CN107187321B - 触电机械臂、含该机械臂的集电杆及含该集电杆的车辆 - Google Patents

触电机械臂、含该机械臂的集电杆及含该集电杆的车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种触电机械臂，其包括壳体、设置在壳体上的触电装置以及横向调整装置。所述触电装置包括螺旋杆以及驱动螺旋杆转动的电机；所述螺旋杆上设置有接触钩组；所述接触钩组包括两个对称设置的接触钩；所述接触钩包括与螺旋杆连接的螺旋离合器、设置在螺旋离合器上的连接杆以及与连接杆铰连的接触钩体，所述连接杆和接触钩体的铰连处设置有限制接触钩体转动的限位扭簧。本发明同时提供包含该触电机械臂的集电杆以及包含该集电杆的车辆，可实现高速行驶状态下的触电及脱离。

Description

触电机械臂、含该机械臂的集电杆及含该集电杆的车辆
技术领域
本发明涉及一种触电机械臂、含该机械臂的集电杆及含该集电杆的车辆。
背景技术
传统的高速公路、国道、省道、城乡公路功能单一，其弊端是仅限于自带燃料的车辆行驶，不能给予车辆补充能源，城内无轨电车也仅限于公交专线。
现有的无轨电车使用的电力一般是通过架空电缆，经车上的集电杆取得。无轨电车因为使用的轮胎是绝缘体，不像有轨电车可使用路轨完成电路；故此需要使用一对架空电缆及集电杆。
现有集电杆大多只能通过手动或半自动的方式实现与架空电缆的接触和脱离，只限于车辆在短程、低速的条件下使用。在长途及高速的行驶条件下，特别是需要高速超车的情况下，现有的集电杆便会出现问题，无法实现与架空电缆的接通和脱离。
发明内容
本发明的目的是提供一种可实现高速触电及脱离的触电机械臂，同时提供包含该触电机械臂的集电杆以及包含该集电杆的车辆。
本发明采用如下技术方案：
一种触电机械臂，其包括壳体、设置在壳体上的触电装置以及横向调整装置。
进一步的，所述触电装置包括螺旋杆以及驱动螺旋杆转动的电机；所述螺旋杆上设置有接触钩组；所述接触钩组包括两个对称设置的接触钩；所述接触钩包括与螺旋杆连接的螺旋离合器、设置在螺旋离合器上的连接杆以及与连接杆铰连的接触钩体，所述连接杆和接触钩体的铰连处设置有限制接触钩体转动的限位扭簧。
进一步的，所述接触钩组为两组。
进一步的，所述横向调整装置包括与壳体两端固定连接的导动杆以及滑动设置在导动杆上的第一支撑杆和第二支撑杆；所述第一支撑杆和第二支撑杆平行设置且通过第一拉簧和第二拉簧分别与壳体的两端连接。
进一步的，所述第一支撑杆通过套置在导动杆上的第一滑块与导动杆滑动连接，所述第一拉簧的一端与壳体的左端固定连接，另一端与第一滑块固定连接。
进一步的，所述第二支撑杆通过套置在导动杆上的第二滑块与导动杆滑动连接，所述第二拉簧的一端与壳体的右端固定连接，另一端与第二滑块固定连接。
一种集电杆，其包括底盘、与底盘转动连接的随动盘、竖向调整装置以及上述触电机械臂；所述竖向调整装置包括平行设置的第一竖向调整装置以及第二竖向调整装置；所述第一竖向调整装置与第一支撑杆铰连，所述第二竖向调整装置与第二支撑杆铰连。
进一步的，所述第一竖向调整装置和第二竖向调整装置均包括举升杆、举升推杆和调整推杆；所述举升杆的一端与随动盘铰连；所述举升推杆和调整推杆分别设置在举升杆的上下两侧；所述举升推杆的一端与举升杆铰连，另一端与随动盘铰连；所述调整推杆一端与举升杆铰连，另一端与壳体的底部铰连；所述第一竖向调整装置的调整杆和第二竖向调整装置的举升杆顶部分别铰连第一支撑杆和第二支撑杆。
一种车辆，其包含上述集电杆；所述车辆顶部与底盘固定连接。
进一步的，所述车辆为电车、双能源电车或农用机械。
本发明的有益效果在于：本发明是在现有的无轨电车技术上做出改进，使无轨电车及双源电车更具有实用性。车辆可以在线路下通过本发明装置实现自由转换车道，包括任何方式（超车、逆行）的通行，本发明装置可以很方便的接入和收起，实现在十字路口形成互通。
附图说明
图1触电机械臂的触电准备状态示意图。
图2触电机械臂的行驶触电状态示意图。
图3触电机械臂的超车脱离状态示意图。
图4集电杆的结构示意图。
图5车辆行驶状态时电流流向示意图。
图6农田供电网络示意图。
其中，1壳体、2螺旋杆、3电机、4螺旋离合器、5连接杆、6接触钩体、7限位扭簧、8导动杆、9第一支撑杆、10第二支撑杆、11第一拉簧、12第二拉簧、13第一滑块、14第二滑块、15底盘、16随动盘、17举升杆、18举升推杆、19电网线缆、20调整推杆、21驱动电机、22集电器。
具体实施方式
结合图1~4所示，一种触电机械臂，其包括壳体1、设置在壳体1上的触电装置以及横向调整装置。
所述触电装置包括螺旋杆2以及驱动螺旋杆2转动的电机3；所述螺旋杆2上设置有接触钩组；所述接触钩组包括两个对称设置的接触钩；所述接触钩包括与螺旋杆2连接的螺旋离合器4、设置在螺旋离合器4上的连接杆5以及与连接杆5铰连的接触钩体6，所述连接杆5和接触钩体6的铰连处设置有限制接触钩体6转动的限位扭簧7。所述接触钩组为两组。形成闭合回路。
所述电机固定在壳体上，电机的输出轴与螺旋杆传动连接，螺旋杆的另一端通过轴承与壳体固定。连接杆设置在螺旋离合器上，螺旋离合器为现有技术，通过螺旋离合器的离合作用，可以实现螺旋杆带动连接杆移动或静止，每组接触钩组的两个接触钩可以相对运动或相反运动，从而实现对接触电缆的环抱接触和脱离。
所述横向调整装置包括与壳体1两端固定连接的导动杆8以及滑动设置在导动杆8上的第一支撑杆9和第二支撑杆10；所述第一支撑杆9和第二支撑杆10平行设置且通过第一拉簧11和第二拉簧12分别与壳体1的两端连接。
所述第一支撑杆9通过套置在导动杆8上的第一滑块13与导动杆8滑动连接，所述第一拉簧11的一端与壳体1的左端固定连接，另一端与第一滑块13固定连接。
所述第二支撑杆10通过套置在导动杆8上的第二滑块14与导动杆8滑动连接，所述第二拉簧12的一端与壳体1的右端固定连接，另一端与第二滑块14固定连接。
电机带动螺旋杆旋转，使之能够带动螺旋杆及接触钩进行横向运动，捕捉触电网的正负极。第一拉簧和第二拉簧在左右两侧拉住第一支撑杆和第二支撑杆，使支撑杆在行驶及超车时左右变换复位。当车辆偏离触电网一定极限时，接触钩带动限位扭簧自动脱离触电网。
一种集电杆，其包括底盘15、与底盘15转动连接的随动盘16、竖向调整装置以及如权利要求6所述的触电机械臂；所述竖向调整装置包括平行设置的第一竖向调整装置以及第二竖向调整装置；所述第一竖向调整装置与第一支撑杆9铰连，所述第二竖向调整装置与第二支撑杆10铰连。
所述第一竖向调整装置和第二竖向调整装置均包括举升杆17、举升推杆18和调整推杆20；所述举升杆17的一端与随动盘16铰连；所述举升推杆18和调整推杆20分别设置在举升杆17的上下两侧；所述举升推杆18的一端与举升杆17铰连，另一端与随动盘16铰连；所述调整推杆20一端与举升杆17铰连，另一端与壳体1的底部铰连；所述第一竖向调整装置的调整杆和第二竖向调整装置的举升杆17顶部分别铰连第一支撑杆9和第二支撑杆10。
所述举升推杆和调整推杆可以是电动推杆也可以是液压推杆，随动盘安装在车辆顶部并与电源线连接，随动盘根据车辆的行驶方向随时转动调整。举升杆被举升推杆所推动来实现上升及下降。调整杆推动机械臂壳体，调整触电角度及方向。电源线置于机械臂壳内，从举升杆、支撑杆、转轴及随动盘孔中穿过。
一种车辆，其包含上述集电杆；所述车辆顶部与底盘15固定连接。所述车辆可以但不限于电车、双能源电车或农用机械。
车辆的车顶带有集电杆，触线正、负线距与车辆机械臂宽比为1:2，机械臂为车内按触控制，可自由升降，超车时机械臂缩回脱离触电网，超车完毕后机械臂展开接通触电网。
电车整流站从所在地区高压输配电线网获得交流电源并转变为双源电车所需要600伏直流电，然后经过馈电网把直流电流电输送到触电网，双源电车再利用它的集电杆接触线缆而取得电能供给它的主电机及电容器。
如图5所示，电车的直流电流途径和实现方法均为现有技术，具体包括：整流站→正馈线→正触线→电车主电机、电容器→负触线→负馈线→整流站。因此双源电车得以驱动并沿着架设好的触行驶在电车路线上并能使双源电车自带电容器获得电能补充。
整流站选址应接近负荷中心，馈电距离以1.0-2.5km为宜，供电最大半径不应超过3.5km。馈电距离应根据负荷大小、触线网的划分和馈线网的配置综合考虑，保证系统整体的可靠性和技术经济的合理性。每座整流站应有两个独立电源供电。
本发明不但解决了双源机动车长途补电的后顾之忧且节能、环保。据公安部交管局统计，随着我国汽车市场潜力持续释放，汽车保有量持续快速增长，仅2016年上半年汽车保有量就净增1135万辆。截至6月底，全国机动车保有量达2.85亿辆，其中汽车1.84亿辆；需要2.9亿吨的成品油消耗量。这当中不但有极大的燃油供应危机，还会产生多少尾气，是和整个节能减排目标不相吻合的。
2015年，全国机动车排放污染物初步核算为4532.2万吨，比2014年削减0.3%，其中氮氧化物（NOx）584.9万吨，碳氢化合物（HC）430.2万吨，一氧化碳（CO）3461.1万吨，颗粒物（PM）56.0万吨。汽车是机动车污染物排放总量的主要贡献者，其排放的NOx和PM超过90%，HC和CO超过80%。按车型分类，全国货车排放的NOx和PM明显高于客车，其中重型货车是主要贡献者；而客车CO和HC排放量则明显高于货车。
若全国有10%的机动车应用本发明，那将对于我国的节能减排计划将起到不可估量的作用，另外从车主个人经济上计算也将为主节约一笔不小的开支，按2.0排量的小汽车计算，每公里燃油消费达到为0.6元左右，而运用电能其运行成本则将减缩到0.09元左右。本发明在利国的同时也在利民，一举两得！
本发明所述触电机械臂和集电杆还可以用于农用机械中。
传统的农田作业功能单一，其弊端是仅限于自带燃料的农业机械。而电动农田作业机械自1834年问世以来就没有多大发展，到2017年为止最新型的概念电动拖拉机也仅仅只能行驶50km，这距真正的投入农田作业还有巨大的距离。
本发明针对农田作业无法运用电存在的问题，提供一种农业机械电能供给系统设计，包括每5.4（最大）万亩设一固定整流站置于中央位置，并行连接架空触线网，连接高压电网至整流站，如图6所示。农业机械利用触电机械臂和集电杆连接触电网获得电能驱动行走完成移动作业。机械臂为行走移动作业的农田机械内按触控制，可自由升降，换行、换地块时机械臂缩回脱离触电网，换行换地块完毕后机械臂展开接通触电网。
“民以食为天”。农业，作为一个“安民心，定天下”的战略性产业，一直是人类抵御自然威胁和赖以生存的根本。如果农业生产长期滞后不前，定会影响中国经济的发展和社会的稳定性。因此，做好农业生产工作，无论是在经济落后的旧中国，还是在国民经济不断发展的新中国都有着十分重要的战略意义。随着农业人口的转移，农业劳动力不断减少的情况下，推广农业机械化生产，是提高工作效率，解决农用地不足，增加农产品产量的有效手段。
自“九·五”期间，我国农业机械化水平逐年提高7％以上，农机产业资产稳中有升。1996年全国农机总动力比1995年增长7.56％，1999年全国农机总动力达4.89亿kW，比1998年增长8.7％，农机固定净资产达2641亿元，比 1998年增长11.4％。据统计，随着农机装备水平的提高，全国机械化作业水平也进一步提高，1999年全国机耕面积达6200万hm2，机播面积 4000万hm2，机收面积2500万hm2，机耕、机播、机收水平分别达65％、26％、16％。随着农业劳动力的革新我国农业机械的使用量肯定会呈倍数增长，农业机械的数量会远远超过汽车的数量。
然而在推进农业机械化的进程，随着农业机械的大量、广泛使用在推动我国农业机械化发展大大提高农业生产效率的同时，“农业机械污染”日益突出，引起一些有识之士的关注。
由于不同类型农业机械的大量、广泛使用，势必会对我国的生态环境造成污染。95%以上的农业机械配套动力是柴油机。内燃机型虽然高效但非常容带来环境污染。而我国仍以十小型农业机械为主，存在生产率低、耗油量大、排污量大等弊端。尤其是老旧机械自身构造的缺陷问题导致农业机械对土壤、水源、大气的污染日益严重，且逐年增高。
农业机械常用的液压油、润滑油、柴油、汽油等由于使用不当保管不善等原因会导致漏油问题。据了解，农村每5台柴油机就会有1台柴油机存在漏油问题，浪费了将近20%的资源。农业机械的漏油、废油渗入地表和土壤，会对土壤造成严重污染，农业机械在维修保养时对水源污染也是与农业可持续发展和绿色发展是相背离的。农业机槭在作业过程中排出大量尾气，据污染源普查农业机械主要的4种污染物分别是氮氧化合物、颗粒物、碳氢化合物、一氧化碳，这4种污染物的排放量与机动下进行比较的结果显示：农业机械的单机排放量分别是机动车的2倍、1.5倍、1倍和0.5倍。由此可知农业机械污染物的排放量远高于机动车的污染物排放量。
在这种历史背景下，本着“农业可持续发展和绿色发展”的思想与响应国家的“节能减排”计划及国家“大农业”的思想，本发明应运而生，若全国有10%的农田作业应用本发明，那将对于我国的节能减排计划将起到不可估量的作用，另外从农户个人经济上计算也将节约一笔不小的开支，以35马力的拖拉机计算，每工作1小时耗柴油7L，费用约44元左右，而运用电能则每小时为25.7度，其农田作业成本则将减缩到9.5元左右。本发明在利国的同时也在利民，一举两得。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，但并不限于此，本领域的技术人员很容易根据上述实施例领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种触电机械臂，其特征在于，其包括壳体(1)、设置在壳体(1)上的触电装置以及横向调整装置；
所述触电装置包括螺旋杆(2)以及驱动螺旋杆(2)转动的电机(3)；所述螺旋杆(2)上设置有接触钩组；所述接触钩组包括两个对称设置的接触钩；所述接触钩包括与螺旋杆(2)连接的螺旋离合器(4)、设置在螺旋离合器(4)上的连接杆(5)以及与连接杆(5)铰连的接触钩体(6)，所述连接杆(5)和接触钩体(6)的铰连处设置有限制接触钩体(6)转动的限位扭簧(7)；
所述电机(3)固定在壳体(1)上，电机(3)的输出轴与螺旋杆(2)传动连接，螺旋杆(2)的另一端通过轴承与壳体(1)固定；
所述接触钩组为两组；
所述横向调整装置包括与壳体(1)两端固定连接的导动杆(8)以及滑动设置在导动杆(8)上的第一支撑杆(9)和第二支撑杆(10)；所述第一支撑杆(9)和第二支撑杆(10)平行设置且通过第一拉簧(11)和第二拉簧(12)分别与壳体(1)的两端连接；
所述第一支撑杆(9)通过套置在导动杆(8)上的第一滑块(13)与导动杆(8)滑动连接，所述第一拉簧(11)的一端与壳体(1)的左端固定连接，另一端与第一滑块(13)固定连接；所述第二支撑杆(10)通过套置在导动杆(8)上的第二滑块(14)与导动杆(8)滑动连接，所述第二拉簧(12)的一端与壳体(1)的右端固定连接，另一端与第二滑块(14)固定连接。
2.一种集电杆，其特征在于，其包括底盘(15)、与底盘(15)转动连接的随动盘(16)、竖向调整装置以及如权利要求1所述的触电机械臂；所述竖向调整装置包括平行设置的第一竖向调整装置以及第二竖向调整装置；所述第一竖向调整装置与第一支撑杆(9)铰连，所述第二竖向调整装置与第二支撑杆(10)铰连；所述第一竖向调整装置和第二竖向调整装置均包括举升杆(17)、举升推杆(18)和调整推杆(20)；所述举升杆(17)的一端与随动盘(16)铰连；所述举升推杆(18)和调整推杆(20)分别设置在举升杆(17)的上下两侧；所述举升推杆(18)的一端与举升杆(17)铰连，另一端与随动盘(16)铰连；所述调整推杆(20)一端与举升杆(17)铰连，另一端与壳体(1)的底部铰连；所述第一竖向调整装置的调整杆和第二竖向调整装置的举升杆(17)顶部分别铰连第一支撑杆(9)和第二支撑杆(10)。
3.一种车辆，其特征在于，其包含权利要求2所述集电杆；所述车辆顶部与底盘(15)固定连接；所述车辆是电车、双能源电车或农用机械。
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