0%。焊縫處應力分布也比較均勻。3)方案三：優化結構，延長支架后的結構網格和應力。可以看出，延長支架后，應力幅值明顯下降，計算最大應力68.421 MPa，僅有原來的31.8%，但是焊縫處應力分布比較集中。
對比三種優化改進方案分析結果，第一種和第三種方案焊縫處相對有明顯的應力集中，第二種方案與前兩者相比，分析結果較為理想，應力幅值較小，應力分布比較均勻。故應采用第二種優化方案，這樣能更有利于性能的提升，減少事故的發生，故障率有了可觀的降低，更加適應了實際線路的運營環境，同時可滿足更高速度的運營要求。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
杭州納泰科技咨詢有限公司
本文出自杭州納泰科技咨詢有限公司www.xiangzuoxiangyou.cn，轉載請注明出處和相關鏈接！