高速铁路接触网支撑装置零部件研究

论文摘要

中国高速电气化铁路的大规模建设为接触网零部件的发展及国产化提供了不可多得的机遇。中国新建高速铁路接触网腕臂支撑装置及连接零部件以铝合金材料零部件为主。铝合金零部件具有质量轻、导电性能和耐腐蚀性能强的特点。由于钢的模量比铝合金大,具有更好的抗变形能力。因此,期望经过防腐蚀处理的钢结构支撑装置用于高速铁路电气化工程,以提高接触网腕臂支撑结构的抗变形性能。本论文以接触网支撑装置零部件为研究对象,使用Solidworks建立了接触网铝合金零部件的三维实体模型,并导入ANSYS Workbench求解零部件的应力分布。对铝合金腕臂支撑和钢质腕臂支撑在相同结构和载荷下的变形进行了计算并做对比。以钢质零部件支撑卡子为例,采用有限元法分析并优化了模型结构,分析了支撑卡子模型的几何参数和安装预紧力对其应力水平的影响。本论文共分为五部分。第一章介绍了论文的研究背景及意义,对接触网零部件的研究现状进行了综述。第二章介绍了接触网零部件的制造工艺以及防腐技术,重点介绍了钢质零部件所采用的热浸锌工艺。第三章介绍了有限元理论,详细说明了铝合金支撑装置零部件的实体模型建立及简化思路。本文第四章采用有限元法对接触网铝合金支撑装置零部件进行了等效应力分析。采用与铝合金零部件分析类似的方式,对不同材质的腕臂支撑装置在相同结构及载荷下的变形进行了计算并作对比。本文第五章以钢质零部件支撑卡子为例,设计了支撑卡子实体模型,并结合有限元法对模型结构进行了优化,最后分析了模型的尺寸参数和安装预紧力对其应力水平的影响,根据模型的应力水平得出了适合支撑卡子的安装预紧力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 论文的研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本论文的研究内容及研究方法
• 第2章 接触网腕臂零部件制造及防腐措施
• 2.1 支撑装置零部件制造简介
• 2.1.1 零部件的铸造
• 2.1.2 零部件的锻造
• 2.2 接触网零部件的防腐蚀问题
• 2.2.1 金属腐蚀原理
• 2.2.2 金属零部件防腐蚀措施
• 2.3 本章小结
• 第3章 有限元理论及铝合金支撑装置零部件模型的建立
• 3.1 有限元分析理论
• 3.1.1 有限元理论简介
• 3.1.2 静力学有限元分析
• 3.2 基于有限元理论的软件
• 3.3 关于材料的破坏强度准则
• 3.4 几何建模与有限元分析的关系
• 3.5 接触网零部件的三维实体建模
• 3.5.1 腕臂连接零部件——铝合金套管座
• 3.5.2 斜撑连接零部件
• 3.5.3 定位管连接零部件
• 3.6 本章小结
• 第4章 铝合金支撑装置零部件静力学仿真
• 4.1 关于几何模型导入方法及网格的划分
• 4.2 铝合金零部件的静力学仿真
• 4.2.1 承力索座本体
• 4.2.2 套管座
• 4.2.3 套管单耳
• 4.2.4 旋转双耳
• 4.2.5 套筒双耳
• 4.3 腕臂底座的静力学仿真
• 4.4 铝合金腕臂支撑装置与钢质腕臂支撑装置的变形计算
• 4.5 本章小结
• 第5章 锻造钢质零部件的设计与分析
• 5.1 支撑卡子几何模型的设计与分析
• 5.1.1 支撑卡子的紧固力计算
• 5.1.2 支撑卡子有限元计算及结构优化
• 5.2 支撑卡子几何参数对其应力水平的影响
• 5.3 预紧载荷对支撑卡子应力水平影响分析
• 5.3.1 安装预紧工况
• 5.3.2 受最大拉伸工作载荷工况
• 5.3.3 受最大挤压工作载荷工况
• 5.4 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间参与旳科研项目