CN106347134B

CN106347134B - 一种受电弓

Info

Publication number: CN106347134B
Application number: CN201610862437.5A
Authority: CN
Inventors: 陈明国; 杨瀛瑜; 张彦林; 陈珍宝; 陈敏坚; 冯叶; 孙云嵩; 李军; 孙宁; 周维; 曹秀峰; 王秋红
Original assignee: CRRC Zhuzhou Locomotive Co Ltd
Current assignee: CRRC Zhuzhou Locomotive Co Ltd
Priority date: 2016-09-29
Filing date: 2016-09-29
Publication date: 2018-08-03
Anticipated expiration: 2036-09-29
Also published as: RU2712405C1; WO2018058799A1; CN106347134A

Abstract

本发明公开了一种受电弓，包括底架、下臂杆、上臂杆、拉杆、升降弓驱动装置、弓头，所述弓头包括弓角、弓头转轴、弹性缓冲装置、滑板，上臂杆上端延伸设有连接部，连接部与弓头转轴铰接，弓头转轴与连接部的连接位置距离滑板的长度，小于弓头转轴与弹性缓冲装置的连接处距离滑板的长度；还包括平衡杆系统，平衡杆系统包括与下臂杆上端铰接的第一杆、与上臂杆上端铰接的第二杆、与弓头转轴铰接的第四杆、一端与第二杆的自由端铰接且另一端与第四杆的自由端铰接的第三杆；第一杆的另一端与第二杆的中部铰接。本发明能够降低平衡杆系统受力，降低滑板的空气抬升力，提高结构部件疲劳寿命，并具有受流稳定性高，风阻小的优点。

Description

一种受电弓

技术领域

本发明属于轨道车辆设备,具体涉及一种受电弓。

背景技术

单臂受电弓一般由底架、下臂杆、上臂杆、拉杆、平衡杆、弓头等部件组成。平衡杆起到平衡、支撑作用，使得弓头在升弓过程中与水平面的角度维持不变。

当受电弓升弓，与网线接触受流时，由于车辆具有较大的运行速度，因此受电弓的上臂杆、下臂杆、拉杆、平衡杆等会受到较大的风阻，进而会影响到弓网之间标称接触压力的稳定，导致受流不稳定。所以，在设计制造受电弓时，都希望弓头能保持平稳。

受电弓弓头对整弓受流稳定性起决定性作用，通常为了保证受流质量及运行稳定性，要求受电弓弓头具有质量小、空气动力性能好、结构安全等特点。

目前，轨道交通类车辆，如动车组、干线电力机车及城轨车辆等所用受电弓弓头结构中，以碳滑板数目来区分，主要分为：单碳滑板弓头、双碳滑板弓头及四碳滑板弓头等。在高速运行时，双碳滑板、四碳滑板等多碳滑板弓头质量较大，碳滑板间存在较大空气扰动、空气动力性能较差，燃弧率较高，受流稳定性较差。所以对于高速车辆，一般采用单碳滑板弓头的受电弓。

但现有技术的单碳滑板弓头受自身结构与外部连接方式的限制，存在如下缺陷：

1.弓头转轴一般为一根水平杆，弓头转轴与上臂杆连接，同时两侧也与弹簧盒连接。由于结构布置的关系，要保证弓头转轴与弹簧盒连接，就会造成弓头转轴与上臂杆的连接点离滑板的距离较大，从而导致用于保持弓头垂直的弓头转矩较大，平衡杆受力大，疲劳寿命短。

而且，较大的距离使得空气对滑板的抬升力较大，导致对弹簧盒等部件的作用力大，容易损坏弹簧盒等部件。

2.在受到重大冲击时，上臂杆与弓头连接处的连接销轴易断裂而发生弓头掉落事件，严重影响车辆其他设备安全及车辆周边安全。

3.如图1所示，其平衡杆16为一根直杆，在结构上为二力杆，此二力杆在升降弓过程中对受电弓弓头17起到支撑作用，保证弓头17水平。为了保证弓头17水平，并且平衡杆16与其它部件之间几何参数相配合，使得平衡杆16在设计时均与上臂杆5的轴线错开布置，存在一定夹角。倾斜布置的平衡杆16受到较大的风阻，不利于受电弓在受流时的空气动力性能，尤其是在高速动车组上，对受流稳定性影响较大。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种使用寿命长、安全性高、强度可靠的受电弓。

本发明解决问题的技术方案是：一种受电弓，包括底架、安装在底架上的下臂杆、与下臂杆铰接的上臂杆、一端与上臂杆下端铰接且另一端与底架铰接的拉杆、升降弓驱动装置、以及弓头，所述弓头包括弓角、弓头转轴、连接在弓头转轴两端的弹性缓冲装置、横跨弓头转轴两端的弹性缓冲装置并与弹性缓冲装置固定连接的滑板，上臂杆上端延伸设有连接部，该连接部与弓头转轴铰接，所述弓头转轴与连接部的连接位置距离滑板的长度，小于弓头转轴与弹性缓冲装置的连接处距离滑板的长度；

还包括位于上臂杆正下方的平衡杆系统，该平衡杆系统包括与下臂杆上端铰接的第一杆、与上臂杆上端铰接的第二杆、与弓头转轴铰接的第四杆、一端与第二杆的自由端铰接且另一端与第四杆的自由端铰接的第三杆；

所述第一杆的另一端与第二杆的中部铰接。

上述方案中，将弓头转轴与上臂杆的连接点上移，使得与上臂杆的连接点相对滑板距离缩小，这样可以减小弓头转动轴线与弓头质心之间的距离，从而减小用于保持弓头垂直的弓头转矩，进而降低平衡杆系统的受力，提高平衡杆系统的疲劳寿命。同时，距离缩小还可降低滑板的空气抬升力，从而降低对弹性缓冲装置等部件的作用力，提高结构部件疲劳寿命。

同时，采用多段设计的多连杆的平衡杆系统代替传统的一根直的平衡杆结构，可以使受电弓升降弓过程中弓头转动角度基本维持不变，使受电弓滑板保持水平。

具体的，所述弓头转轴为π形结构，包括中空的中间管、与中间管两端的管壁固定连接的弯弧段，所述弯弧段的两端与弹性缓冲装置连接,所述中间管与连接部连接；

所述中间管与连接部的连接位置距离滑板的长度，小于弯弧段与弹性缓冲装置的连接处距离滑板的长度。。

进一步的，所述第一杆位于上臂杆正下方，第四杆与弓头转轴的铰接位置位于中间管的正中间。

上述方案中，将第一杆隐藏于上臂杆的正下方，在高速行驶过程中，可有效降低风阻。

进一步的，下臂杆与第一杆的铰接点为E，第一杆与第二杆的铰接点为J，上臂杆与第二杆的铰接点为F，第二杆与第三杆的铰接点为G，第三杆与第四杆的铰接点为I，第四杆、连接部与弓头转轴的铰接点为H；

各铰接点之间的长度比例关系为，DE:DF:FH:EJ:FG:GI:HI=159：1882:154:1729.5:80:150:90。

更进一步的，在受电弓升降弓过程中，第四杆保持近似平动，第四杆相对第四杆初始位置的角度偏摆范围为-0.5～0.5度。所谓近似平动是指第四杆运动时保持在一个很小的偏摆角度。

具体的，所述连接部为固定在上臂杆上端且对称设置的一对弯曲部，连接部与上臂杆杆身一起组成Y形结构，弯曲部端部设有带孔连接座，带孔连接座分布于中间管的两端，且两个带孔连接座之间的距离等于中间管的长度，螺栓依次穿过带孔连接座和中间管的内腔，将弯曲部与弓头转轴铰接，中间管可绕螺栓转动。

上述方案中，中间管与上臂杆上端的连接部形成一个三角形结构，从而保证结构的稳定性，有效提高上臂杆与弓头连接后结构的横向刚度。并且，采用一根螺栓贯穿式连接，能够保证足够的结构强度，有效保证部件在发生异物撞击时不会发生脱落。

优选的，所述中间管两端分别压装有工程塑料衬套。采用工程塑料衬套代替以往粉末冶金衬套，解决了该种衬套加工工艺难控制，使用过程中较易破裂的问题。

具体的，所述螺栓与带孔连接座之间通过螺母预紧，限制螺栓自身转动；所述带孔连接座与中间管的两端存在间隙。由于间隙的存在，使得弓头转轴能够绕螺栓灵活转动。

优选的，所述弹性缓冲装置为弹簧盒。

具体的，所述弹性缓冲装置上设有弓角安装板，所述弓角安装于弓角安装板上。

本发明的显著效果是：

1.将弓头转轴与上臂杆的连接点上移，使得与上臂杆的连接点相对滑板距离缩小，可以减小弓头转动轴线与弓头质心之间的距离，从而减小用于保持弓头垂直的弓头转矩，进而降低平衡杆系统受力，提高了平衡杆系统的疲劳寿命。

2.距离缩小还可降低滑板的空气抬升力，从而降低对弹性缓冲装置等部件的作用力，提高结构部件疲劳寿命。

3.中间管与上臂杆上端的连接部形成一个三角形结构，保证结构的稳定性，有效提高上臂杆与弓头连接后结构的横向刚度。并且，采用一根螺栓贯穿式连接，能够保证足够的结构强度，有效保证部件在发生异物撞击时不会发生脱落。

4.第一杆隐藏于上臂杆的正下方，在高速行驶过程中，可有效降低风阻。

5.采用多段设计的多连杆的平衡杆系统代替传统的一根直的平衡杆结构，可以使受电弓升降弓过程中弓头转动角度维持不变，提高了受流稳定性。

6.由于平衡杆系统采用多连杆结构，具有较小的安装空间，因此可以隐藏布置在上臂杆正下方，减小了受电弓的迎风面积，降低了高速运行中的风阻，改善了受电弓的空气动力学性能。

而且由于布置在上臂杆正下方，降低了受电弓在高度运行过程中，被空中异物撞击的概率，提高了受电弓应用的可靠性。

7.由于平衡杆系统的杆件安装在上臂杆与下臂杆之间，均为外置，具有易于检修的特点。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为现有技术受电弓结构图。

图2为本发明单滑板弓头主视图。

图3为本发明单滑板弓头与上臂杆连接后的主视图。

图4为图3中Ⅰ的剖视图。

图5为图3的背面视图。

图6为本发明受电弓立体图。

图7为本发明平衡杆系统简化模型图。

图8为本发明受电弓局部侧视图。

图中：1-滑板，2-弓角，3-弓头转轴，4-弹簧盒,5-上臂杆,6-底架，7-下臂杆,8-第一杆,9-拉杆,10-螺栓,11-工程塑料衬套,12-连接部,13-第二杆,14-第三杆,15-第四杆，16-平衡杆，17-弓头，31-中间管，32-弯弧段, 51-弯曲部,52-带孔连接座。

具体实施方式

如图1～8所示，一种受电弓，包括底架6、安装在底架6上的下臂杆7、与下臂杆7铰接的上臂杆5、一端与上臂杆5下端铰接且另一端与底架6铰接的拉杆9、升降弓驱动装置、以及弓头17，所述弓头17包括弓角2、弓头转轴3、连接在弓头转轴3两端的弹性缓冲装置、横跨弓头转轴3两端的弹性缓冲装置并与弹性缓冲装置固定连接的滑板1。所述弹性缓冲装置优选为弹簧盒4。所述弹簧盒4上设有弓角安装板，所述弓角2安装于弓角安装板上。上臂杆5上端延伸设有连接部12，该连接部12与弓头转轴3铰接。

所述弓头转轴3与连接部12的连接位置距离滑板1的长度，小于弓头转轴3与弹性缓冲装置的连接处距离滑板1的长度。

还包括位于上臂杆5正下方的平衡杆系统，该平衡杆系统包括与下臂杆7上端铰接的第一杆8、与上臂杆5上端铰接的第二杆13、与弓头转轴3铰接的第四杆15、一端与第二杆13的自由端铰接且另一端与第四杆15的自由端铰接的第三杆14。

所述第一杆8的另一端与第二杆13的中部铰接。

一种具体的方案中，所述弓头转轴3为π形结构，包括中空的中间管31、与中间管31两端的管壁固定连接的弯弧段32。所述弯弧段32的两端水平且与弹性缓冲装置连接。所述中间管31与连接部12连接，中间管31与连接部12的连接位置距离滑板1的长度，小于弯弧段32与弹性缓冲装置的连接处距离滑板1的长度。弓角2用于保证受电弓弓头17能够平稳的通过过线岔且保证受电弓与车顶有足够安全距离。滑板1用于在受电弓工作时与接触网接触以进行受流。弹簧盒4内部有弹簧结构，用于缓冲振动冲击。

所述第一杆8位于上臂杆5正下方，第四杆15与弓头转轴3的铰接位置位于中间管31的正中间。

所述连接部12为固定在上臂杆5上端且对称设置的一对弯曲部51，连接部12与上臂杆杆身一起组成Y形结构，弯曲部51端部设有带孔连接座52，带孔连接座52分布于中间管31的两端，且两个带孔连接座52之间的距离等于中间管31的长度，螺栓10依次穿过带孔连接座52和中间管31的内腔，将弯曲部51与弓头转轴3铰接，中间管31可绕螺栓10转动。

所述中间管31两端分别压装有工程塑料衬套11。所述螺栓10与带孔连接座52之间通过螺母预紧，限制螺栓10自身转动；所述带孔连接座52与中间管31的两端存在间隙。

为描述方便，设定下臂杆7与第一杆8的铰接点为E，第一杆8与第二杆13的铰接点为J，上臂杆5与第二杆13的铰接点为F，第二杆13与第三杆14的铰接点为G，第三杆14与第四杆15的铰接点为I，第四杆15、连接部12与弓头转轴3的铰接点为H。一种优选的方案中，各铰接点之间的长度比例关系为，DE:DF:FH:EJ:FG:GI:HI=159：1882:154:1729.5:80:150:90。

在受电弓升降弓过程中，第四杆15保持近似平动，第四杆15相对第四杆初始位置的角度偏摆范围为-0.5～0.5度。

本发明在受电弓结构中，主要用上臂杆5来支撑，用平衡杆系统来调节其平衡和稳定，并保证其不发生较大转动。当受电弓升起时，下臂杆7转动，第一杆8绕铰接点E转动，在第一杆8的推动作用下，第二杆13绕铰接点F转动，进而推动第三杆14转动，第三杆14推动第四杆15做相对于上臂杆5的转动，从而使得弓头17在随着上臂杆5转动的过程中保持水平。

Claims

1.一种受电弓，包括底架（6）、安装在底架（6）上的下臂杆（7）、与下臂杆（7）铰接的上臂杆（5）、一端与上臂杆（5）下端铰接且另一端与底架（6）铰接的拉杆（9）、升降弓驱动装置、以及弓头（17），所述弓头（17）包括弓角（2）、弓头转轴（3）、连接在弓头转轴（3）两端的弹性缓冲装置、横跨弓头转轴（3）两端的弹性缓冲装置并与弹性缓冲装置固定连接的滑板（1），上臂杆（5）上端延伸设有连接部（12），该连接部（12）与弓头转轴（3）铰接，其特征在于：所述弓头转轴（3）与连接部（12）的连接位置距离滑板（1）的长度，小于弓头转轴（3）与弹性缓冲装置的连接处距离滑板（1）的长度；

还包括位于上臂杆（5）正下方的平衡杆系统，该平衡杆系统包括与下臂杆（7）上端铰接的第一杆（8）、与上臂杆（5）上端铰接的第二杆（13）、与弓头转轴（3）铰接的第四杆（15）、一端与第二杆（13）的自由端铰接且另一端与第四杆（15）的自由端铰接的第三杆（14）；

所述第一杆（8）的另一端与第二杆（13）的中部铰接。

2.根据权利要求1所述的受电弓，其特征在于：所述弓头转轴（3）为π形结构，包括中空的中间管（31）、与中间管（31）两端的管壁固定连接的弯弧段（32），所述弯弧段（32）的两端与弹性缓冲装置连接,所述中间管(31)与连接部(12)连接；

所述中间管（31）与连接部（12）的连接位置距离滑板（1）的长度，小于弯弧段（32）与弹性缓冲装置的连接处距离滑板（1）的长度。

3.根据权利要求2所述的受电弓，其特征在于：所述第一杆（8）位于上臂杆（5）正下方，第四杆（15）与弓头转轴（3）的铰接位置位于中间管（31）的正中间。

4.根据权利要求1所述的受电弓，其特征在于：下臂杆（7）与第一杆（8）的铰接点为E，第一杆（8）与第二杆（13）的铰接点为J，上臂杆（5）与第二杆（13）的铰接点为F，第二杆（13）与第三杆（14）的铰接点为G，第三杆（14）与第四杆（15）的铰接点为I，第四杆（15）、连接部（12）与弓头转轴（3）的铰接点为H；

5.根据权利要求1所述的受电弓，其特征在于：在受电弓升降弓过程中，第四杆（15）保持近似平动，第四杆（15）相对第四杆初始位置的角度偏摆范围为-0.5～0.5度。

6.根据权利要求2所述的受电弓，其特征在于：所述连接部（12）为固定在上臂杆（5）上端且对称设置的一对弯曲部（51），连接部（12）与上臂杆杆身一起组成Y形结构，弯曲部（51）端部设有带孔连接座（52），带孔连接座（52）分布于中间管（31）的两端，且两个带孔连接座（52）之间的距离等于中间管（31）的长度，螺栓（10）依次穿过带孔连接座（52）和中间管（31）的内腔，将弯曲部（51）与弓头转轴（3）铰接，中间管（31）可绕螺栓（10）转动。

7.根据权利要求6所述的受电弓，其特征在于：所述中间管（31）两端分别压装有工程塑料衬套（11）。

8.根据权利要求6所述的受电弓，其特征在于：所述螺栓（10）与带孔连接座（52）之间通过螺母预紧，限制螺栓（10）自身转动；所述带孔连接座（52）与中间管（31）的两端存在间隙。

9.根据权利要求1或2所述的受电弓，其特征在于：所述弹性缓冲装置为弹簧盒（4）。

10.根据权利要求1或2所述的受电弓，其特征在于：所述弹性缓冲装置上设有弓角安装板，所述弓角（2）安装于弓角安装板上。