【《受电弓三维建模探析案例》2200字】

PAGEPAGE38受电弓三维建模分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u23126受电弓三维建模分析案例 1290841.1受电弓结构简介 1264221.2CATIA三维建模软件 2171101.1.1CATIA软件介绍 2283211.1.2CATIA模块 349751.3受电弓部件设计和装配 3163621.3.1受电弓各部件建模 4285361.3.2受电弓的装配 51.1受电弓结构简介现阶段各国主要的中远距离的大运量客运交通工具主要为高铁、地铁、轻轨等电力机车，而电力机车获取接触网电能的主要电力设备则是受电弓。目前，随着中国铁路的电气化进程日益发达，电气早已替代了传统的煤油机车,而现代机车本身为了减轻车身重量、提高运输效率，车辆本身并不携带能源，所需几乎全部的电力也都是通过牵引供电的系统来提供。牵引变电所与接触网构成了牵引供电系统的主要组成部分。牵引变电所通常都是安装在铁道的路线附近,主要功能之一就是将城市发电厂通过高压输电线传递出去的三相电流转换为两个独立的单相交流电,然后再运送到位于铁道上空悬挂的接触网上。向电力机车直接运行输送电力能量的设施之一就是接触网,它们也被称为电气化铁路的运行动脉。目前我国电气化铁路牵引传动供电方式为双边供电，单项工频25KV交流电。轨道交通受电弓是一种铰接式的机械结构，与车体之间有阻尼器链接，安装在车顶规定区域，主要作用是通过与架空在车顶上方的接触网导线接触，从而获取机车运营所需的全部用电。是一种随着轨道交通发展演变而来的一种新型受流装置。当受电弓升起工作时，弓头上的碳滑板与接触网接触，通过车顶母线将电力传送至机车内部，供机车车厢内的日常工作和车辆牵引使用。因为交流供电需要整流器等复杂设备，且交流电的平稳性、启动特性性能不如直流电，世界多数城市轨道交通均采用直流电作供电，而如今也有部分车辆开始采用交流异步电机。对于很多地下的地铁系统，由于钻掘工程的工程量大，隧道建设成本高、难度大，会使用第三轨供电来代替架空电缆供电以减小成本和工程难度。而对于使用架空电缆的地铁系统，一般的接触网高度也设置的很低，基本紧贴车顶以减少架设高度来控制建设成本。一般短编组的电力机车有两台受电弓，长编组的电力机车有4台受电弓，安装在动车车辆上，受电弓分为单臂受电弓和双臂受电弓两种。受电弓主要工作原理主要如下：（1）升弓过程：压缩机将空气压缩通过电空阀均匀地进入到传动气缸，利用下臂杆压缩活塞通过压缩气缸的传动，升弓弹簧作用将受电弓升起。（2）降弓过程：将压缩气缸中的空气经缓冲阀排入大气中，此时降弓弹簧克服升弓弹簧的作用力，从而使受电弓快速下降，脱离接触网。受电弓主要结构如图2-1所示。图2-1受电弓结构示意图1.2CATIA三维建模软件1.1.1CATIA软件介绍CATIA是法国达索公司研发的三维CAD系统，它可以帮助制造厂商设计他们未来的产品，或辅助工程师进行产品研发，制造到工程实现的所有设计工作。目前在全世界范围内都得到广泛的使用。模组化CATIA产品系列支援产品型式和外观、机械设计、制造、设备和系统工程、数位原型管理、分析和模拟。CATIA产品在七个主要领域提供三维设计和模拟解决方案:汽车、航空、造船、工厂设计、电力和电子、消费和制造通用机器。1.1.2CATIA模块CATIA三维建模系统主要包括：基础结构、机械设计、形状、分析与模拟等模块，而本次建模所需模块主要为草图模块与机械设计中的零部件设计、装配设计三个模块。草图模块为三维建模的基础模块。主要功能是新建草图，并在此基础上进行各基础模型结构的绘制，是模型建立的根基。在草图模块中利用各种命令如：直线、曲线、圆、矩形等绘制构成零件的基本线条。零件设计模块为各零件的设计阶段，在此阶段可根据需求或尺寸参数，进行模型所需零部件的设计和建立。零件为建立模型的最小单位，零件设计的合理与否，直接影响着最终模型结构的完整性和和合理性。装配设计模块为将各零部件整合拼装的阶段，将零件设计阶段所绘制的各个零部件通过各类约束方法装配到一起，以形成完整的结构模型。1.3受电弓部件设计和装配本文件以QG-120型受电弓为建模基础，该型号受电弓结构简单、维修方便、由于其弓头处有四块碳滑板，所以其与接触网母线的接触较为稳定，并且从接触网获取电力的性能优异，电力受取效率较高。在各种工作环境下，均有良好的空气动力学特性。主要适用于速度低于120公里/小时的各种轻轨车辆和地铁车辆的使用。目前我国成都、青岛、上海地铁等都在使用该型号受电弓。图2-2为QG-120型受电弓，表2-1为QG-120型受电弓的主要参数。图2-2QG-120受电弓表2-1QG-120受电弓主要参数指标参数额定电压/VDC1500网压变化范围/VDC1000-1800额定电流/A1050最大电流/A1650最大运行速度/km·h-1100最大升弓高度/mm2860额定静态接触压力/N120升弓时间/s≤8降弓时间/s≤71.3.1受电弓各部件建模受电弓的主要部件为底架、下臂杆、滑板、弓头、上臂杆、推杆等，根据指导教师提供的部分图纸，根据不完全尺寸所建成的各个部件的三维模型如图2-2所示。图a底架图b下臂杆图c滑板图d弓头图e上臂杆图f推杆图2-3QG-120受电弓各部件三维模型1.3.2受电弓的装配受电弓各部件建立完成之后，选取底座为基准进行受电弓整体模型的装配，将底座部分利用锚定命令进行固定，之后为各个部件之间设置约束命令。该受电弓模型所使用的装配方法主要为接触约束与同轴约束。使用的主要接触约束如下：（1）底座与基准面（2）下臂杆与基准面（3）弓头与碳滑板使用的主要同轴约束有：（1）底座与下臂杆（2）底座与推杆（3）上臂杆与推杆除了上述的接触约束与同轴约束外，在模型建立的过程中还有部分零件间使用距离约束或角度约束，通过以上方法进行装配后所