塞拉门球头连杆连接结构分析及优化

塞拉门球头连杆连接结构分析及优化

王茂权，王超群， 李志远，吴中臣，孙洪楠

中车唐山机车车辆有限公司 产品研发中心，河北 唐山， 063035

摘要：塞拉门球头连杆最为车门运动的力矩传递部件，原有结构易变形脱落，通过结构和工艺分析，增加连接板，优化固定点，改进球头连杆结构，提高车门的可靠性。

关键词：球头连杆 连接板 结构优化

作者简介：王茂权（1987），男，工程师

随着中国轨道车辆的速度等级的不断提高，客室车门在设计中考虑低阻力、密封性、美观效果的综合需求多采用塞拉门形式。塞拉门驱动与承载结构的独立性和运动的联动性特点使球头连杆成为了塞拉门的一类关键部件。该部件一旦存在变形、松动，甚至脱落，将导致塞拉门运动受到阻碍卡滞，误报防挤压，无法正常打开或关闭车门，造成车辆晚点，严重影响运营秩序。

概述

球头连杆是塞拉门驱动力传递的典型结构。塞拉门驱动力由电机输出通过驱动小车带动携门架最终实现门扇的运动。

因门扇的重力作用需专门设计承载光轴，与提供驱动力的小车运动轨迹平行但不共线，故采用球头连杆连接驱动小车和携门架。结构如下图。

图1 球头连杆结构图

结构分析

球头连杆通过球头螺栓与驱动小车相连接，车门在运动过程中球头螺栓受拉力和剪力的综合作用，为保证可靠性在连杆头和锁紧螺母上均涂打螺纹紧固胶乐泰243。但在车门在多次运动后，球头连杆出现螺纹松动和连杆变形的情况，造成车门严重故障。原有结构分析发现：

（1）连杆与驱动小车连接位置靠近丝杠部件，丝杠部件上的润滑油脂污染连杆的紧固螺母，导致乐泰紧固胶失效。

（2）连接点处的螺纹杆使用锁紧螺母固定。拆卸维护中，螺纹表面的油脂很难被完全清理，导致涂抹乐泰紧固胶时，乐泰胶与油脂混合后被污染，紧固胶失效。

（3）连接螺栓频繁的受剪力和拉力综合作用易产生疲劳，长期运行造成连杆螺栓受力疲劳断裂。

结构优化

在原有连接结构上增加一个L型过渡板，增大连杆与驱动小车和丝杠部件的距离，避免润滑油脂对紧固螺母污染。

同时原来的球头螺栓连接改为两个M8螺栓连接，使螺栓的受力得到分散，减轻每一个螺栓的负荷，降低了断裂风险，改进结构如下图所示。

图2 改进球头连杆结构图

结论

本文以故障为导向，对塞拉门典型关键部件球头连杆结构充分分析，探究故障原因，优化机械结构，将能够有效避免类似故障的发生，提高车门运行的可靠性。

（1）全新紧固设计，球头螺栓远离丝杠等需要油脂润滑部件，避免油脂对乐泰胶的污染导致的紧固失效；

（2）球头螺栓采用通孔螺栓紧固方式，加入碟型弹簧垫片，保证防松效果；

（3）改进后的结构球头螺栓处的力臂变短，最大程度减小杆件上轴向力带来的附加力矩；

（4）支撑板与滑动小车，由原来的一个球头螺栓连接改为两个M8 螺栓连接，螺栓的受力得到分散，减轻每一个螺栓的负载，且螺栓只受拉应力，原结构球头螺栓仅一个螺栓受力且同时受剪切应力与弯曲应力。

参考文献：

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[2]王群.动车塞拉门有限元分析[D].长安大学学位论文，2015．

[3]陆敏恂，肖庭林．高速列车电动塞拉门设计[J]．现代制造技术与装备2019(2)．

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