1、概述

高壓連接器廣泛用于交流和直流八軸電力機(jī)車，主要由支持瓷瓶、蓋板組裝、羊角、波紋管、頂桿、十字頭組裝、鎖止器等組成，如圖1所示。其主要功能是實現(xiàn)八軸電力機(jī)車A節(jié)和B節(jié)車頂高壓電路的可靠連接，并可在司機(jī)室中實現(xiàn)控制，避免危險的車頂作業(yè)發(fā)生。在批量生產(chǎn)中，偶爾會出現(xiàn)兩個對接的高壓連接器分離后無法再次對接的情況。

2、對接故障分析

對接故障發(fā)生的頻率雖然低，但一旦發(fā)生就很難排除，只能拆解更換高壓連接器的羊角，以重新驗證。高壓連接器對接故障直接表現(xiàn)為:2個高壓連接器分開時羊角上的鎖舌沒有打開，導(dǎo)致下次閉合時羊角上的環(huán)無法插人鎖中，發(fā)生故障。目前，解決故障的方法為:將高壓連接器的羊角拆解，對照圖紙檢查每個部件找出問題部件，更換后重新組裝。多次拆解總結(jié)找出了發(fā)生變形的部件是羊角中的卡箍，但由于卡箍與羊角中的其他零件組成了一個復(fù)雜的四連軸結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場無法進(jìn)行定量、定性分析。羊角中的鎖舌、卡箍與環(huán)如圖2所示

3、用CATIA三維模型分析對接故障

CATIA三維建?？梢栽陔娔X中完美地模擬每個零件，按圖紙要求組裝零件，實現(xiàn)每個零件運(yùn)動位移的定量控制，并同步相關(guān)聯(lián)零件的運(yùn)動軌跡。因此，CATIA三維建模分析比傳統(tǒng)的現(xiàn)場分析更具優(yōu)勢和效率。

以下用CAT工A三維建模分析卡箍變形對高壓連接器產(chǎn)生的影響。對羊角中卡箍及相關(guān)零件進(jìn)行CAT工A三維建模并組裝、約束，如圖3所示(彈簧通過CAT工A的約束系統(tǒng)模擬)。從圖3中可以看出拉簧與蓋板由軸連接，卡箍與拉簧由軸連接，卡箍與鎖舌由軸連接，蓋板與鎖舌由軸連接，組成一個復(fù)雜的四連軸結(jié)構(gòu)。

圖3中的四連軸結(jié)構(gòu)只要旋轉(zhuǎn)任意一軸(通過角度約束實現(xiàn))，其他幾軸便同時旋轉(zhuǎn)，用這種聯(lián)動的方式對鎖舌各種狀態(tài)進(jìn)行定量分析。當(dāng)四軸處在一條直線上，系統(tǒng)受力平衡，鎖舌靜止，如圖4所示;鎖舌關(guān)閉狀態(tài)對應(yīng)高壓連接器對接狀態(tài)，圖4表明環(huán)的高度(27 mm)大于鎖舌靜止?fàn)顟B(tài)前端距蓋板的高度(12.28 mm )，高壓連接器對接時，環(huán)會向上頂鎖舌打破平衡，鎖舌閉合。圖5表明鎖舌閉合會受一個斜向下的力維持狀態(tài);鎖舌打開狀態(tài)對應(yīng)高壓連接器分離狀態(tài)，圖4表明環(huán)的直徑(12 mm)大于鎖舌靜止時距蓋板的寬度(10.23 mm )，高壓連接器分離時，環(huán)會向下拉鎖舌打破平衡，鎖舌打開，圖6表明鎖舌打開受一個斜向上的力維持狀態(tài)。上述分析驗證了高壓連接器設(shè)計是正確的。

高壓連接器設(shè)計正確，對于對接故障的原因，可以暫時拋開現(xiàn)場結(jié)論，用CATIA進(jìn)行理論上的模擬。根據(jù)圖4可以發(fā)現(xiàn)，如果鎖舌靜止時，鎖舌距蓋板的寬度大于環(huán)的直徑(12mm)，如圖7所示，則鎖舌將保持關(guān)閉狀態(tài)，高壓連接器一旦打開將無法關(guān)閉，對接故障發(fā)生。

圖7表明當(dāng)鎖舌與蓋板的寬度等于環(huán)的直徑(12 mm )時，卡箍與彈簧連接軸的位置比正常的位置向上移動4.83 mm。此時，卡箍與彈簧連接軸、卡箍與鎖舌連接軸、蓋板與鎖舌連接軸三者處于同一直線，達(dá)到平衡。這是對接故障發(fā)生的臨界點，所以，當(dāng)卡箍變形使卡箍與彈簧連接軸向上移動大于4.83 mm，就會發(fā)生對接故障。對接故障極限模擬如圖7所示。

4、結(jié)論

通過CAT工A三維模擬得出卡箍彎曲變形大于4.83 mm就會發(fā)生對接故障。高壓連接器羊角中的卡箍為不銹鋼材質(zhì)，硬度低、易變形。

現(xiàn)場測量發(fā)生故障的卡箍彎曲變形都大于4.83 mm，很好地驗證了CATIA三維分析得出的結(jié)論。后續(xù)生產(chǎn)中，將卡箍的材質(zhì)替換為普通得Q235A鋼板，表面鍍鉻，這樣既增強(qiáng)了卡箍的強(qiáng)度(避免變形)，又降低了生產(chǎn)成本，因此，新的卡箍有效減少了高壓連接器對接故障的發(fā)生。