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轨道交通中受电弓的作用及仿真的应用

2022-02-11 333
受电弓的几何模型:
本型号受电弓属于单臂受电弓,由弓头、上臂、下臂、底架和传动机构组成,传动机构控制升弓与降弓动作。
受电弓几何模型
受电弓的运动过程:
1.升弓过程:受电弓的升弓动作信号由驾驶室通过激活主供风阀来实现。此阀提供的过滤压缩空气通过压力调节器进入受电弓气囊。大约8秒之后,受电弓上升到接触网高度,同时压力继续上升,直到它达到需要的静态接触力的要求。
2.动态特性:受电弓的动态特性取决于与减震阻尼连接的两级悬挂。此系统能够保证高质量的受流性能。第一级悬挂由气囊完成功能。气动调节系统应确保保持气囊的压力恒定并与受电弓的升弓高度无关。第二级悬挂由弓头弹簧实现功能。
3.降弓过程:降弓命令由控制室内通过释放主供气阀而发出。通过该命令将气囊内的压力空气排出。受电弓开始向下移动,直至其完全降弓。

受电弓的有限元模型:
以受电弓三维CAD模型为基础,经过简化后,逐个零件划分网格,然后再进行连接关系处理。网格划分部分根据零件本身及其关连部件的结构特点,选择采用1D线单元、2D面单元或3D体单元。连接关系选择主要依据实际零件之间的连接形式,建模中使用的连接方式多为共节点形式,其次是多点约束形式,其中轴承连接部位统一采用多点约束进行等效。其有限元模型如图所示。
受电弓有限元模型
受电弓的计算结果:
(1)刚度分析结果:
受电弓横向刚度分析结果云图

图中两个结果分别为在弓头处施加向左和向右的载荷,载荷的大小相等,方向相反。左侧图片为向左加载的结果,右侧图片为向右加载的结果。


(2)刚度分析结果:
受电弓整体应力结果云图

受电弓在运行过程中共受到三种载荷的相互作用,分别是静态接触力、风载作用力和动态接触力。强度工况的应力计算结果如上图所示。

结论:
通过对受电弓进行强度和刚度的仿真分析,该受电弓的强度和横向刚度满足受电弓的结构设计要求。

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