高速受电弓是高速动车组的重要部件，对动车组的安全、稳定、良好运行具有重要影响，弓头和滑板又是高速受电弓的重要部件，具有与接触网接触受流、缓解弓网冲击的重要功能，下面对其进行详细的有限元分析。
      南车株洲电力机车有限公司生产的TSG19系列高速受电弓主要运用于国内CRH2C，CRH3C和CRH380A等型高速动车组，其弓头和滑板之间由滑板连接座连接，滑板连接座在弓头上的安装，滑板连接座的故障，将导致滑板与弓头脱离的风险，直接影响弓头、受电弓甚至动车组的正常运用。
      根据2010年5月至2011年7月间在100列CRH2C，CRH380A型动车组上的运用统计，由于裂纹故障。滑板连接座更换达235起，对受电弓的正常运用造成较大影响。
在欧洲标准EN 50367：2002中，对弓网间接触压力平均值提出一要求，即为弓网间接触压力平均值不大于F+0.00097xvZ，但没有确切值要求。且接触压力直接影响着受流质量，过大会增大弓网间机械磨耗，过小却会引起拉弧，烧蚀接触线与碳滑板，为了获得最佳的弓网匹配关系，建立受电弓、接触网系统动力学模型，进行仿真计算。接触压力最大值随着接触压力平均值增大而显著增大，最小值先增大后减小至零，因而建议接触压力平均值范围为70-100 N。  
高速受电弓与接触网静态接触压力设定在(90±15)N，TSGI9A高速受电弓与接触网静态接触压力设定在(80±15)N，总接触压力一般不超过300 N。一般单个滑板连接座受接触压力不大于150 N。
      滑板连接座的在段运行故障及疲劳试验结果表明，裂纹故障均位于上下连接板的焊缝结合处，分析认为焊接热循环导致的局部热应力集中是降低滑板连接座强度的重要原因，调整焊接方式，改善焊接热应力是提高滑板连接座强度的有效方法。
      对原型滑板连接座进行建模，并进行有限元分析。计算边界条件为：约束螺栓孔三向平动位移。中间安装孔施加200 N垂直方向的压力，这一压力值大于接触压力，所以分析结果应该远比实际的大。连接座材料为不锈钢材料，其网格与应力分布如图所示。从分析结果看出最大应力215.143 MPa。滑板安装孔附近具有明显的应力集中，在外界交变应力作用下，应力集中处极易发生裂纹并直至断裂。
      为了解决以上出现的问题，防比滑板连接座开裂，必须改变材料或结构，减小应力与应力集中，现提出如下三种解决方案。1)方案一：结构优化，增加连接板后的结构网格和应力。从图中可以看出，增加连接板后，结构件的应力分布变得均匀，应力幅值明显下降，计算最大应力115.054 MPa，仅有原来的53.5%。焊缝处应力比较集中。2)方案二：优化结构，在增加连接板的基础上，在侧而增加焊缝后的结构网格和应力。从图中可以看出，增加焊缝后，应力分布变得均匀，应力幅值明显下降，计算最大应力90.374 MPa，仅有原来的42.0%。焊缝处应力分布也比较均匀。3)方案三：优化结构，延长支架后的结构网格和应力。可以看出，延长支架后，应力幅值明显下降，计算最大应力68.421 MPa，仅有原来的31.8%，但是焊缝处应力分布比较集中。
      对比三种优化改进方案分析结果，第一种和第三种方案焊缝处相对有明显的应力集中，第二种方案与前两者相比，分析结果较为理想，应力幅值较小，应力分布比较均匀。故应采用第二种优化方案，这样能更有利于性能的提升，减少事故的发生，故障率有了可观的降低，更加适应了实际线路的运营环境，同时可满足更高速度的运营要求。

                                                                                  专业从事机械产品设计│有限元分析│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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