ZD6型轉轍機接點環清理保護裝置設計及仿真分析

(山東職業學院 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展，轉轍機作為鐵路線路的基本設備，其得到了廣泛的應用。轉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，實現列車的安全轉軌運行。但在轉轍機使用過程中，由于轉轍機常年處于室外使用，其工作狀況比較惡劣，因此轉轍機接點環的內部經常需要定期清潔，以防止接點環接觸不良，無法顯示正確位置信號，威脅行車安全[1-2]。

二、ZD6型轉轍機工作原理原理

ZD6型轉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，從而實現道岔的定反位動作。自用開閉器內的動觸點跟隨動作桿聯動，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，并轉換為電信號輸出。

三、存在的問題

接點環(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生小幅度變形，同時由于其工作環境灰塵較多，造成其接點環表面粘結臟污。目前機務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)造成接點環發生大幅度形變，引起自動開閉器失效，影響行車安全[5]。

四、接點環清理保護裝置設計

根據接點環(即靜觸點)的結構特點出發，在接點環的兩側設置專門的卡座，以便保護接點環接點環在手動清理時不發生變形。通過三維建模軟件，對接點環清理保護裝置進行三維建模設計(圖1所示)。

圖1 接點環清理保護裝置

五、接點環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力和模態分析。

(一)邊界條件設置

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

(二)計算結果分析

如圖2所示，接點環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，接點環清理保護裝置的最大主應力位置位于最兩側支撐座連接的咽喉處，為緩解此危險區域的應力集中，采取大圓角過度設計，有效減緩應力分布，提高結構強度。

圖3 最大主應力分布

六、結論

通過接點環清理保護裝置的設計及及仿真分析得出：為解決接點環的清理變形問題，接點環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。