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        基于Solidworks/ Simulation的接觸軌膨脹接頭調(diào)整工裝設(shè)計(jì)

        2017-11-15 03:26:59
        黑龍江交通科技 2017年9期
        關(guān)鍵詞:卡爪鋼鋁絲桿

        趙 躍

        (南京金城軌道交通設(shè)備有限公司,江蘇 南京 210000)

        基于Solidworks/ Simulation的接觸軌膨脹接頭調(diào)整工裝設(shè)計(jì)

        趙 躍

        (南京金城軌道交通設(shè)備有限公司,江蘇 南京 210000)

        運(yùn)用三維建模軟件Solidworks/Simulaton,充分發(fā)揮其三維建模及有限元分析功能,利用虛擬樣機(jī)技術(shù)設(shè)計(jì)出鋼鋁復(fù)合接觸軌膨脹接頭調(diào)整工裝,在青島四方環(huán)線改造項(xiàng)目中得到應(yīng)用,大大節(jié)省了調(diào)整時(shí)間,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,對(duì)以后鋼鋁復(fù)合接觸軌項(xiàng)目的安裝具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

        接觸軌;膨脹接頭;調(diào)整工裝;Solidworks/Simulation

        1 設(shè)計(jì)說(shuō)明

        1.1 原理說(shuō)明

        鋼鋁復(fù)合接觸軌膨脹接頭用于補(bǔ)償鋼鋁復(fù)合接觸軌因溫度變化而產(chǎn)生的長(zhǎng)度變化。既保證電氣連接的可靠性,又保證集電靴平滑的從一端過(guò)渡到另一端。根據(jù)膨脹接頭的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),調(diào)整工裝采用兩端卡爪結(jié)構(gòu)通過(guò)緊固件與外端兩部分復(fù)合軌緊固,中部圓形卡爪套緊中間緊固件尾部螺栓頭,使用時(shí)擰緊中間卡爪固定螺栓使其整體固定。兩端卡爪的固定支撐管設(shè)計(jì)有梯形螺紋絲桿,通過(guò)扳手旋轉(zhuǎn)螺母,使絲桿由圓周運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成向兩端外側(cè)的直線運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償距離的調(diào)節(jié)。

        1.2 干涉檢查

        僅使用 2D CAD 工具時(shí),在投產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)這些問(wèn)題非常困難。SolidWorks 工具可在制造任何零件之前幫助驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否能夠正確配合、裝配和操作。利用Solidworks中干涉檢查,進(jìn)一步完善三維模型件的裝配關(guān)系。

        1.3 膨脹接頭調(diào)整工裝的有限元分析

        (1)建立算例。一個(gè)算例的完整定義包括分析類型、材料、負(fù)荷、約束和網(wǎng)格。

        (2)應(yīng)用材料。在運(yùn)行算例之前,必須定義模型的材料屬性。

        (3)添加約束。為了完成一個(gè)靜態(tài)分析,模型必須被正確地約束。

        (4)施加載荷。單擊Simulation工具欄中“外部載荷”下拉菜單中的“壓力”,完成對(duì)零件載荷的施加。

        (5)生成網(wǎng)格。單擊Simulation工具欄中的“運(yùn)行”下拉菜單中的“生成網(wǎng)格”,完成對(duì)零件的網(wǎng)格化。

        (6)運(yùn)行算例。完成應(yīng)用材料、添加約束、施加載荷和對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分后,就可以進(jìn)行分析了。

        (7)顯示結(jié)果。運(yùn)行結(jié)束之后,SimulationStudy樹(shù)中增加了“結(jié)果”文件夾,并且“結(jié)果”下還有應(yīng)力、位移、應(yīng)變和安全系數(shù)四個(gè)圖解選項(xiàng)。其圖解分別如圖1~圖3所示。

        (8)生成報(bào)告。經(jīng)過(guò)結(jié)果分析后,可以將結(jié)果生成研究報(bào)告,以方便查閱、演示和存檔。

        圖1 調(diào)整工裝強(qiáng)度分析數(shù)據(jù)圖

        從上圖可以分析得出:當(dāng)在兩側(cè)卡爪分別施加最大初始滑移力800 N時(shí),最大強(qiáng)度發(fā)生在絲桿調(diào)節(jié)處為104 MPa,絲桿采用45鋼其屈服強(qiáng)度為185 MPa,所以此結(jié)構(gòu)不存在破壞的可能性。

        圖2 調(diào)整工裝剛度分析數(shù)據(jù)圖

        從上圖可以分析得出:當(dāng)在兩側(cè)卡爪分別施加最大初始滑移力800 N時(shí),最大變形發(fā)生在兩側(cè)卡爪上,最大變形量為1.932 mm<2 mm變形允許量,所以剛性滿足設(shè)計(jì)要求。

        圖3 調(diào)整工裝安全系數(shù)分析數(shù)據(jù)圖

        從上圖可以分析得出:當(dāng)在兩側(cè)卡爪分別施加最大初始滑移力800N時(shí),最小安全系數(shù)為3.386>1,所以此調(diào)整工裝結(jié)構(gòu)具有較好的安全性能,可以滿足使用要求。

        經(jīng)過(guò)對(duì)調(diào)整工裝整進(jìn)行整體的強(qiáng)度、剛度、安全系數(shù)分析,得出滿足使用要求的結(jié)論,接下來(lái)按制圖要求出圖并送外協(xié)生產(chǎn);首臺(tái)套一次性試驗(yàn)成功滿足了調(diào)整要求。

        2 膨脹接頭的安裝和調(diào)整

        鋼鋁復(fù)合接觸軌膨脹接頭的安裝及調(diào)整關(guān)系到整體使用的可靠性和安全系。首先使用膨脹接頭調(diào)整平臺(tái)將膨脹接頭抬起至與相鄰接觸軌平齊,徹底清潔接觸面,涂抹電力復(fù)合脂。其次將一端推入已安裝好的接觸軌普通接頭內(nèi),裝上連接螺栓,微調(diào)膨脹接頭與相鄰接觸軌平齊,對(duì)接面密貼、平順后,按力矩要求緊固接觸軌接頭連接螺栓。接著用數(shù)字溫度計(jì)測(cè)量當(dāng)時(shí)的接觸軌表面溫度,記錄該溫度;根據(jù)設(shè)計(jì)或廠家提供的膨脹接頭溫度補(bǔ)償表查出所需要補(bǔ)償值并記錄;按補(bǔ)償值調(diào)整膨脹接頭,并使用木塊和臨時(shí)夾具固定。最后清潔并涂抹電力復(fù)合脂后,將膨脹接頭的活動(dòng)端與接觸軌對(duì)接安裝,之后安裝下一根接觸軌,并在與膨脹接頭最近的絕緣支架上用臨時(shí)固定夾具對(duì)膨脹接頭進(jìn)行固定,待下一個(gè)錨段的接觸軌安裝完畢后,將臨時(shí)固定夾具移至中錨位置固定,保證膨脹接頭的正常伸縮。

        3 結(jié) 語(yǔ)

        本文利用三維建模軟件Solidworks/Simulation設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了膨脹接頭的調(diào)整工裝,過(guò)程中充分利用軟件的三維建模、干涉檢查、有限元分析功能,實(shí)現(xiàn)了從設(shè)計(jì),出圖,加工,安裝調(diào)試的一次性成功,節(jié)約了開(kāi)發(fā)周期及成本。在青島四方環(huán)線改造項(xiàng)目中,輕松實(shí)現(xiàn)鋼鋁復(fù)合接觸軌膨脹接頭的雙向精確調(diào)整,為保證項(xiàng)目完成節(jié)約了安裝時(shí)間,在鋼鋁復(fù)合接觸軌安裝工程中具有實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。

        [1] 劉衛(wèi)強(qiáng),李相泉.鋼鋁復(fù)合接觸軌系統(tǒng)概述[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2007,(10):79-82.

        [2] 金鵬,朱曉軍.鋼鋁復(fù)合接觸軌在北京地鐵5號(hào)線工程中的應(yīng)用研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2007,(10):75-87.

        [3] 李璉,王旭,王進(jìn).鋼鋁復(fù)合接觸軌安裝技術(shù)的研究[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2008,(7):55-56.

        U415.1

        C

        1008-3383(2017)09-0215-01

        2017-03-01

        趙躍(1989-),男,工程師,主要從軌道交通設(shè)計(jì)與研究工作。

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