重慶跨座式單軌車受電弓失效分析.pdf

1、重慶跨座式單軌車受電弓是電力機(jī)車上十分重要的部件，安裝在機(jī)車兩側(cè)，主要作用是與軌道梁兩側(cè)的剛性接觸網(wǎng)接觸并受流，其安裝方式不同于其它軌道交通系統(tǒng)。重慶單軌車的受電弓和接觸網(wǎng)引進(jìn)日本先進(jìn)技術(shù)，相對(duì)于國產(chǎn)受電弓來說技術(shù)較成熟，但經(jīng)濟(jì)成本高。在使用過程中也易出現(xiàn)弓網(wǎng)故障，如斷弓、刮弓、變形、弓網(wǎng)磨損等，其中受電弓斷裂失效所造成的危害性是最為嚴(yán)重的，如果不及時(shí)解決這些故障問題將會(huì)帶來生命危險(xiǎn)和巨大經(jīng)濟(jì)損失。本文基于重慶大學(xué)與重慶市軌道交通總公司

2、合作項(xiàng)目“重慶市軌道交通二號(hào)線跨座式單軌車受電弓斷裂分析及有限元模擬仿真研究”，以其中一個(gè)斷裂日產(chǎn)受電弓為研究對(duì)象，展開一系列的課題研究，為找出其斷裂失效原因提供了實(shí)際依據(jù)。
　　 本文旨在分析單軌車受電弓在運(yùn)營過程中引起斷裂失效的主要原因并提出合理改進(jìn)措施，防止再次發(fā)生斷裂失效。由于受電弓的斷裂失效情況十分復(fù)雜，在分析斷裂原因時(shí)要從材料方面、斷口情況、受力情況、振動(dòng)情況、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、環(huán)境影響、操作規(guī)范等各方面綜合考慮，客觀地分析

3、其斷裂原因。本文主要研究內(nèi)容如下：(1)重慶單軌車受電弓結(jié)構(gòu)和失效情況介紹；(2)受電弓理化檢測分析和斷口分析，按照國家標(biāo)準(zhǔn)制作試樣并進(jìn)行力學(xué)性能試驗(yàn)，接著進(jìn)行斷口宏觀和微觀分析；(3)受電弓三維實(shí)體模型和有限元模型的建立，便于有限元模擬仿真分析；(4)利用有限元分析軟件針對(duì)受電弓在不同工作高度、承受不同接觸壓力情況下進(jìn)行靜力學(xué)分析；(5)考慮受電弓的振動(dòng)特征，進(jìn)行有限元振動(dòng)模態(tài)分析，找出其結(jié)構(gòu)上薄弱地方，并分析在振動(dòng)情況下受電弓的應(yīng)力

4、應(yīng)變情況和變形量大小。
　　 受電弓失效分析后得出以下結(jié)論并提出相關(guān)的改進(jìn)措施和建議：(1)受電弓材料存在的鑄造缺陷對(duì)力學(xué)性能有所影響，需要通過提高鑄件材料內(nèi)部質(zhì)量來進(jìn)一步提高其綜合力學(xué)性能；(2)通過有限元靜力學(xué)分析得出在正常受力情況下受電弓結(jié)構(gòu)是不會(huì)發(fā)生斷裂破壞，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本上滿足使用要求；(3)通過有限元振動(dòng)模態(tài)分析得出受電弓剛度較薄弱部位和在高頻振動(dòng)情況下受電弓應(yīng)力應(yīng)變值和變形量急劇增加，由于受電弓的激勵(lì)振動(dòng)頻率都遠(yuǎn)離受

5、電弓的固有頻率段，因此排除了由于高頻振動(dòng)導(dǎo)致受電弓斷裂失效的可能性，同時(shí)針對(duì)剛度較薄弱地方提出改進(jìn)建議，確保避免出現(xiàn)高頻振動(dòng)而帶來破壞；(4)受電弓斷裂失效主要集中在意外沖擊情況下發(fā)生的，由斷口分析得出斷裂的裂紋源源于鑄件邊緣的鑄造缺陷處，如果這些鑄造缺陷受到意外沖擊載荷的話極易成為裂紋源，并發(fā)生斷裂破壞。但是由于導(dǎo)致意外沖擊的因素也是多樣的，因此除了對(duì)受電弓進(jìn)行嚴(yán)格檢修外，與其相接觸的接觸網(wǎng)或者其它的工作部件也應(yīng)該嚴(yán)格檢修，比如在道岔