CN110370936A - 一种电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置 - Google Patents

Abstract

一种电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置，绝缘底座上环布设有两排金属滚轮，每个滚轮按以下方式设置：分别套装有压缩弹簧的两个绝缘立柱固定在绝缘底座上，绝缘块套装在绝缘立柱上，且位于压缩弹簧上方，滚轮的金属外壳经两个绝缘轴承安装在金属轴上，金属轴固定在上述两个绝缘块上，环形受流电刷外表面与滚轮金属外壳接触受流，内表面固定在金属轴上，所有金属轴经电缆连接在一起后对车载用电设备供电，两个纯碳滑板分别经四个以上弹簧固定在绝缘底座上。本装置具有能有效降低受流装置与刚性接触轨的摩擦力以及摩擦噪声，能适应机车牵引功率需求变化，具有良好的缓冲性能、散热性能和贴轨性能。

Description

一种电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置

技术领域

本发明涉及有轨交通输电技术领域，特别涉及城轨电力机车用于与刚性接触轨配套使用的多滚轮式受流器。

背景技术

根据轨道列车获取电流方式的不同，轨道交通供电方式主要分为刚性接触轨供电和柔性接触网供电。其中刚性接触轨供电方式具有所占空间较铺设接触网少、受流质量稳定、后期维护量相对较少、景观性好等优点，得到城轨交通领域的青睐。受流器安装在列车转向架侧面，从铁轨旁安置的接触轨获取电能。目前国内传统刚性轨受流系统，通常采用受流靴取电方式，其中靴臂板与接触轨表面接触摩擦受流，为使这种受流方式受流器和接触轨能够稳定接触，受流器由弹簧支撑将受流碳滑块压紧在刚性接触轨上，但碳滑块与轨道间的压力不可调。由于通常城轨交通采用分段式供电，因此接触轨存在轨缝，受流靴在经过接触轨轨缝时，由于轨道表面不平整而容易对受流碳滑块造成机械冲击，因此受流碳滑块在列车运行过程中极易损耗，因此需要时常更换，维护成本较高。而且传统的靴臂板与接触轨表面滑动摩擦接触受流，因其是单体碳滑块结构，当碳滑板与接触轨因震动或其他因素产生瞬间分离时，会导致拉弧、放电现象，加速了受流碳滑块的损耗。为了降低受流器和第三轨的维护成本，目前的解决方案主要是从碳滑块的材料入手，研究新型的导电和耐磨材料来代替现有的碳滑块材料，虽然已经有多家公司为解决这一问题提供了一系列的解决方案和样品，但是仍不能从根本上解决问题

中国专利文献公开了“一种受流器及电力机车”（CN201720683756.X）：支架上的集电底座上铰接有由导电材料制成的滚轮，它通过滚轮接触受流，将原有的滑动摩擦力转变为滚动摩擦力，减小了摩擦力。滚轮可与第三轨轨面高度贴合，可有效解决偏磨问题。

中国专利文献还公开了“滚动电车弓触头”（CN01272312.6）：主要由滚轮、滚轮座、水银盒、导电轮配合构成；滚轮的轴部静配合安装软金属及侧轮；滚轮在弹簧作用下与电源线均衡接触，具有磨损小，寿命长等特点。

上述二者均采用滚轮接触受电，仅在降低受流装置与刚性接触轨的偏磨方面和摩擦噪声方面，以及适应轨道机车牵引动率需求变化方面均有待进一步采取措施加以改进。

发明内容

本发明目的是针对现有技术存在的问题而提供一种能有效降低受流装置与刚性接触轨摩擦力以及摩擦噪声，能适应轨道机车牵引功率需求变化的一种新型电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置。

本发明的目的是这样实现的：一种新型电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置，其特征在于，绝缘底座的长方形底板上沿其长边方向均布设置有具有用作与接触轨底面滚动接触受电的两排金属滚轮，每排具有多个金属滚轮，每个金属滚轮按以下方式设置：两个绝缘立柱沿上述长方形底板的宽边方向固定在绝缘底座的底板上，两个绝缘块分别经其上的孔活动地套装在一个绝缘立柱上，且绝缘块下方的绝缘立柱位置上套装有压缩弹簧，金属滚轮由圆筒形的滚轮金属外壳经位于其轴心线通孔内腔前、后端位置的两个绝缘轴承安装在金属轴上，且环形的受流电刷外表面与滚轮金属外壳内腔内壁面接触受流，该受流电刷内表面固定在该金属轴上，所有金属滚轮的金属轴经导线或电缆连接在一起后，对电力机车车载设备供电；绝缘底座的长方形底板的两个宽边位置处分别设置有一个用作与接触轨接触而起润滑作用的纯碳滑板，每个纯碳滑板经四个以上弹簧固定在绝缘底座的底板上。

所述两个纯碳滑板的形状对称，且两个纯碳滑板均有呈弧形的外圆角。

所述四个以上弹簧下部固定在绝缘底座底板上，上部可拆卸地固定在纯碳滑板底面上。

所述绝缘底座由前、后、左、右侧立板围合组成一个长方形框，并固定在长方形底板上一体化构成，且该长方形框的宽度与底板宽度相同，该长方形框的高度低于金属滚轮的高度，该长方形框的两个纯碳滑板的弹簧分别设置在突出于该长方形框的底板部位上。

所述两排金属滚轮错位设置。

所述每排金属滚轮为4个。

所述绝缘底座底板上的长方形框上开有多个排水孔。

纯碳滑板经四个以上弹簧固定在一个绝缘板上形成一个纯碳滑板组件，该纯碳滑板组件再经螺栓穿过绝缘板上的孔后固定在绝缘底座的底板上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、在传统碳滑块与接触轨接触时，磨损和崩边掉块情况十分严重，大大缩短碳滑块的使用寿命。采用滚轮结构的金属滑板，在列车运行过程中，金属滚轮在纯碳滑块的润滑下与接触轨接触，且之间的摩擦力带动金属滚轮旋转，这样不仅减小对接触轨的摩擦降低运行噪音，还能改善传统碳滑块局部长时间受热的现象，起到良好的散热效果，避免了局部长期受流产生的焦耳热、电弧热对受流器产生的损伤，且金属滚轮表面较碳基材料更坚硬且散热性能好。列车在运行过程中传统碳滑块在接触轨轨缝处的不平顺会产生剧烈的机械冲击，而金属滚轮结构与接触轨在减震弹簧作用下，发生高速相对滚动的过程有效降低了列车高速运行情况下的机械冲击。每个滚轮支架安装了两个弹簧减震装置，使得组合滚轮能够更好的跟随并贴合接触轨，显著降低了偏磨现象，并减少了金属滚轮瞬间脱离接触轨产生电弧对滚轮表面与接触轨表面产生的烧蚀的情况。

2、新型金属滚轮的底板前后都安装了纯碳滑块，纯碳滑块可便捷拆卸更换，不起受流作用，为接触轨与滚轮提供碳粉，起到润滑的作用，进一步降低了金属滚轮与接触轨的摩擦噪声及摩擦损耗。因此，本发明与原有技术相比，不仅改善了传统方案的摩擦问题，还能有效解决受流器与接触轨在列车运行过程中的贴合问题，提高受流质量。

3、采用双排滚轮的结构有助于靴轨间的稳定性，在列车过弯、过轨缝、轨面不平整的特殊工况下，双排滚轮能有效提高受流稳定性。双排滚轮错落分布的结构有助于提高受流靴过缝的稳定性，确保在过接触轨轨缝过程中有更多的滚轮能够与接触轨有效接触。本发明采用双排多滚轮配置模式，能通过调装安排滚轮的多少来适应和满足机车牵引力功率变化的需求。

本发明多滚轮式受流装置具备低磨耗及良好的抗冲击性能、散热性能、贴轨性能，接触轨与滚轮间产生的滚动摩擦也不会对滚轮造成快速磨损，这一改进能够有效减少接触轨的耗损，提高受流稳定性。

附图说明

图1为受流装置立体图。

图2为带弹性部件滚轮立体图。

图3为滚轮截面图。

图4为滚轮侧视图。

图5为受流装置与接触轨接触示意图。

具体实施方式

附图中：1—（弧形)纯碳滑块，2—金属滚轮，3—滚轮支架(主要由两根绝缘立柱组成)，4—长方形框或称矩形框，5—压缩弹簧，6—弹簧，7—绝缘立柱（圆柱形、两根），8—绝缘块（其上有孔），9—另一绝缘块（其上有孔），10—绝缘轴承，11—受流电刷，12—滚轮金属外壳，13—金属轴，14—接触轨，15—接触轨防护罩。

图1图2所示出，本新型电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置，绝缘底座4的长方形底板上沿其长边方向均布设置有具有用作与接触轨14底面滚动接触受电的两排金属滚轮2，每排具有多个金属滚轮2，每个金属滚轮2按以下方式设置：两个绝缘立柱7沿上述长方形底板的宽边方向固定在绝缘底座4的底板上，两个绝缘块8、9分别经其上的孔活动地套装在一个绝缘立柱7上，且绝缘块8、9下方的绝缘立柱位置上套装有压缩弹簧5，金属滚轮2由圆筒形的滚轮金属外壳12经位于其轴心线通孔内腔前、后端位置的两个绝缘轴承10安装在金属轴13上，且环形的受流电刷11外表面与滚轮金属外壳内腔内壁面接触受流，该受流电刷11内表面固定在该金属轴13上，所有金属滚轮的金属轴13经导线或电缆连接在一起后，对电力机车车载设备供电；绝缘底座4的长方形底板的两个宽边位置处分别设置有一个用作与接触轨14接触而起润滑作用的纯碳滑板1，每个纯碳滑板1经四个以上弹簧6固定在绝缘底座4的底板上。机车运动方向与滚轮滚动方向一致，与绝缘底座的底板的长边方向相同。

参见图2、图3、图4，所述两个纯碳滑板1的形状对称，且两个纯碳滑板1均有呈弧形的外圆角。

所述四个以上弹簧6下部固定在绝缘底座4底板上，上部可拆卸地固定在纯碳滑板1底面上。

纯碳滑板1经四个以上弹簧6固定在一个绝缘板上形成一个纯碳滑板组件，该纯碳滑板那组件再经螺栓穿过绝缘板上的孔后固定在绝缘底座4的底板上，纯碳滑板作为易损耗件，以方便拆卸更换。

绝缘底座4由前、后、左、右侧立板围合组成一个长方形框，并固定在长方形底板上一体化构成，且该长方形框的宽度与底板宽度相同，该框的高度低于金属滚轮的高度，该长方形框的两个纯碳滑板1的弹簧分别设置在突出于该长方形框底板部位上。也可以说，底面的长方形底板向上延伸为一个矩形框，该框宽度与底板宽度相同，高度低于滚轮高度，长度小于底板长度，底板长边方向前、后形成突出部，以供安装纯碳滑块（图1中该框的形状是由矩形框左上角和右下角分别切去一个角后形成，两纯碳滑块与该形状适配，两纯碳滑板形状为中心对称。）

所述两排金属滚轮2错位设置。

所述每排金属滚轮为4个。

所述绝缘底座4底板上的长方形框4上开有多个排水孔。当矩形框内进入雨水经由排水孔排出。

本发明的新型滚轮式受流器的工作模式：

金属滚轮2在弧形纯碳滑板1起润滑作用后与接触轨14接触受流，在运行状态下，金属滚轮2与接触轨14发生相对滚动，即使在列车在运行中发生颠簸时，在减震弹簧的保护下，仍能保证金属滚轮2和弧形纯碳滑板1与接触轨14均匀接触。

待工作状态下，金属滚轮2与弧形纯碳滑板1等高，工作状态时，绝缘立柱上的弹簧5和纯碳滑板下面的弹簧6处于轻度压缩状态，在列车颠簸或接触轨轨面不平顺时，能保证各独立部分的纯碳滑板1与金属滚轮2与接触轨14的良好接触。具体表现为，在压缩弹簧5作用下，使得金属滚轮2具有良好的减震效果，保证各个金属滚轮2与接触轨14的良好接触；纯碳滑板弹簧6（螺旋弹簧）则是通过底部预留的空间实现弹性形变，并且底部预留的空间起到了限制形变程度的作用。

矩形框4前后设置有弧形纯碳滑板1，碳滑板设置成弧形有利于减小空气阻力，使气动外形更加流线。接触轨14与弧形纯碳滑板1接触后将附着碳粉，可以有效增加接触轨14与金属滚轮2之间的润滑性，减少摩擦损耗，弥补了用金属滚轮2代替传统碳滑板后，润滑性不够的问题。位于金属滚轮内部的绝缘轴承10可以保证金属滚轮与接触轨接触时绕着滚轮金属轴13自由滚动，滚轮金属外壳12采用纯铜或铜合金，环形受流电刷11位于滚轮中间内，内侧贴合在滚轮金属轴13上，外侧紧贴金属滚轮2内壁（或者相反）。金属滚轮2与接触轨14（其上方安装有接触轨防护罩15）接触受流，电流经过受流电刷11和滚轮金属轴13再经电流传递至电力机车用电设备。

Claims (8)

1.一种电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置，其特征在于，绝缘底座（4）的长方形底板上沿其长边方向均布设置有具有用作与接触轨（14）底面滚动接触受电的两排金属滚轮（2），每排具有多个金属滚轮（2），每个金属滚轮（2）按以下方式设置：两个绝缘立柱（7）沿上述长方形底板的宽边方向固定在绝缘底座（4）的底板上，两个绝缘块（8、9）分别经其上的孔活动地套装在一个绝缘立柱（7）上，且绝缘块（8、9）下方的绝缘立柱位置上套装有压缩弹簧（5），金属滚轮（2）由圆筒形的滚轮金属外壳（12）经位于其轴心线通孔内腔前、后端位置的两个绝缘轴承（10）安装在金属轴（13）上，且环形的受流电刷（11）外表面与滚轮金属外壳内腔内壁面接触受流，该受流电刷（11）内表面固定在该金属轴（13）上，所有金属滚轮的金属轴（13）经导线或电缆连接在一起后，对电力机车车载设备供电；绝缘底座（4）的长方形底板的两个宽边位置处分别设置有一个用作与接触轨（14）接触而起润滑作用的纯碳滑板（1），每个纯碳滑板（1）经四个以上弹簧（6）固定在绝缘底座（4）的底板上。

2.根据权利要求1所述的一种电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置，其特征在于，所述两个纯碳滑板（1）的形状对称，且两个纯碳滑板（1）均有呈弧形的外圆角。

3.根据权利要求2所述的一种电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置，其特征在于，所述四个以上弹簧（6）下部固定在绝缘底座（4）底板上，上部可拆卸地固定在纯碳滑板（1）底面上。

4.根据权利要求3所述的一种电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置，其特征在于，所述绝缘底座（4）由前、后、左、右侧立板围合组成一个长方形框，并固定在长方形底板上一体化构成，且该长方形框的宽度与底板宽度相同，该长方形框的高度低于金属滚轮（2）的高度，该长方形框的两个纯碳滑板（1）的弹簧分别设置在突出于该长方形框的底板部位上。

5.根据权利要求1-4任一权利要求所述的一种电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置，其特征在于，所述两排金属滚轮（2）错位设置。

6.根据权利要求5所述的一种电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置，其特征在于，所述每排金属滚轮为4个。

7.根据权利要求6所述的一种电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置，其特征在于，所述绝缘底座（4）底板上的长方形框（4）上开有多个排水孔。

8.根据权利要求7所述的一种电力机车用双排多滚轮式模块化受流装置，其特征在于，所述纯碳滑板（1）经四个以上弹簧（6）固定在一个绝缘板上形成一个纯碳滑板组件，该纯碳滑板组件再经螺栓穿过绝缘板上的孔后固定在绝缘底座（4）的底板上。