ZD6型转辙机接点环清理保护装置设计及仿真分析

(山东职业学院 山东 济南 250104)

一、引言

随着我国高速铁路和城市轨道交通的快速发展，转辙机作为铁路线路的基本设备，其得到了广泛的应用。转辙机要功能是连接铁路线路的道叉，通过道岔的左右平行移动，实现列车的安全转轨运行。但在转辙机使用过程中，由于转辙机常年处于室外使用，其工作状况比较恶劣，因此转辙机接点环的内部经常需要定期清洁，以防止接点环接触不良，无法显示正确位置信号，威胁行车安全[1-2]。

二、ZD6型转辙机工作原理原理

ZD6型转辙机的主要由电动机、减速器、摩擦连接器、主轴、动作杆、表示杆、位移接触器和自动开闭器等部分组成[3-4]。其主要工作过程是通过电动机驱动减速器，带动动作杆和表示杆平动，表示杆与道岔尖轨相连接，从而实现道岔的定反位动作。自用开闭器内的动触点跟随动作杆联动，分别接通左右两个静触点，用以表示道岔所处的定反位状态，并转换为电信号输出。

三、存在的问题

接点环(即静触点)是由两片钢制弹片组成，其本身具有一定刚度，但在动触点长期作用下依然会发生小幅度变形，同时由于其工作环境灰尘较多，造成其接点环表面粘结脏污。目前机务段主要通过丝绸人工手动擦除的方式进行清理，但清理过程中由于力度过大(超过8N)造成接点环发生大幅度形变，引起自动开闭器失效，影响行车安全[5]。

四、接点环清理保护装置设计

根据接点环(即静触点)的结构特点出发，在接点环的两侧设置专门的卡座，以便保护接点环接点环在手动清理时不发生变形。通过三维建模软件，对接点环清理保护装置进行三维建模设计(图1所示)。

图1 接点环清理保护装置

五、接点环清理保护装置仿真分析

利用三维仿真软件，对上述三维建模进行应力和模态分析。

(一)边界条件设置

利用三维仿真软件对三维模型进行边界条件设置：材料为ABS塑料材质，受力范围为接点环清理保护装置内侧表面，载荷大小为20N，重力加速度9.8m/s2，约束位置为内侧面和后侧面平面约束。

(二)计算结果分析

如图2所示，接点环清理保护装置的最大位移处于中间两个支撑座之间，且最大位移位移头部，且位移量较小，最大处为1mm，满足ABS的塑性要求。

图2 最大位移分布

如图3所示，接点环清理保护装置的最大主应力位置位于最两侧支撑座连接的咽喉处，为缓解此危险区域的应力集中，采取大圆角过度设计，有效减缓应力分布，提高结构强度。

图3 最大主应力分布

六、结论

通过接点环清理保护装置的设计及及仿真分析得出：为解决接点环的清理变形问题，接点环清理保护装置可有效起到防变形的作用，同时其强度和位移度完全满足材料和防变形要求。