CN108725207B - 三元系结构单臂受电弓 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三元系结构单臂受电弓，涉及电牵引机车上采用的，接受线网电流的受电弓技术领域。本发明包括底架、升弓弹簧、下臂杆总成、上臂杆总成、弓头总成，所述弓头总成包括弓头支架、微动弹簧、连接框、复原弹簧、滑板支架和滑板，所述弓头支架用于与上臂总成上端连接，所述滑板固定在滑板支架上，所述微动弹簧设置在弓头支架与连接框之间，所述复原弹簧设置在连接框与滑板支架之间，所述微动弹簧和复原弹簧的位移量相同。本发明的受电弓采用具有升弓弹簧、复原弹簧和微动弹簧的三元系结构单臂受电弓结构，能够更好的分散弓头归算质量，改善受电弓离线现象，提高弓网跟随性，获得较好的受流质量，降低受电弓故障率，提高运营生产效益。
Description
技术领域
本发明涉及电牵引机车上采用的，接受线网电流的受电弓技术领域，更具体地说涉及一种三元系结构单臂受电弓。
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,简称受电弓。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由滑板、上框架、下臂杆(双臂弓用下框架)、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。菱形受电弓（双臂弓），也称钻石受电弓，以前非常普遍，后由于维护成本较高以及容易在故障时拉断接触网而逐渐被淘汰，近年来多采用单臂弓。
国家知识产权局于2008年10月1日公开了一件公开号为CN201124766Y，名称为“一种带有气阀箱的双气囊式轻轨与地铁用受电弓”的实用新型专利，该实用新型专利包括绝缘机构、底架组装、铰链机构、弓头组装、双气囊升弓装置、气阀箱装置及气路部分、系统阻尼器部分、降弓位置指示器部分。其特征在于采用双气囊和气阀箱，所有气动元件集成在气阀箱来直接控制受电弓的升降，更好地保护了受电弓的气动控制元件。双气囊升弓装置结构，充气后实现受电弓升弓并保持静态接触压力在工作高度范围内恒定。橡胶弹簧元件的弓头悬挂结构，保证弓头具有一定自由度，保持受电弓的稳定受流。
目前国内地铁运行的受电弓同大铁路柔性接触网使用的受电弓一样，基本上采用二元系结构单臂受电弓。这种二元系结构单臂受电弓在受到刚性接触网的频繁冲击，其弓网关系差，导致弓网离线率高、拉弧现象严重、滑板磨损快、弓头开裂、框架开裂等问题。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种三元系结构单臂受电弓，简称SCGJ型受电弓。本发明的发明目的旨在于解决城市轨道交通刚性接触网运行的受电弓存在的问题，降低故障率，提高运营生产效益。
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：
三元系结构单臂受电弓，包括底架、升弓弹簧、下臂总成、上臂总成和弓头总成，其特征在于：所述弓头总成包括弓头支架、微动弹簧、连接框、复原弹簧、滑板支架和滑板，所述弓头支架用于与上臂总成上端连接，所述微动弹簧设置在弓头支架与连接框之间，所述复原弹簧设置在连接框与滑板支架之间；所述滑板固定在滑板支架上；所述微动弹簧和复原弹簧的位移量相同。
所述滑板包括若干滑板件和设置在滑板支架两端的辅助滑板，所述若干滑板件拼接在一起，形成水平段滑板，所述水平段滑板的两端分别与滑板支架两端的辅助滑板相接。
所述滑板件底部设置有销轴，滑板支架上设置有配合的销孔，销轴穿过销孔的一端通过螺母固定。
与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：
1、本发明提供了一种三元系结构单臂受电弓，现有技术采用的两元系受电弓归算质量包括两部分：弓头组件重量和框架部分归算质量，其中框架部分包括下臂总成和上臂总成，弓头组件重量是本身重量，一般占受电弓归算质量1/2以上，是影响受电弓跟随性主要组成部件。现有技术中对二元系受电弓的质量分为这两部分，而升弓弹簧和复原弹簧用于分解上述两部分的质量。而本申请在弓头支架与连接框之间设置微动弹簧，可将弓头组件的质量分散化，进行归算处理，降低整个弓头组件归算质量，有助于提高受电弓弓网跟随性。
2、升弓弹簧、复原弹簧和微动弹簧参数值是SCGJ型受电弓设计核心参数值。升弓弹簧需满足受电弓弓网接触压力在70~140N范围可调整；复原弹簧和微动弹簧对弓头位移总距离（30mm位移量）进行分散考虑，从而分散弓头质量。根据理论计算和试验，复原弹簧和微动弹簧按照等分设计，能够最大化分散弓头质量，减小有效弓头组件归算质量，有利于提高受电弓弓网跟随性。
3、本发明的受电弓采用具有升弓弹簧、复原弹簧和微动弹簧的三元系结构单臂受电弓结构，能够更好的分散弓头归算质量，改善受电弓离线现象，提高弓网跟随性，获得较好的受流质量，降低受电弓故障率，提高运营生产效益。
4、本发明的滑板采用若干滑板件拼装结构，并采用销轴与螺母的固定方式，可以有效紧固滑板，且方便维护更换。
附图说明
图1为本发明受电弓结构示意图；
图2为本发明滑板结构示意图；
图3为本发明受电弓跟随振幅值和振动频率关系图；
图4为现有技术中一般二元系受电弓跟随振幅值和振动频率关系图；
附图标记：1、升弓弹簧，2、下臂总成，3、上臂总成，4、弓头总成，5、滑板，6、弓头支架，7、微动弹簧，8、连接框，9、复原弹簧，10、滑板支架，11、滑板件，12、辅助滑板，13、销轴，14、螺母。
具体实施方式
实施例1
作为本发明一较佳实施例，参照说明书附图1，本实施例公开了：
三元系结构单臂受电弓，包括底架、升弓弹簧1、下臂总成2、上臂总成3和弓头总成4，所述弓头总成4包括弓头支架6、微动弹簧7、连接框8、复原弹簧9、滑板支架10和滑板5，所述弓头支架6用于与上臂总成上端连接，所述微动弹簧7设置在弓头支架6与连接框8之间，所述复原弹簧9设置在连接框8与滑板支架10之间；所述滑板5固定在滑板支架10上；所述微动弹簧7和复原弹簧9的位移量相同。所述微动弹簧7和复原弹簧9的位移量相同，具体是指：
所述弓头位移量（X）由复原弹簧9位移量（X1）和微动弹簧7位移量（X2）组成，其关系满足：X=X1+X2；
所述复原弹簧9和微动弹簧7的选择根据胡克定律：F=KX，其中K为弹簧刚度。
所述复原弹簧9按照胡克定律确定其刚度：
F1=K1*X1
K1=F1/X1=m1g/X1,其中m1为滑板5和滑板支架10总质量；
所述微动弹簧7按照胡克定律确定其刚度：
F2=K2*X2
K2=F2/X2=（2m1+m2）/X2,其中m2为连接框8的质量；
所述三元系结构满足最佳受流质量，复原弹簧9位移量（X1）和微动弹簧7位移量（X2）需等同，因此微动弹簧7和复原弹簧9需满足以下关系：
K1/K2= (m1/X1)/ (（2m1+m2）/X2)=m1/(2m1+m2)。
实施例2
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-4，本实施例公开了：
三元系结构单臂受电弓，包括底架、升弓弹簧1、下臂总成2、上臂总成3和弓头总成4，所述弓头总成4包括弓头支架6、微动弹簧7、连接框8、复原弹簧9、滑板支架10和滑板5，所述弓头支架6用于与上臂总成上端连接，所述微动弹簧7设置在弓头支架6与连接框8之间，所述复原弹簧9设置在连接框8与滑板支架10之间；所述滑板5固定在滑板支架10上；所述微动弹簧7和复原弹簧9的位移量相同。所述微动弹簧7和复原弹簧9的弹性系数满足，K1/K2=m1/(2m1+m2)；K2表示微动弹簧7的弹性系数，K1表示复原弹簧9的弹性系数；m1表示滑板5和滑板支架10总质量，m2表示连接框8的质量。
升弓弹簧1、复原弹簧9和微动弹簧7参数值是本发明受电弓设计核心参数值。升弓弹簧1需满足受电弓弓网接触压力在70~140N范围可调整；复原弹簧9和微动弹簧7对弓头位移总距离为30mm位移量进行分散处理，从而分散弓头质量。复原弹簧9和微动弹簧7按照等分位移量进行设计，能够最大化分散弓头质量，减小有效弓头组件归算质量。
实施例3
作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-4，本实施例公开了：
三元系结构单臂受电弓，包括底架、升弓弹簧1、下臂总成2、上臂总成3和弓头总成4，所述弓头总成4包括弓头支架6、微动弹簧7、连接框8、复原弹簧9、滑板支架10和滑板5，所述弓头支架6用于与上臂总成上端连接，所述微动弹簧7设置在弓头支架6与连接框8之间，所述复原弹簧9设置在连接框8与滑板支架10之间；所述滑板5固定在滑板支架10上；所述微动弹簧7和复原弹簧9的位移量相同；所述滑板5包括若干滑板件11和设置在滑板支架10两端的辅助滑板12，所述若干滑板件11拼接在一起，形成水平段滑板5，所述水平段滑板5的两端分别与滑板支架10两端的辅助滑板12相接；所述滑板件11底部设置有销轴13，滑板支架10上设置有配合的销孔，销轴13穿过销孔的一端通过螺母14固定。
在本实施例中，对本实施例中的受电弓与现有技术中的受电弓进行试验对比：
试验条件：振动频率：1.5HZ~10HZ，每0.5HZ一次；10到20每1HZ一次；20到30每2HZ一次；30到60每5HZ一次，共计39次试验；振源位置：中心位置（偏移0mm）、偏移200mm、偏移400mm；静态接触压力：120N；试验后，获得的SCGJ型受电弓跟随振幅值和振动频率值对比数据，如图3所示。分析本发明受电弓跟随性试验数据，即使共振发生，其跟随振幅也能达到6mm；而一般二元系受电弓跟随振幅基本在2mm内，如图4所示。
Claims (3)
1.三元系结构单臂受电弓，包括底架、升弓弹簧(1)、下臂总成(2)、上臂总成(3)和弓头总成(4)，其特征在于：所述弓头总成(4)包括弓头支架(6)、微动弹簧(7)、连接框(8)、复原弹簧(9)、滑板支架(10)和滑板(5)，所述弓头支架(6)用于与上臂总成(3)上端连接，所述微动弹簧(7)设置在弓头支架(6)与连接框(8)之间，所述复原弹簧(9)设置在连接框(8)与滑板支架(10)之间；所述滑板(5)固定在滑板支架(10)上；所述微动弹簧(7)和复原弹簧(9)的位移量相同；
所述微动弹簧（7）和复原弹簧（9）的弹性系数满足，K1/K2=m1/(2m1+m2)；K2表示微动弹簧（7）的弹性系数，K1表示复原弹簧（9）的弹性系数；m1表示滑板（5）和滑板支架（10）的总质量，m2表示连接框（8）的质量；
复原弹簧（9）和微动弹簧（7）对弓头位移总距离为30mm位移量进行分散处理，从而分散弓头质量，复原弹簧（9）和微动弹簧（7）等分位移量。
2.如权利要求1所述的三元系结构单臂受电弓，其特征在于：所述滑板(5)包括若干滑板件(11)和设置在滑板支架(10)两端的辅助滑板(12)，所述若干滑板件(11)拼接在一起，形成水平段滑板(5)，所述水平段滑板(5)的两端分别与滑板支架(10)两端的辅助滑板(12)相接。
3.如权利要求2所述的三元系结构单臂受电弓，其特征在于：所述滑板件(11)底部设置有销轴(13)，滑板支架(10)上设置有配合的销孔，销轴(13)穿过销孔的一端通过螺母(14)固定。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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