CN110888005A - 一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置 - Google Patents

一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置，包括底座、设置在底座内的电机装置；还包括设置在电机装置上方，通过电机装置带动其金属转盘转动的转盘装置；转盘装置相对两侧分别设置有用于向金属转盘供电的载流装置和用于安装测试滑板的受流装置；受流装置中的测试滑板与金属转盘接触连接；本发明可在相对稳定安全的实验室环境下对滑板进行研究，对改进并完善现有弓网系统奠定了基础。

Description

一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置
技术领域
本发明涉及实验测试设备技术领域，具体涉及一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置。
背景技术
电力牵引机车通常采用“受电弓-接触网”相互接触传输电能。通常受电弓安装于列车车厢顶部并托举单支或多支碳滑板，而接触网通过沿铁路线设置的杆塔悬吊于车顶上方，在电力机车运行过程中，牵引供电系统的电能通过接触网与碳滑板之间的滑动电接触经过中，牵引供电系统的电能通过接触网与碳滑板之间的滑动电基础经过受电弓传向车内，为列车提供能量。弓网系统是列车获取稳定电能的关键。
列车在高速运行过程中，由于轨道的不平顺，接触网布置以及风力等因素的影响，受电弓碳滑板与接触线之间在发生高速相对运动的同时，也会产生剧烈冲击及抖动，造成弓网接触不良甚至滑板机械损伤。导致受流接触面积小、产生拉弧现象，引起电弧烧蚀损伤，影响滑板受流效果及使用寿命。同时，传统滑板虽然与“之”字型布置的接触线摩擦接触时在横向上也会有位移，但是就实际使用情况而言，滑板横向有效使用面积较小，并没有均匀摩擦整个滑板，导致滑板材料利用率低。由于车网高速相对运动导致的冲击主要作用于滑板有效使用面积处。在电流作用，电弧侵蚀及机械冲击等因素的共同作用下，使得有效面积区域的滑板磨损加剧，严重影响了滑板的使用寿命。为了改善和解决这类问题，可以考虑改变受电弓结构，更改滑板材料或者结构等方式，这样就需要进行大量的实验来验证新型材料或者结构的可行性。但是不可能直接将剔除的滑板构型用于真实的弓网系统中来进行相关实验，也很难对行驶过程中的滑板状态进行观察研究。目前还没有专门用于弓网实验的测试平台。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题公开了一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置。
本发明采用的技术方案是：一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置，包括底座、设置在底座内的电机装置；还包括设置在电机装置上方，通过电机装置带动其金属转盘转动的转盘装置；转盘装置相对两侧分别设置有用于向金属转盘供电的载流装置和用于安装测试滑板的受流装置；受流装置中的测试滑板与金属转盘接触连接。
进一步的，所述电机装置包括伺服电机和与伺服电机转轴连接的行星减速器；行星减速器的转轴连接联轴器，联轴器连接转盘装置。
进一步的，所述转盘装置包括与底座固定的支撑圆盘、旋转轴穿过支撑圆盘中心顶端与设置在支撑圆盘上方的尼龙转盘中心固定连接；尼龙转盘上固定设置有金属转盘，金属转盘与尼龙转盘同心设置，并且其直径大于尼龙转盘的直径；旋转轴通过连接联轴器；旋转轴上设置有轴承；轴承与固定设置在支撑圆盘上的轴承套连接。
进一步的，所述受流装置包括支撑底板、支撑底板一端固定连接支撑圆盘，另一端上设置有横向底座，横向底座上设置有可相对其在横向滑动的横向滑块；横向滑块上固定连接竖向设置的竖向导板；竖向导板上固定连接有竖向底座，竖向底座上设置有可相对其在竖向方向滑动的竖向滑块；竖向滑块上固定设置有受流支座；还包括用于安装测试滑板的受流底座，受流底座通过压紧弹簧连接受流支座。
进一步的，所述载流装置包括支撑导板，支撑导板为类“L”型结构，横向部固定连接支撑圆盘，竖向部内侧固定设置有连接件夹具；连接件夹具上固定设置有导向连接件；导向轴穿过导向连接件下端连接受流碳刷连接件，受流碳刷与受流碳刷连接件可拆卸连接；受流碳刷与金属圆盘接触连接；还包括伸缩弹簧，伸缩弹簧设置在导向连接件和受流碳刷连接件之间，并套设在导向轴上。
进一步的，所述轴承通过设置在支撑圆盘上的轴承盖板固定设置在轴承套内。
进一步的，所述测试滑板包括碳滑板、滚筒滑板组、环形滑板中的一种；测试滑板通过与其对应的夹具与受流底座连接。
进一步的，所述旋转轴上端连接端面压板，端面压板通过螺栓与螺母与尼龙转盘固定连接。
本发明的有益效果是：
(1)本发明可在相对稳定安全的实验室环境下对滑板进行相关研究；
(2)本发明可以在实验室条件下模拟电力机车在运行状态下的受电弓与接触网接触受流的过程；在伺服电机的带动下，外接金属转盘绕转轴旋转，其边缘与滑板持续接触摩擦实现受流；
(3)本发明可通过调整横向滑块改变滑板与金属转盘的接触压力；
(4)本发明可对电流大小和电机转速进行调节，实现实验测试装置电流、压力和转速的可调可控。
附图说明
图1为本发明装置整体结构示意图。
图2为本发明中电机装置结构示意图。
图3为本发明中载流装置结构示意图。
图4为本发明中转盘装置结构示意图。
图5为本发明中受流装置结构示意图。
图6为本发明中三种滑板及对应的夹具结构示意图。a为碳滑板及夹具，b为滚筒滑板组及夹具，c为环形滑板及夹具；
图7为本发明中环形滑板及与夹具连接装置结构示意图。
图8为本发明实施例中测试滑板的三种形式，a为碳滑板，b为滚筒滑板，c为环形滑板。图中：1-底座，2-电机装置，201-伺服电机，202-行星减速器，203-联轴器，204-轴承，3-载流装置，301-支撑导板，302-受流碳刷，303-受流碳刷连接件，304-伸缩弹簧，305-导向连接件，306-导向轴，307-螺栓，308-连接件夹具，4-转盘装置，401-轴承套，402-支撑圆盘，403- 轴承盖板，404-金属转盘，405-尼龙转盘，406-端面压板，407-旋转轴，5-受流装置，501-支撑底板，502-横向滑块，503-横向底座，504-竖向导板，505-竖向滑块，506-竖向底座，507- 受流支座，508-压紧弹簧，509-受流底座，510-碳滑板夹具，511-碳滑板，512-滚筒滑板夹具， 513-滚筒滑板组，514-环形滑板固定支架，515-环形滑板，516-环形滑板轴承，517-环形滑板转轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
如图1～7所示，一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置，包括底座1、设置在底座1内的电机装置2；还包括设置在电机装置2上方，通过电机装置2带动其金属转盘404 转动的转盘装置4；转盘装置4相对两侧分别设置有用于向金属转盘404供电的载流装置3 和用于安装测试滑板的受流装置5；受流装置5中的测试滑板与金属转盘404接触连接。
电机装置2包括伺服电机201和与伺服电机201转轴连接的行星减速器202；行星减速器 202的转轴连接联轴器203，联轴器203连接转盘装置4中的旋转轴407。伺服电机201的转速可调，通过行星减速器202的减速效果得到满足实验要求的转速。
转盘装置4包括与底座1固定的支撑圆盘402，支撑圆盘402通过螺栓固定设置在底座1 上；旋转轴407穿过支撑圆盘402中心顶端与设置在支撑圆盘402上方的尼龙转盘405中心固定连接；旋转轴407顶端与端面压板406通过螺栓与螺母固定尼龙转盘405的位置。尼龙转盘405上固定设置有金属转盘404，金属转盘404与尼龙转盘405同心设置，并且其直径大于尼龙转盘405的直径；旋转轴407通过连接联轴器203；通过旋转轴407的转动带动尼龙转盘405和金属转盘404转动，实现整个转盘装置4的工作。
旋转轴407上设置有轴承204；轴承204与固定设置在支撑圆盘402上的轴承套401连接。轴承204通过设置在支撑圆盘402上的轴承盖板403固定设置在轴承套401内，保证轴承204不会发生竖向的偏移。
受流装置5包括支撑底板501、支撑底板501一端固定连接支撑圆盘402，另一端上设置有横向底座503，横向底座503上设置有可相对其在横向滑动的横向滑块502；横向滑块502 上固定连接竖向设置的竖向导板504；竖向导板504上固定连接有竖向底座506，竖向底座 506上设置有可相对其在竖向方向滑动的竖向滑块505；竖向滑块505上固定设置有受流支座 507；还包括用于安装测试滑板的受流底座509，受流底座509通过压紧弹簧508连接受流支座507。压紧弹簧508起到缓冲和稳定受流模块(即滑板和对应夹具)与金属转盘404的接触压力的作用。
受流支座507是为了固定和支撑测试滑板，受流底座509是为了安装测试滑板；其结构对应功能的实现也没有影响，只要能够实现该功能即可。
载流装置3包括支撑导板301，支撑导板301为类“L”型结构，横向部固定连接支撑圆盘402，竖向部内侧固定设置有连接件夹具308；连接件夹具308上固定设置有导向连接件305；导向轴306穿过导向连接件305下端连接受流碳刷连接件303，受流碳刷302与受流碳刷连接件303可拆卸连接，便于更换；受流碳刷302与金属圆盘402接触连接；还包括伸缩弹簧304，伸缩弹簧304设置在导向连接件305和受流碳刷连接件303之间，并套设在导向轴306上；导向轴306可上下移动，通过螺栓307固定伸缩弹簧304的位置；在伸缩弹簧304 的作用下，保证受流碳刷302与金属圆盘402良好接触。此处连接件夹具308是为了固定导向连接件305，导向连接件305是为了能够对导向轴306进行限位，其能够达到该效果的所有结构均可以，其结构并不会影响其功能的实现；受流碳刷连接件303是为了固定受流碳刷 302，其结构也并不会影响其功能的实现，只要能够实现该功能的所有结构均可以。
测试滑板包括碳滑板511、滚筒滑板组513、环形滑板515中的一种；测试滑板通过与其对应的夹具与受流底座509连接。传统弓网系统通过接触线与碳滑板滑动摩擦接触受流，如图6a所示，在设计实验装置的普通碳滑板受流模块中，碳滑板511为普通碳滑板，通过碳滑板夹具510固定设置在受流底座509上；碳滑板511与金属转盘404滑动接触受流。碳滑板夹具510是为了夹持和固定碳滑板511，只要能够实现该功能即可；图6a为一种形式。由于滚动摩擦远远小于滑动摩擦，考虑将传统的受电弓弓头的碳滑板用滚筒代替,如图6b所示，在设计实验装置的滚筒滑板受流模块中，滚筒通过轴承与滚筒滑板夹具上的转轴连接，在金属转盘边缘的摩擦作用下可以绕转轴滚动接触受流。滚筒滑板组513由三个滚筒组成，通过轴承与滚筒滑板夹具上的转轴连接，通过滚筒滑板夹具512固定设置在受流底座509上，滚筒滑板组513与金属转盘404边缘滚动接触实现受流。滚筒滑板夹具512是为了夹持和固定滚筒滑板组513，只要能够实现该功能的结构即可。图6b为一种形式。将传统的受电弓弓头的碳滑板用环形碳滑板代替，在接触线的摩擦作用下，环形滑板可以绕中心转轴做旋转运动，如图7所示，在设计实验装置的环形滑板受流模块中，环形滑板通过轴承与环形滑板支架上的转轴相连，在金属转盘上边缘的摩擦作用下旋转接触受流。环形滑板515通过环形滑板固定支架514将其固定在受流底座509上；环形滑板515；如图6c所示，环形滑板515通过环形滑板轴承516连接环形滑板转轴517，环形滑板转轴517上套设弹簧，弹簧上设置有导向板；环形滑板转轴517穿过导向板，上端设置有限位板；环形滑板513的转动可带动环形滑板转轴517的转动；环形滑板515和导向板之间设置有螺栓用于对弹簧进行限位。环形滑板固定支架514与导向板固定连接。环形滑板固定支架与受流底座509固定连接。
旋转轴407上端连接端面压板406，端面压板406通过螺栓与螺母与尼龙转盘405固定连接。
使用时，电流通过载流装置3流向金属转盘404，尼龙转盘405的尼龙材料可以保证金属转盘404与其他结构绝缘。电流只能通过金属转盘404与受流装置5中的测试滑板接触将电流传递给测试滑板。最后流回电源形成回路。
本发明可以在实验室条件下模拟电力机车在运行状态下的受电弓与接触网接触受流的过程。在伺服电机201的带动下，金属转盘404绕旋转轴407旋转，其边缘与滑板持续接触摩擦实现受流。可以在固定压紧弹簧508的螺栓底部设置压力传感器，根据不同的实验要求，通过调整横向滑块502来改变测试滑板与金属转盘404的接触压力。此外，平台电流大小和电机转速都可以根据实验条件来调节。本发明对验证不同条件下，不同结构滑板性能的实验研究具有重大的意义，同时也为改进并完善现有弓网系统奠定了基础。

Claims (8)

1.一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置，其特征在于，包括底座(1)、设置在底座(1)内的电机装置(2)；还包括设置在电机装置(2)上方，通过电机装置(2)带动其金属转盘(404)转动的转盘装置(4)；转盘装置(4)相对两侧分别设置有用于向金属转盘(404)供电的载流装置(3)和用于安装测试滑板的受流装置(5)；受流装置(5)中的测试滑板与金属转盘(404)接触连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置，其特征在于，所述电机装置(2)包括伺服电机(201)和与伺服电机(201)转轴连接的行星减速器(202)；行星减速器(202)的转轴连接联轴器(203)，联轴器(203)连接转盘装置(4)。
3.根据权利要求2所述的一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置，其特征在于，所述转盘装置(4)包括与底座(1)固定的支撑圆盘(402)、旋转轴(407)穿过支撑圆盘(402)中心顶端与设置在支撑圆盘(402)上方的尼龙转盘(405)中心固定连接；尼龙转盘(405)上固定设置有金属转盘(404)，金属转盘(404)与尼龙转盘(405)同心设置，并且其直径大于尼龙转盘(405)的直径；旋转轴(407)通过连接联轴器(203)；旋转轴(407)上设置有轴承(204)；轴承(204)与固定设置在支撑圆盘(402)上的轴承套(401)连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置，其特征在于，所述受流装置(5)包括支撑底板(501)、支撑底板(501)一端固定连接支撑圆盘(402)，另一端上设置有横向底座(503)，横向底座(503)上设置有可相对其在横向滑动的横向滑块(502)；横向滑块(502)上固定连接竖向设置的竖向导板(504)；竖向导板(504)上固定连接有竖向底座(506)，竖向底座(506)上设置有可相对其在竖向方向滑动的竖向滑块(505)；竖向滑块(505)上固定设置有受流支座(507)；还包括用于安装测试滑板的受流底座(509)，受流底座(509)通过压紧弹簧(508)连接受流支座(507)。
5.根据权利要求3所述的一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置，其特征在于，所述载流装置(3)包括支撑导板(301)，支撑导板(301)为类“L”型结构，横向部固定连接支撑圆盘(402)，竖向部内侧固定设置有连接件夹具(308)；连接件夹具(308)上固定设置有导向连接件(305)；导向轴(306)穿过导向连接件(305)下端连接受流碳刷连接件(303)，受流碳刷(302)与受流碳刷连接件(303)可拆卸连接；受流碳刷(302)与金属圆盘(402)接触连接；还包括伸缩弹簧(304)，伸缩弹簧(304)设置在导向连接件(305)和受流碳刷连接件(303)之间，并套设在导向轴(306)上。
6.根据权利要求3所述的一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置，其特征在于，所述轴承(204)通过设置在支撑圆盘(402)上的轴承盖板(403)固定设置在轴承套(401)内。
7.根据权利要求4所述的一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置，其特征在于，所述测试滑板包括碳滑板(511)、滚筒滑板组(513)、环形滑板(515)中的一种；测试滑板通过与其对应的夹具与受流底座(509)连接。
8.根据权利要求3所述的一种基于轨道交通弓网受流系统的实验测试装置，其特征在于，所述旋转轴(407)上端连接端面压板(406)，端面压板(406)通过螺栓与螺母与尼龙转盘(405)固定连接。
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