基于有限元分析的剛性懸掛弓網(wǎng)接觸壓力仿真研究.pdf

1、地鐵是改善城市交通日益擁堵狀況的重要軌道交通形式，已應用于國內(nèi)多個大中型城市。剛性接觸網(wǎng)因具有安裝凈空低、無斷線隱患、維修工作量少等優(yōu)勢，在地鐵中得到了廣泛應用。機車通過受電弓與接觸網(wǎng)的滑動接觸獲取電能，良好的弓網(wǎng)受流質(zhì)量是列車穩(wěn)定運行的基本保證。弓網(wǎng)接觸壓力是衡量受流質(zhì)量的重要評價指標，接觸壓力過大時，接觸線和滑板的磨耗增大，使用壽命縮短;壓力過小時，弓網(wǎng)間接觸不良，造成離線，甚至引起拉弧，燒損接觸線和滑板。因此，研究弓網(wǎng)接觸壓力具有

2、十分重要的意義。
　　本文運用有限元分析軟件Ansys建立了剛性接觸網(wǎng)和受電弓模型，剛性接觸網(wǎng)模型考慮了懸掛結(jié)構(gòu)、匯流排和接觸線的實際形狀以及材料特性，受電弓模型考慮了前后滑板的運動特性。對所建模型的運動微分方程分別進行了推導，通過接觸力耦合，求解了弓網(wǎng)耦合系統(tǒng)的運動微分方程。
　　弓網(wǎng)間的接觸壓力與懸掛特性、接觸線的高度變化、運行速度等多種因素有關，因此，本文首先分析了剛性接觸網(wǎng)的自重撓度和彈性，以及在移動載荷作用下接觸線

3、的抬升量。其次在受電弓和接觸線之間設置“接觸對”，建立了弓網(wǎng)耦合模型，利用瞬態(tài)動力學分析方法仿真了受電弓與接觸線的滑動接觸過程，得到了弓網(wǎng)動態(tài)接觸壓力，并分析了速度對接觸壓力的影響。仿真結(jié)果與現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)接近，變化規(guī)律一致，驗證了仿真模型的可靠性。
　　對地鐵剛性接觸網(wǎng)系統(tǒng)而言，剛?cè)徇^渡部分是弓網(wǎng)受流的一個薄弱環(huán)節(jié)，列車經(jīng)過剛?cè)徇^渡段時，受流效果較差，本文重點對剛?cè)徇^渡段弓網(wǎng)接觸壓力進行了研究，分別對受電弓由柔性段駛向剛性段和由剛