(山東職業(yè)學院 山東 濟南 250104)

一、引言

隨著我國高速鐵路和城市軌道交通的快速發(fā)展，轉(zhuǎn)轍機作為鐵路線路的基本設(shè)備，其得到了廣泛的應(yīng)用。轉(zhuǎn)轍機要功能是連接鐵路線路的道叉，通過道岔的左右平行移動，實現(xiàn)列車的安全轉(zhuǎn)軌運行。但在轉(zhuǎn)轍機使用過程中，由于轉(zhuǎn)轍機常年處于室外使用，其工作狀況比較惡劣，因此轉(zhuǎn)轍機接點環(huán)的內(nèi)部經(jīng)常需要定期清潔，以防止接點環(huán)接觸不良，無法顯示正確位置信號，威脅行車安全[1-2]。

二、ZD6型轉(zhuǎn)轍機工作原理原理

ZD6型轉(zhuǎn)轍機的主要由電動機、減速器、摩擦連接器、主軸、動作桿、表示桿、位移接觸器和自動開閉器等部分組成[3-4]。其主要工作過程是通過電動機驅(qū)動減速器，帶動動作桿和表示桿平動，表示桿與道岔尖軌相連接，從而實現(xiàn)道岔的定反位動作。自用開閉器內(nèi)的動觸點跟隨動作桿聯(lián)動，分別接通左右兩個靜觸點，用以表示道岔所處的定反位狀態(tài)，并轉(zhuǎn)換為電信號輸出。

三、存在的問題

接點環(huán)(即靜觸點)是由兩片鋼制彈片組成，其本身具有一定剛度，但在動觸點長期作用下依然會發(fā)生小幅度變形，同時由于其工作環(huán)境灰塵較多，造成其接點環(huán)表面粘結(jié)臟污。目前機務(wù)段主要通過絲綢人工手動擦除的方式進行清理，但清理過程中由于力度過大(超過8N)造成接點環(huán)發(fā)生大幅度形變，引起自動開閉器失效，影響行車安全[5]。

四、接點環(huán)清理保護裝置設(shè)計

根據(jù)接點環(huán)(即靜觸點)的結(jié)構(gòu)特點出發(fā)，在接點環(huán)的兩側(cè)設(shè)置專門的卡座，以便保護接點環(huán)接點環(huán)在手動清理時不發(fā)生變形。通過三維建模軟件，對接點環(huán)清理保護裝置進行三維建模設(shè)計(圖1所示)。

圖1 接點環(huán)清理保護裝置

五、接點環(huán)清理保護裝置仿真分析

利用三維仿真軟件，對上述三維建模進行應(yīng)力和模態(tài)分析。

(一)邊界條件設(shè)置

利用三維仿真軟件對三維模型進行邊界條件設(shè)置：材料為ABS塑料材質(zhì)，受力范圍為接點環(huán)清理保護裝置內(nèi)側(cè)表面，載荷大小為20N，重力加速度9.8m/s2，約束位置為內(nèi)側(cè)面和后側(cè)面平面約束。

(二)計算結(jié)果分析

如圖2所示，接點環(huán)清理保護裝置的最大位移處于中間兩個支撐座之間，且最大位移位移頭部，且位移量較小，最大處為1mm，滿足ABS的塑性要求。

圖2 最大位移分布

如圖3所示，接點環(huán)清理保護裝置的最大主應(yīng)力位置位于最兩側(cè)支撐座連接的咽喉處，為緩解此危險區(qū)域的應(yīng)力集中，采取大圓角過度設(shè)計，有效減緩應(yīng)力分布，提高結(jié)構(gòu)強度。

圖3 最大主應(yīng)力分布

六、結(jié)論

通過接點環(huán)清理保護裝置的設(shè)計及及仿真分析得出：為解決接點環(huán)的清理變形問題，接點環(huán)清理保護裝置可有效起到防變形的作用，同時其強度和位移度完全滿足材料和防變形要求。