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