CN104590029B - 电力机车及受电弓 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力机车的受电弓，包括支撑碳滑板(4)的支板(13)，弓头悬挂(5)的主体部分通过第一板簧(15)支撑所述支板(13)的上端部，所述弓头悬挂(5)的主体部分与所述第一板簧(15)铰接，所述支板(13)的下端部与导向杆(14)的一端铰接，所述导向杆(14)的另一端与曲线块(17)的底部铰接，所述曲线块(17)的顶部与所述弓头悬挂(5)的主体部分铰接，所述曲线块(17)的中部与所述弓头悬挂(5)的主体部分之间还设置有第二板簧(16)。该受电弓有效地解决了受电弓不能稳定受流等问题。本发明还公开了一种包括上述受电弓的电力机车。

Description

电力机车及受电弓

技术领域

本发明涉及电力机车技术领域，特别是涉及一种电力机车的受电弓。此外，本发明还涉及一种包括上述受电弓的电力机车。

背景技术

目前，多数干线机车车辆和电动车组上的受电弓采用橡胶扭簧或者拉簧式弓头悬挂的受电弓，比如，和谐1型、和谐2型、和谐3型电力机车。受电弓在运行时，弓网间大部分振动冲击都将通过弓头悬挂吸收缓冲。橡胶扭簧式弓头悬挂的刚度和弹性都不可变，在一个工作过程中，受电弓的弓头悬挂刚度恒定，不能随振动的幅度而做出改变，吸收缓冲力只能线性叠加或衰减；弓网的振动随着使用环境的越来越恶劣，橡胶扭簧式弓头悬挂受到的冲击较大，橡胶扭簧式弓头悬挂不能很好地缓冲吸收弓网的振动冲击，受电弓不能稳定受流。且由于橡胶元件的衰减老化，尤其在环境条件恶劣的线路，老化速度更加显著，使用寿命大幅降低，需要频繁进行调整和检修。而使用拉簧式弓头悬挂的受电弓无法做到较小的弓头归算质量，在高速下同样也不利于受电弓稳定受流。

综上，如何有效地解决受电弓不能稳定受流等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力机车的受电弓，有效地解决了受电弓不能稳定受流等问题；本发明的另一目的是提供一种包括上述受电弓的电力机车。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种电力机车的受电弓，包括支撑碳滑板的支板，弓头悬挂的主体部分通过第一板簧支撑所述支板的上端部，所述弓头悬挂的主体部分与所述第一板簧铰接，所述支板的下端部与导向杆的一端铰接，所述导向杆的另一端与曲线块的底部铰接，所述曲线块的顶部与所述弓头悬挂的主体部分铰接，所述曲线块的中部与所述弓头悬挂的主体部分之间还设置有第二板簧。

优选地，所述导向杆具体为长度能够调节的双头螺杆。

优选地，所述曲线块包括曲线上块和曲线下块，所述曲线上块和曲线下块通过螺栓连接，且所述第二板簧的一端固定于所述曲线上块和曲线下块之间。

优选地，所述第一板簧的中部搭接于所述曲线块的上表面上。

优选地，还包括驱动所述受电弓升降的气囊升弓驱动装置，所述气囊升弓驱动装置的气囊能够驱动所述受电弓升降弓，所述气囊的数量为一个。

优选地，还包括支撑所述弓头悬挂的支撑装置，支撑装置包括固定支撑部和连接部；

所述固定支撑部包括安装于车顶上的绝缘子及安装于所述绝缘子上的底架组装；

所述连接部具体为连接所述底架组装和弓头悬挂的铰链机构，所述弓头悬挂可绕所述铰链机构转动。

优选地，所述铰链机构包括下臂杆、上框架、拉杆及平衡杆，所述下臂杆和拉杆的下端均与底架组装铰接，所述下臂杆和拉杆的上端均与上框架铰接，所述平衡杆的下端与下臂杆铰接，所述上框架和平衡杆的上端均与所述弓头悬挂所在的弓头组装铰接。

优选地，所述铰链机构还包括加强其横向刚度的对角线杆；

所述拉杆和平衡杆的端部均具有调节长度的螺纹，所述平衡杆上安装有自动调整其长度的弹簧减震器。

优选地，还包括阻尼器，所述阻尼器的一端与所述底架组装连接，另一端与所述下臂杆的下端连接。

本发明提供一种电力机车，包括受电弓及安装所述受电弓的车体，所述受电弓具体为上述任一项所述的受电弓。

本发明所提供的电力机车的受电弓，包括支板和弓头悬挂，支板用于支撑碳滑板，弓头悬挂的主体部分与第一板簧铰接，弓头悬挂的主体部分通过第一板簧支撑支板，具体支撑支板的上端部，支板的下端部与导向杆的一端铰接，导向杆的另一端与曲线块的底部铰接，曲线块的顶部与弓头悬挂的主体部分铰接，曲线块的中部与弓头悬挂的主体部分之间还设置有第二板簧。第一板簧和第二板簧构成二级缓冲结构，受电弓与接触网线两个振动子系统通过接触点耦合在一起，相互作用。于受电弓而言，接触网的振动冲击力依次传递至弓头悬挂、铰链机构并被吸收。弓头悬挂主要依靠第一板簧和第二板簧吸收冲击振动。第一板簧和第二板簧的组合结构形式能够使弓头悬挂的刚度和弹性都呈现非线性变化。当受电弓受到幅度较小的振动冲击时，依靠第一板簧的弹性吸收弓网的冲击振动，当受电弓受到幅度较大的振动冲击时，第一板簧和第二板簧同时吸收弓网的冲击振动，保证碳滑板始终贴合接触网线，不产生离线燃弧。电弧会对环境产生影响，会引起干扰并加大碳滑板和接触线的磨耗。因此，二级缓冲弓头悬挂结构能够更好地缓冲吸收弓网的振动冲击，可以提高受电弓碳滑板和接触网线的使用寿命，保证受电弓与接触网有良好的跟随性，使受电弓稳定受流。

本发明还提供一种电力机车，包括受电弓及安装受电弓的车体，该受电弓具体为上述任一种受电弓。由于上述的受电弓具有上述技术效果，具有该受电弓的电力机车也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种具体实施方式所提供的受电弓的结构示意图；

图2为图1中弓头组装的结构示意图；

图3为图1中弓头悬挂的结构示意图；

图4为图1中气囊升弓驱动装置的结构示意图。

附图中标记如下：

1-底架组装、2-下臂杆、3-上框架、4-碳滑板、5-弓头悬挂、6-弓角、7-绝缘子、8-平衡杆、9-气囊升弓驱动装置、10-阻尼器、11-对角线杆、12-拉杆、13-支板、14-导向杆、15-第一板簧、16-第二板簧、17-曲线块、18-钢丝绳、19-驱动支架、20-调整板、21-调整螺钉、22-气囊。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电力机车的受电弓，有效地解决了受电弓不能稳定受流等问题；本发明的另一核心是提供一种包括上述受电弓的电力机车。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1至图3，图1为本发明中一种具体实施方式所提供的受电弓的结构示意图；图2为图1中弓头组装的结构示意图；图3为图1中弓头悬挂的结构示意图。

在一种具体实施方式中，本发明所提供的电力机车的受电弓，受电弓是电力机车获取并传输电流的唯一装置，通过受电弓驱动装置驱动受电弓升弓，驱动装置通常为气囊升弓驱动装置9，实现受电弓的碳滑板4与接触网接触，从接触网获取电流。受电弓包括弓头组装和受电弓主体，弓头组装安装于受电弓主体上，受电弓主体不仅支撑弓头组装，还要驱动弓头组装升降。弓头组装包括支板13和弓头悬挂5，支板13用于支撑碳滑板4，比如，碳滑板4安装于支板13的顶端，碳滑板4与接触网接触，从接触网线上集取电流。一般使用两块碳滑板4，碳滑板4大多采用浸金属碳或纯碳材料。弓头悬挂5的主体部分通过第一板簧15支撑支板13，具体地说，第一板簧15的一端与弓头悬挂5的主体部分铰接，另一端与支板13铰接，具体可以与支板13的上端部铰接，碳滑板4与接触网线相接触，相互作用会产生冲击振动，碳滑板4将振动传递给支板13，支板13与第一板簧15铰接，第一板簧15就会吸收冲击振动。需要说明的是，这里的支板13为柱状，竖直放置，顶端上安装碳滑板4，顶端下部的部分称之为上端部，同理，底端上部的部分称之为下端部。支板13的下端部与导向杆14的一端铰接，导向杆14的另一端与曲线块17的底部铰接，导向杆14为杆状，两端分别与支板13和曲线块17铰接。当碳滑板4与接触网线相接触时产生的冲击振动较大时，第一板簧15吸收部分冲击振动，另一部分冲击振动将传递给支板13，并且这部分冲击振动还会继续传递。支板13与导向杆14铰接，导向杆14可能由于支板13受到的冲击振动而产生转动。曲线块17的底部与导向杆14铰接，曲线块17的顶部与弓头悬挂5的主体部分铰接，曲线块17的安装角度可以调整，通过曲线块17可以调节弓头悬挂5的第一板簧15的刚度，曲线块17的中部与弓头悬挂5的主体部分之间还设置有第二板簧16，第二板簧16将吸收传递过来的冲击振动，使碳滑板4保持水平，与接触网线接触良好，受流稳定。

第一板簧15和第二板簧16构成二级缓冲结构，碳滑板4振动时第一板簧15和第二板簧16能够吸收冲击振动。第一板簧15和第二板簧16组合能够使整个弓头悬挂5的刚度和弹性都呈现非线性变化，当受电弓受到幅度较小的振动冲击时，依靠第一板簧15的弹性吸收弓网的冲击振动，当受电弓受到幅度较大的振动冲击时，第一板簧15和第二板簧16同时吸收弓网的冲击振动，保证碳滑板14始终贴合接触网线，不产生离线燃弧。电弧会对环境产生影响，会引起干扰并加大碳滑板14和接触线的磨耗。因此，二级缓冲结构能够更好地缓冲吸收弓网的振动冲击，可以提高受电弓碳滑板14和接触网线的使用寿命，保证受电弓与接触网有良好的跟随性，使受电弓稳定受流。

上述受电弓仅是一种优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要做出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式，导向杆14具体为长度能够调节的双头螺杆。当碳滑板4与接触网线相接触时产生的冲击振动较大时，部分冲击振动将传递给支板13，支板13与导向杆14铰接，导向杆14受到冲击振动可能产生转动，导向杆14可能水平也可能倾斜，导向杆14的位置可能发生变化。当导向杆14转动后，支板13将会倾斜，支板13上的碳滑板4就会倾斜，不能处于水平方向，不能与接触网线很好地接触，受流不稳定。为了使碳滑板4保持水平，导向杆14的长度可以调节，保持导向杆14与支板13铰接的位置不变。导向杆14具体可以为双头螺杆，导向杆14的长度可通过自身的双头螺杆进行调节，以保证碳滑板4接触面的水平度。

为了进一步优化上述技术方案，曲线块17包括曲线上块和曲线下块，曲线上块和曲线下块通过螺栓连接，且第二板簧16的一端固定于曲线上块和曲线下块之间。曲线上块与弓头悬挂5的主体部分铰接，曲线下块与导向杆14铰接，曲线上块和曲线下块通过螺栓连接。螺栓的螺栓杆依次穿过曲线上块的底部、弓头悬挂5的主体部分的下表面和曲线下块的顶部且通过螺母固定连接。曲线块17的安装角度可调，具体的说是曲线上块的安装角度可以调整。第二板簧16的一端固定于曲线上块和曲线下块之间，第二板簧16上也有螺栓孔，通过螺栓连接固定，第二板簧16也将吸收冲击振动，使碳滑板4保持水平，与接触网线接触良好，受流稳定。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对受电弓进行若干改变，第一板簧15的中部搭接于曲线块17的上表面上。第一板簧15的一端与弓头悬挂5的主体部分铰接，另一端与支板13铰接，两个连接部之间的中部可以搭接于曲线块17的上表面上，曲线块17不仅可以支撑第一板簧15，降低第一板簧15的振动幅度；曲线块17与第一板簧15接触，第一板簧15还会吸收传递到曲线块17的部分冲击振动。当然，第一板簧15的中部不局限于搭接于曲线块17的上表面上，也可以固定在曲线块17的上表面上，具体采用何种方式连接，可以根据具体使用情况而定，由于可能实现的方式较多，这里不做一一赘述。

除了二级板簧缓冲装置以外，本发明所提供的另一创造性思想在于，根据弓头悬挂5的结构特点，弓头悬挂5两端对称，并且两端都安装碳滑板4，相应地在弓头悬挂5两侧都设置二级板簧缓冲装置，并且两侧对称分布，使受电弓的受力更加均匀平衡。弓头悬挂5的主体部分具体为盒体，第一板簧15和第二板簧16均安装于盒体中，此时第一板簧15和第二板簧16不暴露在外面，可以避免第一板簧15和第二板簧16受到外界干扰，也可以使第一板簧15和第二板簧16保持干净。盒体的两端敞开，第一板簧15和第二板簧16的端部可以伸出盒体，第一板簧15的端部伸出弓头悬挂5的盒体且与支板13连接，具体地说为铰接。

请参考图4，图4为图1中气囊升弓驱动装置的结构示意图。

需要特别指出的是，本发明所提供的受电弓不应被限制于此种情形，还包括驱动受电弓升降的气囊升弓驱动装置9，气囊升弓驱动装置9的气囊22能够驱动受电弓升降弓，气囊22的数量为一个。气囊升弓驱动装置9驱动弓头组装升降，气囊升弓驱动装置9为最常见的驱动装置，还可能是弹簧升弓驱动装置，驱动受电弓的碳滑板4与接触网接触，使受电弓从接触网获取电流。气囊升弓驱动装置9包括气囊22及与气囊22相连的驱动支架19，气囊22可以为特殊橡胶材料制作，也可以为其它适宜的材料制作，内部安装有一套铰链机构。气囊22两端安装有使其保持密封的盖板，盖板的一端与底架组装1铰接，另一端固定于驱动支架19上。气囊升弓驱动装置9还包括钢丝绳18、调整板20及调整螺钉21，调整板20安装在铰链机构的下臂杆2上且其角度可通过调整螺钉21调节，从而获得更好的升降弓静态接触压力曲线。钢丝绳18的一端固定在驱动支架19上，另一端固定在下臂杆2上，钢丝绳18绕过调整板20，通过调整板20钢丝绳18能够带动下臂杆2转动，配合对称布置的两根钢丝绳18使气囊22的运动方向保持直线，当然钢丝绳18也可以不对称分布，数量可以为多根。当气囊22供气时，气囊22膨胀，推动驱动支架19，带动钢丝绳18经过调整板20将力传递给下臂杆2，拉拽下臂杆2使其相对于底架组装1发生转动，从而实现整个受电弓的升弓操作，气囊22排气后则靠自重降弓。气囊22的数量为一个，在升弓钢丝绳18断裂的情况下，一个气囊22可以阻止受电弓升起，受电弓与接触网不会接触，使故障导向安全。

在上述具体实施方式的基础上，本领域技术人员可以根据具体场合的不同，对受电弓进行若干改变，还包括支撑弓头悬挂5的支撑装置，支撑装置包括固定支撑部和连接部；固定支撑部包括安装于车顶上的绝缘子7及安装于绝缘子7上的底架组装1；连接部具体为连接底架组装1和弓头悬挂5的铰链机构，弓头悬挂5可绕铰链机构转动。绝缘子7安装在受电弓底架组装1上的三个支座和车顶安装座上，可以使受电弓与车顶绝缘隔离。底架组装1安装于绝缘子7上，底架组装1由型材组焊而成，具体的可以为钢材组焊。底架组装1是整个受电弓的基座部分，通过绝缘子7固定在车顶上。铰链机构将连接底架组装1和弓头组装连接起来，一般铰链机构与连接底架组装1和弓头组装的连接方式为柔性连接。通常弓头组装通过弓头悬挂5与铰链机构铰接且可绕铰链机构转动。

显然，在这种思想的指导下，本领域的技术人员可以根据具体场合的不同对上述具体实施方式中的铰链机构进行若干改变，铰链机构包括下臂杆2、上框架3、拉杆12及平衡杆8，下臂杆2和拉杆12的下端均与底架组装1铰接，下臂杆2和拉杆12的上端均与上框架3铰接，组成一个平面四连杆机构。平衡杆8的下端与下臂杆2铰接，上框架3和平衡杆8的上端均与弓头悬挂5所在的弓头组装铰接，组成另一个平面四连杆机构。弓头组装包括碳滑板4、弓头悬挂5和弓角6，一般弓角6设计成带有一定弧度的弯角形式，可以采用环氧树脂绝缘材料，碳滑板4和弓角6的轮廓可以具有设定弧度，防止受电弓发生钻网、挂弓等现象。下臂杆2可以采用钢管焊接而成，具体可以为工字型结构。上框架3可以采用铝合金管焊接而成，减轻受电弓的整体质量。上框架3还包括对角线杆11，可以加强其横向刚度。拉杆12可以采用铝合金棒组装而成，两端通过万向轴承与底架和上框架3铰接，减少受电弓的内摩擦力。平衡杆8可以采用铝合金管焊接而成，并且平衡杆8上可以安装弹簧减震器，在受电弓运行中，弹簧减震器可以保证平衡杆8长度自动调整，使弓头适应变化的接触网线坡度。拉杆12和平衡杆8的端部均具有螺纹，可以调节自身的长度，对受电弓的四杆机构参数进行微调，从而获得更好的受电弓静态接触压力曲线，保证受电弓稳定受流。

本发明所提供的受电弓，在其它部件不改变的情况下，还包括阻尼器10，阻尼器10的一端与底架连接，另一端与下臂杆2的下端连接。一般阻尼器10设计为压缩过程阻尼小，拉伸的行程阻尼逐渐增加。比如，当受电弓升弓时，阻尼器10被压缩，此时阻尼很小，可以忽略不计。当受电弓降弓时，系统阻尼器10被拉伸，此时阻尼逐渐增大，在受电弓快要处于降弓位置时阻尼器10拉伸的行程阻尼最大，阻尼器10可避免受电弓快速降弓对车顶造成冲击。

基于上述实施例中提供的受电弓，本发明还提供了一种电力机车，该电力机车包括受电弓及安装受电弓的车体，其中受电弓为上述实施例中任意一种受电弓。由于该电力机车采用了上述实施例中的受电弓，所以该电力机车的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种电力机车的受电弓，包括支撑碳滑板(4)的支板(13)，弓头悬挂(5)的主体部分通过第一板簧(15)支撑所述支板(13)的上端部，其特征在于，所述弓头悬挂(5)的主体部分与所述第一板簧(15)铰接，所述支板(13)的下端部与导向杆(14)的一端铰接，所述导向杆(14)的另一端与曲线块(17)的底部铰接，所述曲线块(17)的顶部与所述弓头悬挂(5)的主体部分铰接，所述曲线块(17)的中部与所述弓头悬挂(5)的主体部分之间还设置有第二板簧(16)。

2.根据权利要求1所述的受电弓，其特征在于，所述导向杆(14)具体为长度能够调节的双头螺杆。

3.根据权利要求1所述的受电弓，其特征在于，所述曲线块(17)包括曲线上块和曲线下块，所述曲线上块和曲线下块通过螺栓连接，且所述第二板簧(16)的一端固定于所述曲线上块和曲线下块之间。

4.根据权利要求1所述的受电弓，其特征在于，所述第一板簧(15)的中部搭接于所述曲线块(17)的上表面上。

5.根据权利要求1所述的受电弓，其特征在于，还包括驱动所述受电弓升降的气囊升弓驱动装置(9)，所述气囊升弓驱动装置(9)的气囊(22)能够驱动所述受电弓升降弓，所述气囊(22)的数量为一个。

6.根据权利要求5所述的受电弓，其特征在于，还包括支撑所述弓头悬挂(5)的支撑装置，支撑装置包括固定支撑部和连接部；

所述固定支撑部包括安装于车顶上的绝缘子(7)及安装于所述绝缘子(7)上的底架组装(1)；

所述连接部具体为连接所述底架组装(1)和弓头悬挂的铰链机构，所述弓头悬挂(5)可绕所述铰链机构转动。

7.根据权利要求6所述的受电弓，其特征在于，所述铰链机构包括下臂杆(2)、上框架(3)、拉杆(12)及平衡杆(8)，所述下臂杆(2)和拉杆(12)的下端均与底架组装(1)铰接，所述下臂杆(2)和拉杆(12)的上端均与上框架(3)铰接，所述平衡杆(8)的下端与下臂杆(2)铰接，所述上框架(3)和平衡杆(8)的上端均与所述弓头悬挂(5)所在的弓头组装铰接。

8.根据权利要求7所述的受电弓，其特征在于，所述铰链机构还包括加强其横向刚度的对角线杆(11)；

所述拉杆(12)和平衡杆(8)的端部均具有调节长度的螺纹，所述平衡杆(8)上安装有自动调整其长度的弹簧减震器。

9.根据权利要求7所述的受电弓，其特征在于，还包括阻尼器(10)，所述阻尼器(10)的一端与所述底架组装连接，另一端与所述下臂杆(2)的下端连接。

10.一种电力机车，包括受电弓及安装所述受电弓的车体，其特征在于，所述受电弓具体为权利要求1至9任一项所述的受电弓。