CN107791847B - 一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，包括固定设置在铝托上的主碳条，其特征在于，主碳条上表面沿长度方向上设置有嵌入槽，嵌入槽内嵌入固定设置有金属条，金属条上端表面和主碳条上端表面齐平共同构成接触受电面。本发明具有能够提高主碳条导电性能，且具有工艺简单，加工便捷且安全，产品质量稳定可靠等优点。

Description

一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构

技术领域

本发明涉及机车受电弓碳滑板技术领域；特别是涉及一种受电弓碳滑板主碳条结构。

背景技术

电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。我国现有高速列车多是通过受电弓碳滑板从路网导线上获取电能，驱动牵引电机运行来带动列车行驶。现有碳滑板的结构一般包括长条状并呈弓形的铝托和固定设置于铝托上方的主碳条，主碳条上表面为接触受电面，工作时用于和路网导线接触并取下电流。故主碳条的导电性能和耐摩擦性能均为非常重要的性能参数。

再早以前碳滑板主碳条的结构主要为纯碳材料的主碳条，但导电和耐摩擦性能较差。为了提高导电集电性能和耐摩擦能力，目前常规的碳滑板主碳条主要为浸金属主碳条结构。浸金属主碳条结构是采用将纯碳的碳条放入到高温金属液中，经高压处理将金属液浸入到碳条内得到。这样依靠浸入碳条的金属液提高其导电集电性能，同时提高其耐磨性能，延长使用寿命。

但这种浸金属式主碳条结构仍然存在以下缺陷：工艺难度较大且危险性较高，加工成本较高，金属液浸入不均匀导致产品质量稳定性和可控性较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：怎样得到一种能够提高主碳条导电性能，且工艺简单，加工便捷且安全，产品质量稳定可靠的嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，包括固定设置在铝托上的主碳条，其特征在于，主碳条上表面沿长度方向上设置有嵌入槽，嵌入槽内嵌入固定设置有金属条，金属条上端表面和主碳条上端表面齐平共同构成接触受电面。

这样，采样嵌入金属条的方式代替了浸金属的工艺，由于嵌入的金属条表面和主碳条上端表面共同构成接触受电面，所以金属条同样能够提高主碳条导电性能并提高其耐磨性能。同时导电性能比浸金属的工艺方式相比，稳定性和可控性更高，生产工艺更简单且安全性更高。

作为优化，所述嵌入槽在厚度方向上为通槽，金属条下表面和主碳条下表面位于同一高度。这样，可以更好地依靠嵌入的金属条提高导电性能。

作为优化，所述金属条为铜材料得到。这样具有成本低廉，利于制造，铜材料表面滑动性好，导电效果好等优点。

作为优化，所述金属条为在宽度方向上等宽的金属条，且宽度为0.5-5毫米。该尺寸如果过小难以起到较好的导电效果，如果过大则导致摩擦力过大容易导致网路导线受损。具体实施时，更优的宽度尺寸范围为选择为1-3毫米，可以更好地兼顾提高导电效果和不影响接触受电面和网路导线的滑动接触效果的优点。

作为优化，所述金属条在宽度方向上为沿中心对称设置的两条。这样，可以更好地提高导电效果并防止网路导线受损。

作为优化，所述主碳条下端沿长度方向设置有气管，气管的两端向下穿过铝托形成气管接口并用于连接气压检测装置，气管外表面上沿长度方向间隔设置有环切形成的深度小于气管厚度的环切口；所述金属条在长度方向上为分段式结构，每段金属条之间留有间隙，相邻金属条之间的间隙位置和气管上环切口位置对应一致。

这样，设置的气管和气压检测装置连同受电弓升降装置一起构成受电弓安全保护系统，使得当受电弓使用过程中，如果遇到障碍撞击等情况时，主碳条和网络导线接触处受力情况突然增大，会导致气管从环切口处断开泄气，然后气压检测装置检测到气压降低后，就控制受电弓及时下降实现保护。但现有的受电弓安全保护系统，由于主碳条为金属液浸入式结构，金属液浸入效果难以精确控制，常常由于金属液浸入不均匀，导致主碳条表面硬度不一致。这样受撞击位置为主碳条表面硬度较高位置时，就常常会导致主碳条无法裂开而使得气管无法及时泄气，导致不能实现降弓保护，而硬度较差的地方也可能出现常规振动情况下既已泄气的情形，影响列车正常运行。而采用了上述结构改进后，可以使得每段金属条之间的缝隙里端到对应气管上环切口位置之间的距离和材质保持一致，精确地确保主碳条长度方向上任一位置的撞击保护效果达到要求，使得受撞击力量大于预设值时，撞击位置对应的气管环切口以及环切口到对应金属条间隙之间的主碳条能够裂开向外泄气，实现降弓保护，提高安全性。

作为优选，一条金属条由68段金属条构成，每段金属条长度为3cm长。

这样，金属条之间的缝隙数量和气管环切口数量对应一致，能够很好地保证撞击泄气效果。

作为优化，主碳条下表面中部沿长度方向设置有向上的凹槽，所述气管密封埋设在凹槽内。这样可以方便气管的设置。

进一步地，所述主碳条上表面设置有一层油膜层。这样，可以更好地降低摩擦摩擦，提高滑动效果。

进一步地，所述油膜层采用以下方式得到：采用碳粉掺入沥青材料混合均匀并压制得到主碳条，主碳条成型后，放入到机油内煮沸后在48-72℃内保温停留65-75小时后得到。

经上述方式制备油膜层，可以使得油液分子结合附着在主碳条表面碳颗粒的周围，极大地提高主碳条表面碳颗粒的滑动摩擦效果，使得主碳条表面生成由碳颗粒和油液分子结合形成的油膜润滑层，降低了摩擦阻力，使得主碳条和网线之间的滑动更加顺畅并对网线形成保护作用，更好地避免摩擦磨损，延长使用寿命。同时经过上述时间和温度的保温处理后，还能够进一步使得机油浸入填充到主碳条表面部分材料的微小气孔间隙内，可以作为使用过程中对油膜润滑层的油液分子损耗补充，同时这样还能够对主碳条表面起到减震和保湿效果，充分避免碳滑板使用过程中因干燥以及撞击振动容易导致的开裂现象，更好地延长使用寿命。其中，如果温度过高停留时间过长容易导致碳条被煮坏，导致整体强度降低，如果温度过低停留时间过短则导致难以实现优良的上述效果。经过试验验证优化，主碳条放入到机油内煮沸后在70-80℃内保温停留65小时后得到的油膜层能够最大程度地保证润滑效果以及防开裂效果的提高，又能够保证主碳条整体强度不会降低而影响产品质量；其中机油优选为10-20号机油。形成油膜层后的主碳条电阻率增高1-2%，不影响使用。

综上所述，本发明具有能够提高主碳条导电性能，且具有工艺简单，加工便捷且安全，产品质量稳定可靠等优点。

附图说明

图1为本发明实施例中受电弓碳滑板的结构示意图，图中椭圆形处为剖视状态以显示内部的气管结构。

图2为图1中单独椭圆形处放大后的结构示意图。

图3为图1中单独主碳条的示意图。

图4为图3的俯视图。

图5为图3的左剖视图。

图6为生成油膜层时的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式：如图1至图5所示，一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，包括固定设置在铝托1上的主碳条2，其特点在于，主碳条2上表面沿长度方向上设置有嵌入槽，嵌入槽内嵌入固定设置有金属条3，金属条3上端表面和主碳条2上端表面齐平共同构成接触受电面。

这样，采样嵌入金属条的方式代替了浸金属的工艺，由于嵌入的金属条表面和主碳条上端表面共同构成接触受电面，所以金属条同样能够提高主碳条导电性能并提高其耐磨性能。同时导电性能比浸金属的工艺方式相比，稳定性和可控性更高，生产工艺更简单且安全性更高。

其中，所述嵌入槽在厚度方向上为通槽，金属条3下表面和主碳条2下表面位于同一高度。这样，可以更好地依靠嵌入的金属条提高导电性能。当然具体实施时，嵌入槽下端留底，金属条包裹在嵌入槽内也是本申请可实施的方式，但这种导电性能提升效果相对较差。

其中，所述金属条3为铜材料得到。这样具有成本低廉，利于制造，铜材料表面滑动性好，导电效果好等优点。当然，具体实施时，采用其他的金属材料，也属于本申请可实施的范围。

其中，所述金属条3为在宽度方向上等宽的金属条，且宽度为0.5-5毫米。该尺寸如果过小难以起到较好的导电效果，如果过大则导致摩擦力过大容易导致网路导线受损。具体实施时，更优的宽度尺寸范围为选择为1-3毫米，可以更好地兼顾提高导电效果和不影响接触受电面和网路导线的滑动接触效果的优点。

其中，所述金属条3在宽度方向上为沿中心对称设置的两条。这样，可以更好地提高导电效果并防止网路导线受损。

其中，所述主碳条2下端沿长度方向设置有气管4，气管4的两端向下穿过铝托形成气管接口5并用于连接气压检测装置，气管4外表面上沿长度方向间隔设置有环切形成的深度小于气管厚度的环切口；所述金属条3在长度方向上为分段式结构，每段金属条之间留有间隙，相邻金属条之间的间隙位置和气管上环切口位置对应一致。

这样，设置的气管和气压检测装置连同受电弓升降装置一起构成受电弓安全保护系统，使得当受电弓使用过程中，如果遇到障碍撞击等情况时，主碳条和网络导线接触处受力情况突然增大，会导致气管从环切口处断开泄气，然后气压检测装置检测到气压降低后，就控制受电弓及时下降实现保护。但现有的受电弓安全保护系统，由于主碳条为金属液浸入式结构，金属液浸入效果难以精确控制，常常由于金属液浸入不均匀，导致主碳条表面硬度不一致。这样受撞击位置为主碳条表面硬度较高位置时，就常常会导致主碳条无法裂开而使得气管无法及时泄气，导致不能实现降弓保护，而硬度较差的地方也可能出现常规振动情况下既已泄气的情形，影响列车正常运行。而采用了上述结构改进后，可以使得每段金属条之间的缝隙里端到对应气管上环切口位置之间的距离和材质保持一致，精确地确保主碳条长度方向上任一位置的撞击保护效果达到要求，使得受撞击力量大于预设值时，撞击位置对应的气管环切口以及环切口到对应金属条间隙之间的主碳条能够裂开向外泄气，实现降弓保护，提高安全性。

其中，一条金属条3由68段金属条构成，每段金属条长度为3cm长。

这样，金属条之间的缝隙数量和气管环切口数量对应一致，能够很好地保证撞击泄气效果。

其中，主碳条下表面中部沿长度方向设置有向上的凹槽6，所述气管密封埋设在凹槽内。这样可以方便气管的设置。

其中，所述主碳条2上表面设置有一层油膜层。这样，可以更好地降低摩擦摩擦，提高滑动效果。

其中，所述油膜层采用以下方式得到，参见图6：采用碳粉掺入沥青材料混合均匀并压制得到主碳条2，主碳条成型后，放入到机油7内煮沸后在65-85℃内保温停留48-72小时后得到。

经上述方式制备油膜层，可以使得油液分子结合附着在主碳条表面碳颗粒的周围，极大地提高主碳条表面碳颗粒的滑动摩擦效果，使得主碳条表面生成由碳颗粒和油液分子结合形成的油膜润滑层，降低了摩擦阻力，使得主碳条和网线之间的滑动更加顺畅并对网线形成保护作用，更好地避免摩擦磨损，延长使用寿命。同时经过上述时间和温度的保温处理后，还能够进一步使得机油浸入填充到主碳条表面部分材料的微小气孔间隙内，可以作为使用过程中对油膜润滑层的油液分子损耗补充，同时这样还能够对主碳条表面起到减震和保湿效果，充分避免碳滑板使用过程中因干燥以及撞击振动容易导致的开裂现象，更好地延长使用寿命。其中，如果温度过高停留时间过长容易导致碳条被煮坏，导致整体强度降低，如果温度过低停留时间过短则导致难以实现优良的上述效果。经过试验验证优化，主碳条放入到机油内煮沸后在70-80℃内保温停留65小时后得到的油膜层能够最大程度地保证润滑效果以及防开裂效果的提高，又能够保证主碳条整体强度不会降低而影响产品质量；其中机油优选为10-20号机油。形成油膜层后的主碳条电阻率增高1-2%，不影响使用。

实施时，可以先在主碳条上制备生成油膜层后再设置金属条。同时南方地区由于气温较高，优选采用10号机油，北方地区气温较低优选采用20号机油，可以更好地保证生成油膜层的效果。

Claims (9)

1.一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，包括固定设置在铝托上的主碳条，其特征在于，主碳条上表面沿长度方向上设置有嵌入槽，嵌入槽内嵌入固定设置有金属条，金属条上端表面和主碳条上端表面齐平共同构成接触受电面；

所述主碳条下端沿长度方向设置有气管，气管的两端向下穿过铝托形成气管接口并用于连接气压检测装置，气管外表面上沿长度方向间隔设置有环切形成的深度小于气管厚度的环切口；所述金属条在长度方向上为分段式结构，每段金属条之间留有间隙，相邻金属条之间的间隙位置和气管上环切口位置对应一致。

2.如权利要求1所述的一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，其特征在于，所述嵌入槽在厚度方向上为通槽，金属条下表面和主碳条下表面位于同一高度。

3.如权利要求1所述的一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，其特征在于，所述金属条为铜材料得到。

4.如权利要求1所述的一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，其特征在于，所述金属条为在宽度方向上等宽的金属条，且宽度为0.5-5毫米。

5.如权利要求4所述的一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，其特征在于，所述金属条在宽度方向上为沿中心对称设置的两条。

6.如权利要求1所述的一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，其特征在于，一条金属条由68段金属条构成，每段金属条长度为3cm长。

7.如权利要求1所述的一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，其特征在于，主碳条下表面中部沿长度方向设置有向上的凹槽，所述气管密封埋设在凹槽内。

8.如权利要求1所述的一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，其特征在于，所述主碳条上表面设置有一层油膜层。

9.如权利要求8所述的一种嵌入式受电弓碳滑板主碳条结构，其特征在于，所述油膜层采用以下方式得到：采用碳粉掺入沥青材料混合均匀并压制得到主碳条，主碳条成型后，放入到机油内煮沸后在65-85℃内保温停留48-72小时后得到。

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