淺談高壓連接器對接故障

常治，孫鶴立，崔晨

淺談高壓連接器對接故障

常治，孫鶴立，崔晨

（中車大同電力機車有限公司技術中心工藝開發部，山西 大同 037038）

應用CATIA機械設計模塊完成了高壓連接器三維建模，分析了高壓連接器各部件之間的機械配合及尺寸配合，通過模擬各種故障得出高壓連接器對接故障的關鍵因素，提出了可行的解決方案，以提高產品質量。

CATIA；高壓連接器；對接故障模擬；電力機車

1 概述

高壓連接器廣泛用于交流和直流八軸電力機車，主要由支持瓷瓶、蓋板組裝、羊角、波紋管、頂桿、十字頭組裝、鎖止器等組成，如圖1所示。其主要功能是實現八軸電力機車A節和B節車頂高壓電路的可靠連接，并可在司機室中實現控制，避免危險的車頂作業發生。在批量生產中，偶爾會出現兩個對接的高壓連接器分離后無法再次對接的情況。

1—支持瓷瓶；2—蓋板組裝；3—羊角；4—波紋管；5—頂桿；6—十字頭組裝；7—鎖止器。

2 對接故障分析

對接故障發生的頻率雖然低，但一旦發生就很難排除，只能拆解更換高壓連接器的羊角，以重新驗證。高壓連接器對接故障直接表現為：2個高壓連接器分開時羊角上的鎖舌沒有打開，導致下次閉合時羊角上的環無法插入鎖中，發生故障。目前，解決故障的方法為：將高壓連接器的羊角拆解，對照圖紙檢查每個部件找出問題部件，更換后重新組裝。多次拆解總結找出了發生變形的部件是羊角中的卡箍，但由于卡箍與羊角中的其他零件組成了一個復雜的四連軸結構，現場無法進行定量、定性分析。羊角中的鎖舌、卡箍與環如圖2所示。

圖2 羊角中的鎖舌、卡箍與環

3 用CATIA三維模型分析對接故障

CATIA三維建?？梢栽陔娔X中完美地模擬每個零件，按圖紙要求組裝零件，實現每個零件運動位移的定量控制，并同步相關聯零件的運動軌跡。因此，CATIA三維建模分析比傳統的現場分析更具優勢和效率。

以下用CATIA三維建模分析卡箍變形對高壓連接器產生的影響。對羊角中卡箍及相關零件進行CATIA三維建模并組裝、約束，如圖3所示（彈簧通過CATIA的約束系統模擬）。從圖3中可以看出拉簧與蓋板由軸連接，卡箍與拉簧由軸連接，卡箍與鎖舌由軸連接，蓋板與鎖舌由軸連接，組成一個復雜的四連軸結構。

圖3中的四連軸結構只要旋轉任意一軸（通過角度約束實現），其他幾軸便同時旋轉，用這種聯動的方式對鎖舌各種狀態進行定量分析。當四軸處在一條直線上，系統受力平衡，鎖舌靜止，如圖4所示；鎖舌關閉狀態對應高壓連接器對接狀態，圖4表明環的高度（27 mm）大于鎖舌靜止狀態前端距蓋板的高度（12.28 mm），高壓連接器對接時，環會向上頂鎖舌打破平衡，鎖舌閉合。圖5表明鎖舌閉合會受一個斜向下的力維持狀態；鎖舌打開狀態對應高壓連接器分離狀態，圖4表明環的直徑（12 mm）大于鎖舌靜止時距蓋板的寬度（10.23 mm），高壓連接器分離時，環會向下拉鎖舌打破平衡，鎖舌打開，圖6表明鎖舌打開受一個斜向上的力維持狀態。上述分析驗證了高壓連接器設計是正確的。

圖3 羊角的蓋板組裝CATIA建模

圖5 鎖舌閉合

圖6 鎖舌打開

高壓連接器設計正確，對于對接故障的原因，可以暫時拋開現場結論，用CATIA進行理論上的模擬。根據圖4可以發現，如果鎖舌靜止時，鎖舌距蓋板的寬度大于環的直徑（12 mm），如圖7所示，則鎖舌將保持關閉狀態，高壓連接器一旦打開將無法關閉，對接故障發生。

圖7表明當鎖舌與蓋板的寬度等于環的直徑（12 mm）時，卡箍與彈簧連接軸的位置比正常的位置向上移動

4.83 mm。此時，卡箍與彈簧連接軸、卡箍與鎖舌連接軸、蓋板與鎖舌連接軸三者處于同一直線，達到平衡。這是對接故障發生的臨界點，所以，當卡箍變形使卡箍與彈簧連接軸向上移動大于4.83 mm，就會發生對接故障。對接故障極限模擬如圖7所示。

圖7 對接故障極限模擬

4 結論

通過CATIA三維模擬得出卡箍彎曲變形大于4.83 mm就會發生對接故障。高壓連接器羊角中的卡箍為不銹鋼材質，硬度低、易變形。

現場測量發生故障的卡箍彎曲變形都大于4.83 mm，很好地驗證了CATIA三維分析得出的結論。后續生產中，將卡箍的材質替換為普通得Q235A鋼板，表面鍍鉻，這樣既增強了卡箍的強度（避免變形），又降低了生產成本，因此，新的卡箍有效減少了高壓連接器對接故障的發生。

［1］喬建軍.CATIA V5 經典學習手冊［M］.北京：北京希望電子出版社，2005.

［2］秦大同.常用機械工程材料［M］.北京：化學工業出版社，2013.

〔編輯：張思楠〕

2095－6835（2018）19－0109－02

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10.15913/j.cnki.kjycx.2018.19.109