CN111244647B - 一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统 - Google Patents

一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统，包括回流靴和圆柱形回流轨，回流靴的支撑板块通过减震器连接滚轮支架，滚轮支架底部斜面对称设置四个滚轮；滚轮与圆柱形回流轨滚动接触形成工作接地；本发明能有效改善动车组车轨回流的现状、抑制杂散电流对钢轨的电化腐蚀和对其他电气设备的干扰，轻量化设计符合回流电压的技术标准、同时不耗费更多材料，减震措施能保证回流的可靠性。

Description

一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统
技术领域
本发明属于电气化城市轨道交通领域，特别涉及一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统。
背景技术
目前，我国的城市轨道交通系统采用直流供电制式，牵引回流电流通过列车钢轨回流至牵引变电所。由于列车钢轨作为承重走行轨，不可能完全绝缘于道床，且不同路段的列车钢轨电阻存在差异，所以部分牵引电流会从电阻较大的列车钢轨处流出，向道床及其他结构泄露，再流回至电阻较小的列车钢轨处，形成杂散电流。杂散电流流经沿线敷设的道床结构钢筋、埋地金属管线及建筑物结构钢筋等，加速埋地金属发生电化学腐蚀，并且直流电流引起的金属电化学腐蚀比交流电流引起的电化学腐蚀程度要严重的多。
在城市轨道交通电力牵引系统产生的杂散电流影响下，存在埋地管线受杂散电流腐蚀而断裂、穿孔现象，对人们的日常生活带来了不同程度的影响。此外，杂散电流还可能使附近的变电所变压器产生直流偏磁，影响变压器性能的同时，还可能导致变压器损坏，严重影响附近用电设施，对居民日常生活和经济发展带来损害。
为应对杂散电流带来的危害，很多专家学者对现有的城市轨道交通回流系统做了深入研究，也提出了许多抑制措施，如：在列车车体和接地碳刷之间增加一个阻值适当的接地电阻，以减小杂散电流的大小；设置杂散电流的收集和排流系统，为杂散电流返回牵引变电所提供通路，防止其不断向其他结构泄露，减小腐蚀；定期对全线路轨道路线清理，保证路线的清洁干燥，特别是保证轨道扣件与钢轨绝缘垫之间不能存在易导电物质等。这些措施虽然能在一定程度减小杂散电流的大小，减弱杂散电流带来的危害，但是都存在或大或小缺陷，没有从根源上解决杂散电流的产生路径，并且采用这些抑制措施，不仅运营维护成本高，还需要投入大量的时间。
城市轨道交通电力机车的接地方式主要分为工作接地和保护接地，且工作接地与保护接地均与钢轨相连接，在列车的实际运行过程中发现，部分工作电流会通过车体保护接地点回流至车体，形成车轨回流，车轨回流是引起轴承磨损以及电剥蚀问题的的主要因素，这严重影响了轴承的使用寿命，同时车体回流还会对车载弱电设备造成电磁干扰，影响行车安全。
专用回流轨可以借鉴第三轨供电技术，其基本结构与第三轨受流系统基本相同，不过由于其作为“负极”，电压等级低，故不必将专用回流轨及其回流靴与第三轨受流系统保持一致，可以做轻量化处理。并且目前的第三轨受流靴主要为“一”字型碳滑板，受流靴磨损和崩边掉块情况十分严重。
发明内容
针对现有的城市轨道交通牵引系统存在杂散电流、车轨回流及受流靴磨损严重等问题，本发明提供一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统。
本发明的一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统，包括回流靴和圆柱形回流轨，回流靴的支撑板块通过减震器连接滚轮支架，滚轮支架底部斜面对称放置四个滚轮；滚轮与圆柱形回流轨滚动接触。
滚轮由外到内依次包括滚轮金属层、轴承转珠固定层和金属卡槽层；在轴承转珠固定层中均匀分布四个碳刷和若干轴承转珠，在金属卡槽层均匀分布四个弹性金属片卡槽。
滚轮通过滚轮转轴末端的小螺丝插入滚轮支架底部斜面的圆孔中，并用小螺母固定；四个弹性金属片均匀固定在滚轮转轴外侧，弹性金属片的另一端固定于弹性金属片卡槽中。
减震器包括插销筒和插销杆，插销杆顶部焊接减震器上底座，插销筒底部焊接减震器下底座，减震器下底座和震器上底座之间设置减震弹簧；同时减震器下底座焊接大螺丝，通过大螺母与滚轮支架固定连接。
插销筒的筒壁内形成封闭的内腔；插销杆端部的金属碗与筒壁保持滑动配合接触，金属碗能在内腔中上下滑动。
优选的，弹性金属片为椭圆形。
优选的，滚轮支架的截面为等腰梯形，斜面朝下，且滚轮的倾斜角与滚轮支架的倾斜角一致。
优选的，减震器为金属结构。
优选的，内腔填入惰性气体。
优选的，内腔底部设置有缓冲块，用于缓冲金属碗的碰撞。
优选的，插销杆和金属碗还设有限位盖，用于限制插销杆的移动范围。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果是：
1、本发明通过设置专用的轻量化圆柱形回流轨取代列车钢轨作为回流支路，在极大程度上解决了杂散电流产生的源头，从而保障了沿线的金属管线及建筑物结构钢筋和变电站变压器的安全运营，也在极大程度上削减了为解决杂散电流的后期维护费用，节约了城市轨道交通系统的运营维护成本。
2、得益于本发明设计的专用圆柱形回流轨，将电力机车的工作接地系统连接在圆柱形回流轨上，保护接地系统仍连接在列车钢轨，使工作接地系统与保护接地系统隔离，有效抑制车轨回流现象，保障车载电气设备的可靠运行及车内人员的人身安全。
3、本发明将回流靴设计为多滚轮模块结构，具备良好的减震及散热效果，不仅能有效的减小受流靴与回流轨之间的磨损情况，还能进一步保证列车在过弯道、轨缝等颠簸情况下，回流靴与回流轨的紧密接触，且能通过调节安装滚轮的数量来适应和满足机车牵引力功率变化的需求。
4、将本发明思路应用于回流系统，同样能起到既实现供电轨轻量化处理，又保证受流靴滚轮与供电轨之间的可靠接触，减小受流靴与供电轨之间的摩擦，提高受流系统的可靠性和运行周期。
附图说明
图1为本发明一种倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统示意图。
图2为本发明一种倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统正视图。
图3为本发明一种倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统侧视图。
图4为滚轮示意图。
图5为滚轮减震示意图。
图6为滚轮剖面图。
图7为减震器剖面图。
图中标号释义：1-圆柱形回流轨，2-支撑板块，3-滚轮，4-滚轮支架，5-滚轮转轴，6-减震弹簧，7-插销筒，8-减震器下底座，9-小螺丝，10-小螺母，11-插销杆，12-减震器上底座，13-大螺母，14-大螺丝，15-缓冲块，16-筒壁，17-内腔，18-金属碗，19-限位盖，20-滚轮金属层，21-轴承转珠，22-碳刷，23-轴承转珠固定层，24-金属卡槽层，25-弹性金属片卡槽，26-弹性金属片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方法对本发明做进一步详细说明。
本发明的一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统，其结构组成如图1-图3所示，包括回流靴和圆柱形回流轨1，回流靴的支撑板块2通过减震器连接滚轮支架4，滚轮支架4底部斜面对称放置四个滚轮3；滚轮3与圆柱形回流轨1滚动接触。
滚轮3如图6所示，由外到内依次包括滚轮金属层20、轴承转珠固定层23和金属卡槽层24；在轴承转珠固定层23中均匀分布四个碳刷22和若干轴承转珠21，在金属卡槽层24均匀分布四个弹性金属片卡槽25。
滚轮3通过滚轮转轴5末端的小螺丝9插入滚轮支架4底部斜面的圆孔中，并用小螺母10固定；四个弹性金属片26均匀固定在滚轮转轴5外侧，弹性金属片26的另一端固定于弹性金属片卡槽25中。
减震器包括插销筒7和插销杆11，插销杆11顶部焊接减震器上底座12，插销筒7底部焊接减震器下底座8，减震器下底座8和震器上底座12之间设置减震弹簧6；同时减震器下底座8焊接大螺丝14，通过大螺母13与滚轮支架4固定连接。保证列车发生颠簸时，在减震弹簧6和减震器的作用下起到初步弹性调节效果。
插销筒7的筒壁16内形成封闭的内腔17；插销杆11端部的金属碗18在内腔17中可以上下移动，且金属碗18与筒壁16保持紧密接触。
优选的，弹性金属片26为椭圆形。得益于弹性金属片26的弹性形变能力，能更精确的调整滚轮3与圆柱形回流轨1的实时接触效果。
优选的，减震器为金属结构。
优选的，内腔17填入惰性气体。
优选的，内腔17底部设置有缓冲块15，用于缓冲金属碗18的碰撞。
优选的，插销杆11和金属碗18还设有限位盖19，用于限制插销杆11的移动范围。
对回流轨做轻量化处理时回流轨较小，若保持回流轨的轨轮廓结构与第三轨一致，则当回流靴为滚轮结构时，难以保证回流靴滚轮与回流轨可靠接触，可能会出现滚轮脱轨现象。为解决此问题，本发明将回流轨设计成截面为圆柱形的回流轨，回流靴滚轮倾斜对称布置，倾斜角与滚轮支架4左右下面倾斜角一致，在此设计下，既保证了回流轨的轻量化处理，又能很好的确保受流靴与回流轨的可靠接触。
类似的，将本发明的回流系统应用于受流系统，通过调节受流靴滚轮的数量，也能起到良好的效果。

Claims (7)

1.一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统，其特征在于，包括回流靴和圆柱形回流轨(1)，所述回流靴的支撑板块(2)通过减震器连接滚轮支架(4)，滚轮支架(4)底部斜面对称放置四个滚轮(3)；滚轮(3)与圆柱形回流轨(1)滚动接触；
所述滚轮(3)由外到内依次包括滚轮金属层(20)、轴承转珠固定层(23)和金属卡槽层(24)；在轴承转珠固定层(23)中均匀分布四个碳刷(22)和若干轴承转珠(21)，在金属卡槽层(24)均匀分布四个弹性金属片卡槽(25)；
所述滚轮(3)通过滚轮转轴(5)末端的小螺丝(9)插入滚轮支架(4)底部斜面的圆孔中，并用小螺母(10)固定；四个弹性金属片(26)均匀固定在滚轮转轴(5)外侧，弹性金属片(26)的另一端固定于弹性金属片卡槽(25)中；
所述减震器包括插销筒(7)和插销杆(11)，插销杆(11)顶部焊接减震器上底座(12)，插销筒(7)底部焊接减震器下底座(8)，减震器下底座(8)和减震器上底座(12)之间设置减震弹簧(6)；同时减震器下底座(8)焊接大螺丝(14)，通过大螺母(13)与滚轮支架(4)固定连接；
所述插销筒(7)的筒壁(16)内形成封闭的内腔(17)；插销杆(11)端部的金属碗(18)与筒壁(16)保持滑动配合接触。
2.根据权利要求1所述的一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统，其特征在于，所述弹性金属片(26)为椭圆形。
3.根据权利要求1所述的一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统，其特征在于，所述滚轮支架(4)的截面为等腰梯形，斜面朝下，且滚轮(3)的倾斜角与滚轮支架(4)的倾斜角一致。
4.根据权利要求1所述的一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统，其特征在于，所述减震器为金属结构。
5.根据权利要求1所述的一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统，其特征在于，所述内腔(17)填入惰性气体。
6.根据权利要求1所述的一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统，其特征在于，所述内腔(17)底部设置有缓冲块(15)，用于缓冲金属碗(18)的碰撞。
7.根据权利要求1所述的一种双侧倾斜多滚轮回流靴及圆柱形回流轨系统，其特征在于，所述插销杆(11)和金属碗(18)还设有限位盖(19)，用于限制插销杆(11)的移动范围。
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