剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)水平轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)研究

趙金鳳

（中鐵電氣化局集團(tuán)寶雞器材有限公司，陜西寶雞721013）

剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)水平轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)計(jì)研究

趙金鳳

（中鐵電氣化局集團(tuán)寶雞器材有限公司，陜西寶雞721013）

剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)主要應(yīng)用于鐵路電力機(jī)車檢修庫。在機(jī)車進(jìn)、出庫時(shí)為機(jī)車提供電能，在機(jī)車檢修時(shí)為機(jī)車上方釋放出空間。本文通過對(duì)剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)水平轉(zhuǎn)動(dòng)方式和驅(qū)動(dòng)形式的研究，提出實(shí)現(xiàn)庫內(nèi)可移動(dòng)接觸網(wǎng)水平方式轉(zhuǎn)動(dòng)和剛性懸吊的結(jié)構(gòu)技術(shù)方案并進(jìn)行驗(yàn)證研究。

機(jī)械制造；機(jī)車檢修庫；剛性懸掛；可移動(dòng)接觸網(wǎng)

國內(nèi)電力機(jī)車檢修庫、臨修庫可移動(dòng)接觸網(wǎng)一般采用貫通式，也就是庫外柔性接觸網(wǎng)、庫內(nèi)剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)（移動(dòng)段、固定段）連續(xù)布置形式。剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)主要由移動(dòng)段和剛?cè)徇^渡段組成。移動(dòng)段設(shè)置在中間，根據(jù)線路長(zhǎng)度可以包含若干移動(dòng)分段，通過移動(dòng)段的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)釋放其線路上部空間。機(jī)車進(jìn)出庫時(shí)，移動(dòng)分段展開至線路中央為機(jī)車提供電能，機(jī)車檢修時(shí)，移動(dòng)分段收回至線路側(cè)面，方便機(jī)車檢修；剛?cè)徇^渡段設(shè)置在系統(tǒng)兩端，分別與兩端柔性接觸網(wǎng)銜接，實(shí)現(xiàn)柔性接觸網(wǎng)與剛性接觸網(wǎng)的銜接和過渡。

1 剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)方式和驅(qū)動(dòng)形式研究

根據(jù)剛性接觸網(wǎng)特點(diǎn)和庫內(nèi)安裝條件，確定剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)移動(dòng)方式為水平轉(zhuǎn)動(dòng)?；A(chǔ)安裝在庫內(nèi)側(cè)部支柱（棚柱）或H型柱上，兩只移動(dòng)分段為一組，通過轉(zhuǎn)動(dòng)剛性懸吊裝置與剛性梁（由匯流排及接觸線組成）形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，快速實(shí)現(xiàn)整個(gè)移動(dòng)段的同步收回和展開到位。剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)的平面布置示意圖如圖1所示。

剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)采用剛性分段關(guān)節(jié)，3～4跨為一個(gè)剛性分段長(zhǎng)度，一般不大于40m。主動(dòng)機(jī)構(gòu)為移動(dòng)分段的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，安裝在主動(dòng)機(jī)構(gòu)上的減速電機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)主動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出軸旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)主動(dòng)結(jié)構(gòu)上的剛性懸臂轉(zhuǎn)動(dòng)，并依次傳遞到移動(dòng)分段剛性梁。通過平行四邊形結(jié)構(gòu)，帶動(dòng)3～4組從動(dòng)機(jī)構(gòu)剛性懸臂轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)剛性接觸網(wǎng)的內(nèi)折式旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)及剛性懸吊裝置的工作由安全聯(lián)鎖控制系統(tǒng)控制。在主動(dòng)機(jī)構(gòu)的底座上安裝有行程開關(guān)和機(jī)械過限位裝置，保證各分段的移動(dòng)定位和行程開關(guān)失效后的機(jī)械定位控制。

2 剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)水平轉(zhuǎn)動(dòng)及剛性懸吊裝置結(jié)構(gòu)方案

水平轉(zhuǎn)動(dòng)及剛性懸吊裝置直接安裝在庫內(nèi)側(cè)部支柱（棚柱）或H型柱上，主要由主、從動(dòng)機(jī)構(gòu)、剛性旋轉(zhuǎn)臂、硅橡膠絕緣子、懸掛基座、懸掛夾具、拉線旋轉(zhuǎn)裝置等組成。

2.1 根據(jù)線路布置，主動(dòng)懸臂、從動(dòng)懸臂結(jié)構(gòu)示意圖如圖2、3所示。

2.2 分段關(guān)節(jié)設(shè)置采用兩只剛性懸臂等高設(shè)置的雙

3 轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、驗(yàn)證研究

轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不但要合理、緊湊、經(jīng)濟(jì)，而且主要的零部件傳動(dòng)軸、法蘭、連接螺栓等都要進(jìn)行力學(xué)計(jì)算。確定轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)方案如圖6所示，并進(jìn)行力學(xué)計(jì)算驗(yàn)證。

3.1 轉(zhuǎn)動(dòng)軸的計(jì)算

3.1.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軸上端與減速器（電機(jī)）連接，下端與剛性懸臂的法蘭盤連接，中間端應(yīng)安裝滾子軸承，具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖7所示。

3.1.2 軸的強(qiáng)度校核按彎扭合成力矩計(jì)算。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》：

考慮安全系數(shù)，選取軸最小直徑72mm。

3.1.3 軸的撓度計(jì)算

本機(jī)構(gòu)中剛性懸臂前端安裝剛性梁（匯流排和導(dǎo)線），撓度的產(chǎn)生主要是在軸上，其撓度為軸的兩種撓度之和。

（1）兩軸承間的撓度

根據(jù)材料力學(xué)梁在簡(jiǎn)單載荷作用下的變形可知：

（2）懸臂部分的撓度

根據(jù)材料力學(xué)梁在簡(jiǎn)單載荷作用下的變形可知：

3.2 法蘭與螺栓組的計(jì)算

剛性懸臂和連接法蘭盤均采用Q235A材質(zhì)，通過建立幾何模型、網(wǎng)格劃分、確定材料參數(shù)、加載處理、施加約束的一系列分析步驟，采用有限元軟件ANSYS對(duì)法蘭盤及剛性懸臂進(jìn)行有限元分析，如圖8、9 所示。

結(jié)果表明,最大應(yīng)力在法蘭盤上，為72.302MPa，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于Q235A的許用應(yīng)力，法蘭盤和剛性懸臂的設(shè)計(jì)滿足使用要求。

3.3 螺栓組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)剛性懸臂及其法蘭盤聯(lián)接情況，考慮對(duì)稱設(shè)計(jì)，螺栓組布置如下。

3.3.1 螺栓組受力分析

初步確定法蘭盤外形，連接螺栓采用M16、Q235A材質(zhì)熱浸鍍鋅，共布置9個(gè)螺栓。在傾覆力矩的作用下，右面的4個(gè)螺栓受到加載作用，而左側(cè)的5個(gè)螺栓受到減載作用，故右側(cè)的4個(gè)螺栓受拉力最大。

3.3.2 計(jì)算法蘭盤處螺栓的強(qiáng)度

在Fa的作用下，各螺栓所受到的工作拉力為：

取安全系數(shù)1.33，公稱直徑d=16mm（GB196-81），螺紋小徑d1=14.376＞13.93mm，結(jié)果表明M16的螺栓均滿足設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)論

綜上所述，筆者認(rèn)為剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)水平轉(zhuǎn)動(dòng)及剛性懸吊裝置結(jié)構(gòu)方案是可行的，能夠?qū)崿F(xiàn)剛性移動(dòng)接觸網(wǎng)精準(zhǔn)、可靠操作和安全連鎖，并為國內(nèi)電力機(jī)車檢修庫、臨修庫和動(dòng)車段及動(dòng)車應(yīng)用所等不同工況條件下機(jī)車進(jìn)、出庫提供電能和方便維修。希望本文能為剛性可移動(dòng)接觸網(wǎng)系統(tǒng)工程建設(shè)、設(shè)計(jì)、施工單位工作者提供有益參考。

[1] 劉德生.剛性懸掛移動(dòng)式接觸網(wǎng)施工技術(shù)淺談.電氣化鐵道，2007.

[2] 劉長(zhǎng)利.客運(yùn)專線動(dòng)車段（所）庫內(nèi)可移動(dòng)接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)方案.科技交流，2005.

[3] 濮良貴.機(jī)械設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，2002.

[4] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1988.

Design and research of horizontal rotation for rigid removable contact system

ZHAO Jinfeng
（Baoji Line Parts Co.,Ltd.of China Railway Electrification Bureau Group，Baoji 721013,Shanxi China）

The rotation mode and driving way of the rigid removable contact system have been studied in the text.The horizontal rotation and rigid suspension of removable overhead contact system in shed have been put forward and validated.

Locomotive inspection and repair shed;Rigid suspension;Removable overhead contact system

TH132

A

1672－0121（2012）03－0061－03

2012－02－22

趙金鳳（1971－），高級(jí)工程師，從事電氣化鐵路、城軌交通和地鐵供電產(chǎn)品開發(fā)