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碳纤维复合材料地铁受电弓设计与分析开题报告

 2020-02-20 08:00:34  

1. 研究目的与意义(文献综述)

1、 目的意义

近年来,随着我国高速动车技术的不断发展,我国的铁路交通进入到了一个全新的时代。高速动车的数量在逐年增加,据统计,截至2015年我国拥有的铁路客车6.5万辆,其中动车组列车1.76万辆。不仅如此,动车的运行速度也在不断创下新高,从160km/h到250km/h再到350km/h。列车速度的提高为民众的出行提供了更多的选择和极大的便利,但同时也对列车每个部件的性能提出了更高的要求。受电弓作为列车众多部件的其中之一,其位于列车顶部,是列车从电网获取电能从而驱动列车前进的核心部件,通过控制受电弓抬起或下降使受电弓滑板与电网实现接触和分离。由于列车处于高速运行状态,高速度使得受电弓在列车运行中承受更大的风阻,当列车速度达到250km/h及以上时,空气动力对受电弓的影响不断增大,空气阻力占总阻力的75%~80%。 同时,当列车高速运动时,受电弓滑板在电网上滑动产生的摩擦、振动和冲击都会加大,加之受电弓位于列车外部,工作环境恶劣,这就对受电弓整体的性能提出更高的要求,要求其有更好的强度、耐热性、疲劳强度和抗冲击性能。目前我国高速列车用受电弓几乎都是钢材,相比与钢材,碳纤维复合材料具有更好的耐热、耐腐蚀性能,更高的强度和更小的密度等特性,更重要的是碳纤维材料的密度是钢铁的1/4,使用碳纤维复合材料制作受电弓能大幅减轻受电弓的质量,是用于制造高速列车受电弓的理想材料,用碳纤维做材料可以有效提高受电弓的使用寿命,减少失效概率,这对于保障列车和铁路网正常运行具有重要意义。

2、 国内外现状

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2. 研究的基本内容与方案

该设计旨在利用碳纤维复合材料制造高速列车的受电弓,并对设计好的碳纤维复合材料受电弓进行计算机仿真,测试其各项性能,满足各项技术指标的要求,是的受电弓具有更轻的质量,更高的强度,抗疲劳强度和耐腐蚀性。

2.1总体方案设计。

总体方案为使用碳纤维材料对现有的受电弓型号进行改进,利用三维软件进行初期的结构设计和建模,根据不同型号的碳纤维复合材料特点,选择适合的材料,并利用计算仿真软件对设计的受电弓进行受力分析,根据结果进行适当的改进,最终实现受电弓的设计和仿真测试。

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3. 研究计划与安排

时间节点

内容

1-3周

查阅资料,熟悉课题

4-5周

设计并选择合理的方案

6-8周

设计机械结构及相关分析

9-11周

对设计方案进行仿真测试

12-14周

整理资料,撰写毕业论文

15周

答辩


4. 参考文献(12篇以上)

[1]滕莉娜.高速动车组用受电弓概述[j].时代农机,2018,45(12):230-231.

[2]w.herbert,王渤洪.ice用dsa350s型高速受电弓的开发和运行经验[j].电力牵引快报,1994(08):13-18.

[3]李瑞淳.世界铁路高速列车50年的发展与进步[j].国外铁道车辆,2014,51(06):1-10.

[4]高兴彬.城市轨道交通受电弓工作原理浅析及未来发展方向[j].通讯世界,2018(03):220-221.

[5]侯艳,张武.高速受电弓概况及发展[j].科技经济市场,2016(02):173-174.

[6]孙洪强,王水源.dsa380型受电弓常见故障分析[j].电子世界,2013(22):74-75.

[7]黄墀才.德国高速铁路受电弓的发展[j].上海铁道科技,1999(02):47-49.

[8]r.blaschko,王渤洪.ice3电动车组用的高速受电弓[j].变流技术与电力牵引,2001(03):28-32 38.

[9]中岛 伸治,彭惠民.日本e5系、e6系新干线电动车组受电弓的开发[j].国外铁道车辆,2016,53(01):16-19.

[10]宋洪磊,吴俊勇,吴燕,郑积浩,郑琼林.空气动力作用对高速受电弓受流特性影响研究[j].电气化铁道,2010(01):28-32.

[11]韩峰. 中国铁路受电弓的发展与展望[a]. 中国铁道学会电气化委员会.高速铁路接触网系统新技术研讨会论文集[c].中国铁道学会电气化委员会:中国铁道学会,2010:4.

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[12]谢逸,宋鹏涛,王永宁,孔晶,刘海华.碳纤维材料的性能及应用[j].科技创新与应用,2013(18):51-52.

[13]吴燕,吴俊勇,郑积浩.基于有限元和空气动力学模型的高速受电弓动态性能仿真[j].西南交通大学学报,2009,44(06):855-859.

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