CN111137135A - 一种电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布一种电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置，包括接触轨、金属滚筒和碳滑板；所述接触轨沿铁轨铺设，多个金属滚筒通过其内部的金属滚筒转轴设置于接触轨上，所述滚筒转轴水平垂直于轨道延申方向，并通过受流电刷与金属滚筒外表面的金属外层电连接；碳滑板固定于滑块托盘下方，其下表面与金属滚筒滚动接触，滑块托盘通过弹性稳定机构固定于受流靴底座的下方。本发明采用含长条形碳滑块并具有导向结构的受流靴与均匀分布的多金属滚筒的接触轨产生滚动摩擦来实现受流，有助于靴轨间的稳定性，列车不再存在因轨面不平整导致受流靴碳滑板与接触轨离线，接触不良而造成电弧频发的问题。

Description

一种电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置

技术领域

本发明涉及轨道交通供电技术领域，具体为一种电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置。

背景技术

目前，轨道交通的供电方式主要分为接触轨供电和接触网供电。目前城轨大多数应用刚性接触轨供电方式，柔性接触网供电方式主要应用在高铁动车上。在接触轨供电方式中，受流靴一般采用单体碳滑板结构，结构虽然简单，但也带来了一系列的问题，例如:噪音太大、板轨分离产生拉弧放电现象、碳滑块磨损严重、过弯碳滑板偏离等问题。在列车运行或过弯过程中，由于轨道不平顺造成的列车颠簸、晃动会导致受流靴碳滑板与接触轨接触不良，造成电弧频发损伤碳滑板。接触轨沿路铺设，为了避免热胀冷缩相邻接触轨段之间留有缝隙，在两段钢轨连接的轨缝处，由于安装精度的原因，不能保证两根轨的连接处始终保持平顺，导致受流器滑板在过轨缝时会产生剧烈的机械冲击。同时受雨天的影响，碳滑板的润滑效果降低，会导致碳滑板与接触轨的摩擦增大，伴随着噪音，加速了碳滑板的磨损。如若轨道处在户外，当环境温度较低时，接触轨会产生轨道浮冰而导致碳滑板与接触轨间接触不良电弧频发，造成碳滑板表面受电化学侵蚀严重，这些问题严重影响了受流碳滑板的使用寿命，增大了受流设备的维护费用。

目前，城轨电力机车大多采用第三轨受流方式，主要通过车载受流器与铺设在车轨旁边的供电轨道接触轨滑动摩擦接触进行电能传输，三轨受流靴在长期使用后，由于受到多次机械冲击，导致第三轨受流靴损坏而需要跟换，但是受流靴的安装与更换太过繁琐，不利于列车的正常运行。目前解决这个问题的途径主要是从碳滑块的材料入手，研究新型导电、耐磨材料来代替现有的碳滑块材料，从而达到降低受流器和第三轨维护成本的目的，但是仍不能从根本上解决上述问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置，利用滚筒代替传统的水平接触轨，从而减小碳滑板损耗以及解决机械冲击、板轨散热性能差等问题。技术方案如下：

一种电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置，包括接触轨、金属滚筒和碳滑板；所述接触轨沿铁轨铺设，多个金属滚筒通过其内部的金属滚筒转轴设置于接触轨上，所述滚筒转轴水平垂直于轨道延申方向，并通过受流电刷与金属滚筒外表面的金属外层电连接；碳滑板固定于滑块托盘下方，其下表面与金属滚筒滚动接触，滑块托盘通过弹性稳定机构固定于受流靴底座的下方。

进一步的，所述滑块托盘上设有倒U型的导向架，导向架包括左支架和右支架，左支架和右支架的上端部通过扭簧结构设置于滑块托盘的顶部，下端部设有绝缘导向轮，两绝缘导向轮的导向轮转轴为竖直方向，其轮面靠近接触轨的左右两侧面。

更进一步的，所述滑块托盘两端设有弧形的碳滑块，且碳滑块的弧面与碳滑板下表面平滑相切。

更进一步的，所述滚筒转轴通过金属滚筒支架和紧固螺钉固定于接触轨上。

更进一步的，弹性稳定机构中的弹簧为压缩状态。

更进一步的，所述碳滑板至少与两个金属滚筒接触。

本发明的有益效果是：

1)本发明区别于传统含碳滑块的受流靴与刚性接触轨通过滑动摩擦方式受流，采用含长条形碳滑块并具有导向结构的受流靴与均匀分布的多金属滚筒的接触轨产生滚动摩擦来实现受流，有助于靴轨间的稳定性，列车不再存在因轨面不平整导致受流靴碳滑板与接触轨离线，接触不良而造成电弧频发的问题；长条形滑板仅与刚性轨上的滚筒接触，因此含多金属滚筒刚性轨道的结构可有效避免两条相邻轨间轨缝带来的冲击确保在过接触轨轨缝的过程中碳滑板能与接触轨稳定接触并且有效减轻机械冲击；

2)本发明在列车高速运行过程中，由于轨道滚筒之间有一定的距离，碳滑板有效受流面积较小，其余部分处在空气之中，同时，金属滚筒仅在碳滑板经过的时候摩擦滚动，因此，碳滑板与金属滚筒滚动摩擦产生的热量显著降低，并且也显著提高散热性能，从而避免了摩擦热、焦耳热和电弧热长期作用于碳滑板局部；

3)本发明在受流靴碳滑板的前后端分别安装了起润滑作用的碳滑块仅提供润滑不传能，进一步降低机械冲击和摩擦；

4)为了使得碳滑板在与滚轮接触时降低机械冲击，本发明还在碳滑板安装了减震装置，当列车遇到颠簸时，能够使碳滑板与金属滚轮更好的保持接触，降低离轨率抑制了电弧对接触碳滑板腐蚀，改善了碳滑板与金属滚筒表面受电弧侵蚀的情况。

5)为了防止在列车过弯时碳滑板与接触轨偏离而导致的电弧，本发明还在碳滑板托盘上添加“U”型导向架。该新型多滚筒式接触轨具备低磨耗及良好的抗冲击性能、散热性能，碳滑板与滚轮间产生的滚动摩擦也不会对碳滑板造成快速磨损，这一改进能够有效降低碳滑板维护周期和噪音，提高受流稳定性。

附图说明

图1为碳滑板与接触轨作用的侧视图。

图2为碳滑板与接触轨作用的截面图。

图3为碳滑板与接触轨作用的立体图。

图4为碳滑板托盘的立体图。

图5为接触轨的立体图。

图6接触轨金属滚筒的截面图。

图7金属滚筒转轴的细节图。

图中：1-金属滚筒；2-金属滚筒支架；3-紧固螺钉；4-接触轨；5-限位螺丝；6-受流靴底座；7-弹性稳定机构；8-滚筒轴承；9-受流电刷；10-滚筒转轴；11-金属外层；12-碳滑块；13-碳滑板；14-滑块托盘；15-导向架；16-绝缘导向轮；17-导向轮转轴；18-扭簧结构；19-限位螺丝孔。

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详细说明。如图所示，一种电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置，包括接触轨4、金属滚筒1和碳滑板13；所述接触轨4沿铁轨铺设，多个金属滚筒1通过其内部的金属滚筒转轴10设置于接触轨4上，所述滚筒转轴10水平垂直于轨道延申方向，并通过受流电刷9与金属滚筒1外表面的金属外层11电连接；碳滑板13固定于滑块托盘14下方，其下表面与金属滚筒1滚动接触，滑块托盘14通过弹性稳定机构7固定于受流靴底座6的下方。

采用金属滚筒结构的接触轨，在列车行驶过程中，碳滑板与金属滚筒接触，摩擦力大大减小，不仅降低了滑板的磨损以及噪音，而且还能够改善碳滑板因局部持续受热而导致过热、散热性能不好的问题，延长了碳滑板的使用寿命。在列车高速行驶时，碳滑板带动金属滚筒高速旋转，每个滚筒的受流时间短，因此，金属滚筒不会产生过热、散热性能差的问题。

采用金属滚筒结构的接触轨与带有弧形结构且起润滑作用的碳滑块、以及由稳定器控制的碳滑板相互配合，能够大大降低因接触轨不平而产生的机械冲击；同时与受流靴的弹簧减震装置相互配合，使得碳滑板更好的贴合金属滚筒，减少碳滑板瞬间脱离金属滚筒而产生的电弧对碳滑板表面的烧蚀情况。

本实施例的滑块托盘14两端设有弧形的碳滑块12，且碳滑块12的弧面与碳滑板13下表面平滑相切，金属滚筒1在弧形碳滑块12起润滑作用后与碳滑板13接触受流。列车在运行状态下，碳滑板13由弹性稳定机构7支撑与金属滚筒1紧密接触，金属滚筒1与碳滑板13因摩擦而发生滚动，使碳滑板13与金属滚筒1均匀接触受流。

滑块托盘14前后设置有弧形且具有润滑作用的碳滑块12，当受流靴驶入下一个金属滚筒1时，弧形结构能够使受流靴更好的驶入下一个金属滚筒1，降低机械冲击对受流靴的影响。同时，碳滑块12对金属滚筒1也起到了润滑作用，降低了碳滑板13与金属滚筒1之间的摩擦力，进而降低了噪音和碳滑板13的磨损。在列车高速行驶时，当受流靴遇到接触轨4或金属滚筒1不平整，金属滚筒1的圆形结构以及碳滑块12的弧形结构，能够有效的降低受流靴受到的剧烈机械冲击，从而延长受流靴以及碳滑板13的使用寿命。

在设计接触轨4、金属滚筒1的安装距离，以及碳滑板13的长度时，应该保证受流靴碳滑板13在工作时，碳滑板13至少与两个金属滚筒1接触，从而保证碳滑板13始终处于水平状态。

金属滚筒支架2与紧固螺钉3将滚筒转轴10固定在接触轨4上，保证在金属滚筒1与碳滑板13相互摩擦时，滚筒金属外层11利用轴承8围绕滚筒转轴10转动。受流碳刷9固定在滚筒转轴10两端，当金属滚筒1滚动时，滚筒金属外层11与受流碳刷9接触，从而实现电能从接触轨4向金属滚筒1的传导，再由碳滑板13和金属滚筒1接触获取电能，向列车提供能量。

滑块托盘14与受流靴底座6之间安装有弹性稳定机构7，弹性稳定机构7通过限位螺丝5与限位螺丝孔19固定在滑块托盘14与受流靴底座6之间，且弹性稳定机构7的弹簧处于一定的压缩状态，保证受流靴在颠簸或金属滚筒1不在同一水平面时，碳滑板13至少与两个金属滚筒1充分接触。

为了防止由列车左右颠簸或转弯时导致的受流靴左右颠簸，在滑块托盘14上安装两个倒U型导向架15，导向架15包括左支架和右支架，左支架和右支架的上端部通过扭簧结构18设置于滑块托盘14的顶部，下端部设有绝缘导向轮16，两绝缘导向轮16的导向轮转轴17为竖直方向，其轮面靠近接触轨4的左右两侧面。每个U型导向架15中部通过扭簧结构18连接并固定在滑块托盘14中间位置处，导向架15上安装有通过导向轮转轴17固定的绝缘导向轮16。在列车正常行驶时，受流靴与接触轨4之间的距离是固定的，此时扭簧结构18处于正常位置，绝缘导向轮16与接触轨4之间存在一定的距离；当列车过弯时或者左右颠簸时，通过导向轮16与接触轨4的接触挤压，带动扭簧结构18的动作，从而保证碳滑板13的中心面与接触轨4的中心面处在同一个平面。列车在过弯道以及碳滑板偏离接触轨中心面时，受流靴所具有的U型导向架结构能够保证碳滑板与接触轨良好的接触，降低了因板轨分离而导致的电弧。

Claims (6)

1.一种电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置，其特征在于，包括接触轨（4）、金属滚筒（1）和碳滑板（13）；所述接触轨（4）沿铁轨铺设，多个金属滚筒（1）通过其内部的金属滚筒转轴（10）设置于接触轨（4）上，所述滚筒转轴（10）水平垂直于轨道延申方向，并通过受流电刷（9）与金属滚筒（1）外表面的金属外层（11）电连接；碳滑板（13）固定于滑块托盘（14）下方，其下表面与金属滚筒（1）滚动接触，滑块托盘（14）通过弹性稳定机构（7）固定于受流靴底座（6）的下方。

2.根据权利要求1所述的电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置，其特征在于，所述滑块托盘（14）上设有倒U型的导向架（15），导向架（15）包括左支架和右支架，左支架和右支架的上端部通过扭簧结构（18）设置于滑块托盘（14）的顶部，下端部设有绝缘导向轮（16），两绝缘导向轮（16）的导向轮转轴（17）为竖直方向，其轮面靠近接触轨（4）的左右两侧面。

3.根据权利要求1所述的电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置，其特征在于，所述滑块托盘（14）两端设有弧形的碳滑块（12），且碳滑块（12）的弧面与碳滑板（13）下表面平滑相切。

4.根据权利要求1所述的电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置，其特征在于，所述滚筒转轴（10）通过金属滚筒支架（2）和紧固螺钉（3）固定于接触轨（4）上。

5.根据权利要求1所述的电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置，其特征在于，弹性稳定机构（7）中的弹簧为压缩状态。

6.根据权利要求1所述的电力机车用多金属滚筒式刚性接触轨受流装置，其特征在于，所述碳滑板（13）至少与两个金属滚筒（1）接触。

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