浅谈高压连接器对接故障

1、概述

高压连接器广泛用于交流和直流八轴电力机车，主要由支持瓷瓶、盖板组装、羊角、波纹管、顶杆、十字头组装、锁止器等组成，如图1所示。其主要功能是实现八轴电力机车A节和B节车顶高压电路的可靠连接，并可在司机室中实现控制，避免危险的车顶作业发生。在批量生产中，偶尔会出现两个对接的高压连接器分离后无法再次对接的情况。

2、对接故障分析

对接故障发生的频率虽然低，但一旦发生就很难排除，只能拆解更换高压连接器的羊角，以重新验证。高压连接器对接故障直接表现为:2个高压连接器分开时羊角上的锁舌没有打开，导致下次闭合时羊角上的环无法插人锁中，发生故障。目前，解决故障的方法为:将高压连接器的羊角拆解，对照图纸检查每个部件找出问题部件，更换后重新组装。多次拆解总结找出了发生变形的部件是羊角中的卡箍，但由于卡箍与羊角中的其他零件组成了一个复杂的四连轴结构，现场无法进行定量、定性分析。羊角中的锁舌、卡箍与环如图2所示

3、用CATIA三维模型分析对接故障

CATIA三维建模可以在电脑中完美地模拟每个零件，按图纸要求组装零件，实现每个零件运动位移的定量控制，并同步相关联零件的运动轨迹。因此，CATIA三维建模分析比传统的现场分析更具优势和效率。

以下用CAT工A三维建模分析卡箍变形对高压连接器产生的影响。对羊角中卡箍及相关零件进行CAT工A三维建模并组装、约束，如图3所示(弹簧通过CAT工A的约束系统模拟)。从图3中可以看出拉簧与盖板由轴连接，卡箍与拉簧由轴连接，卡箍与锁舌由轴连接，盖板与锁舌由轴连接，组成一个复杂的四连轴结构。

图3中的四连轴结构只要旋转任意一轴(通过角度约束实现)，其他几轴便同时旋转，用这种联动的方式对锁舌各种状态进行定量分析。当四轴处在一条直线上，系统受力平衡，锁舌静止，如图4所示;锁舌关闭状态对应高压连接器对接状态，图4表明环的高度(27 mm)大于锁舌静止状态前端距盖板的高度(12.28 mm )，高压连接器对接时，环会向上顶锁舌打破平衡，锁舌闭合。图5表明锁舌闭合会受一个斜向下的力维持状态;锁舌打开状态对应高压连接器分离状态，图4表明环的直径(12 mm)大于锁舌静止时距盖板的宽度(10.23 mm )，高压连接器分离时，环会向下拉锁舌打破平衡，锁舌打开，图6表明锁舌打开受一个斜向上的力维持状态。上述分析验证了高压连接器设计是正确的。

高压连接器设计正确，对于对接故障的原因，可以暂时抛开现场结论，用CATIA进行理论上的模拟。根据图4可以发现，如果锁舌静止时，锁舌距盖板的宽度大于环的直径(12mm)，如图7所示，则锁舌将保持关闭状态，高压连接器一旦打开将无法关闭，对接故障发生。

图7表明当锁舌与盖板的宽度等于环的直径(12 mm )时，卡箍与弹簧连接轴的位置比正常的位置向上移动4.83 mm。此时，卡箍与弹簧连接轴、卡箍与锁舌连接轴、盖板与锁舌连接轴三者处于同一直线，达到平衡。这是对接故障发生的临界点，所以，当卡箍变形使卡箍与弹簧连接轴向上移动大于4.83 mm，就会发生对接故障。对接故障极限模拟如图7所示。