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基于有限元分析的刚性悬挂弓网接触压力仿真研究
| 论文题名： | 基于有限元分析的刚性悬挂弓网接触压力仿真研究 |
| 关键词： | 电力机车;刚性悬挂弓网;接触压力;有限元仿真 |
| 摘要： | 地铁是改善城市交通日益拥堵状况的重要轨道交通形式，已应用于国内多个大中型城市。刚性接触网因具有安装净空低、无断线隐患、维修工作量少等优势，在地铁中得到了广泛应用。机车通过受电弓与接触网的滑动接触获取电能，良好的弓网受流质量是列车稳定运行的基本保证。弓网接触压力是衡量受流质量的重要评价指标，接触压力过大时，接触线和滑板的磨耗增大，使用寿命缩短;压力过小时，弓网间接触不良，造成离线，甚至引起拉弧，烧损接触线和滑板。因此，研究弓网接触压力具有十分重要的意义。 本文运用有限元分析软件Ansys建立了刚性接触网和受电弓模型，刚性接触网模型考虑了悬挂结构、汇流排和接触线的实际形状以及材料特性，受电弓模型考虑了前后滑板的运动特性。对所建模型的运动微分方程分别进行了推导，通过接触力耦合，求解了弓网耦合系统的运动微分方程。 弓网间的接触压力与悬挂特性、接触线的高度变化、运行速度等多种因素有关，因此，本文首先分析了刚性接触网的自重挠度和弹性，以及在移动载荷作用下接触线的抬升量。其次在受电弓和接触线之间设置“接触对”，建立了弓网耦合模型，利用瞬态动力学分析方法仿真了受电弓与接触线的滑动接触过程，得到了弓网动态接触压力，并分析了速度对接触压力的影响。仿真结果与现场实测数据接近，变化规律一致，验证了仿真模型的可靠性。 对地铁刚性接触网系统而言，刚柔过渡部分是弓网受流的一个薄弱环节，列车经过刚柔过渡段时，受流效果较差，本文重点对刚柔过渡段弓网接触压力进行了研究，分别对受电弓由柔性段驶向刚性段和由刚性段驶向柔性段两种工况进行了仿真，得到了不同速度下的弓网动态接触压力，速度越大，接触压力变化越剧烈，受流效果越差。根据仿真结果，改变切槽式汇流排截面积的变化趋势，使汇流排最小截面积变小，改进后的弹性变化比较均匀，由仿真结果可知，改变截面积参数能够有效改善刚柔过渡段的受流效果。 |
| 作者： | 朱志增 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 陈唐龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西南交通大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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