预紧力对接触网套管双耳强度的影响分析

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1、预紧力对接触网套管双耳强度的影响分析预紧力对接触网套管双耳强度的影响分析TheStrengthAnalysisofPre-tighteningForceonCoveringPipe-ear张金①ZHANGJin；逯江①LUJiang；别亦难②BIEYi-nan；周干③ZHOUGan（①河南中烟工业有限责任公司安阳卷烟厂，安阳455000；②新疆大学机械工程学院，乌鲁木齐830000；③郑州轻工业学院机电工程学院，郑州450000）（①AnyangCigaretteFactory，ChinaTobaccoHenanIndustrial

2、Co.，Ltd.，Anyang455000，China；②SchoolofMechanicalEngineering，XinjiangUniversity，Urumqi830000，China；③CollegeofMechanicalandElectricalEngineering，ZhengzhouUniversityoflightIndustry，Zhengzhou450000，China）摘要：本文以失效频率很高的接触网零部件套管双耳作为研究对象，简化其力学模型，考虑预紧力、风载、履冰三种载荷因素对套管双耳最大的应力影响。根据

3、实际情况，分12种工况对接触网套管双耳进行数值模拟。研究结果表明，预紧力对套管双耳强度影响较为显著，在实际安装中以2500N为宜。为接触网套管双耳的静强度可靠性研究和设计提供了参考。Abstract:Thecoveringpipe-earisoneoftheimportantponentsoftheoverheadcontactlinesystem(OCS)forsupportingloads.Thefiniteelementmodelofcoveringpipe-earulatedunder12kindsofloadingcond

4、itions.Theresultsshoarkableinfluenceoncoveringpipe-earand2500Npre-tighteningforceisappropriateforthealuminumalloycoveringpipe-ear.Itisusefulforthecatenaryponentsstaticstrengthreliabilitydesign..jyqkent；preload；HyperMesh　　中图分类号：TP319;TB21文献标识码：A：1006-4311（2015）20-0130-0

5、20引言随着高速列车速度不断地提高，电气化铁路对接触网的可靠性要求也越来越高，其可靠性直接关系到铁路系统的正常安全运行。因此对接触网的可靠性进行准确的评估分析、研究其失效机理并提出相应的措施对于提高接触网可靠性、保证列车运行安全有着十分重要的意义。根据整体受力分析套管双耳是主要承力部件之一[1]，对接触网的安全运行起着至关重要的作用。传统设计方法已不能满足日益提高的对接触网套管双耳的可靠性需求，因此有必要对套管双耳在不同工况载荷下的应力分布情况进行分析，为接触网系统整体的可靠性研究提供依据。本文以套管双耳为研究对象，建立有限元模型，

6、分析在不同预紧力、风载、覆冰等工况下套管双耳的应力分布，探寻影响套管双耳应力分布的主要因素和合理螺栓预紧力的取值范围，以保证接触网腕臂的正常工作，为工程实际应用提供参考。1受力分析一般认为接触网（如图1）悬挂中的垂直载荷均由腕臂支撑结构中的斜腕臂承受，若不考虑斜腕臂的影响，则套管双耳所受的垂直载荷的正方向向上否则平腕臂的弯矩无法平衡。水平腕臂所受垂直负载包括接触线重量、承力索重量和接触线及承力索的履冰重量。水平腕臂所承受的水平负载包括接触线和承力索所受的风载。根据实际的受力特点在受力模型中将绝缘子和平腕臂等效为同一部件进行受力分析[

7、1]。冰负载的重量计算公式：式中：gb0—承力索（或接触线）的覆冰重（kg/m）；b—覆冰厚度（mm）；d—线索直径；γb—履冰比重（g/cm3）。线索风负载的计算公式：P=0.615aKdlv2sinθ×10-6（2）式中：P—线索所受的实际风负载（kN）；a—风速不均匀系数；d—线索的直径（mm）；l—跨距长度（m）；v—设计计算风速（m/s）；θ—风向与线路方向的夹角；一般取θ=90°。Ｋ—风负载体型系数。套管双耳受力状态分为螺栓预紧过程中的施工载荷和正常使用过程中的工作载荷。螺栓预紧力计算公式[4]为：式中，T为扭矩，d为螺

8、栓直径，F为预紧力。套管双耳螺栓紧固力矩为15Nm，螺栓直径为10mm，代入式（3）可得预紧力最大约为7500N。为了得到合理的螺栓预紧力以及工作载荷对套管双耳的影响程度，选取12种工况，见表1。2套管双耳的数值模拟在各种工况下，均认