CN112829595B - 一种具有射流器件的受电弓装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有射流器件的受电弓装置,包括三角支架、气体射流发生器、垂直转动步进电机、前翼式滑板弓角、后梯形滑板弓角、上框架、弓头支架、平衡杆、尾翼式铰链座。本发明通过利用两对逆向、顺向气体射流发生器分别对前翼式滑板弓角、后梯形滑板弓角周围气体进行引流，再配合改进后的前机翼式滑板弓角和后梯形滑板弓角来减小气体与两滑板的碰撞，并通过引流空气气体增加前滑板的气体抬升力和减小后滑板弓角处的气体涡流和空气阻力，最后在结合尾翼式铰链座，有效的减缓气体与受电弓的碰撞，实现了受电弓的降噪和降低了弓网的离线率，保障了高速铁路的安全稳定运行。

Description

一种具有射流器件的受电弓装置

技术领域

本发明涉及弓网系统领域，具体涉及一种具有射流器件的受电弓装置。

背景技术

弓网系统是列车运行的动力来源，但随着列车速度的快速提升，引发气动噪声和弓网离线的危害日益显著。首先由于运动中的气流受到列车表面凹凸不平位置的影响，两者碰撞引起剧烈的远场空气脉动压力场的变化，从而引发成气动噪声问题，其声压等级也会随车速以6～8次方比增加，会引起车内人员的极度不适，而且在列车高速运行时由于多种原因会导致受电弓的纵向滑动，从而导致受电弓与接触网的离线，存在极大的安全隐患。因此在高速运行的列车中，降低气体噪声和弓网离线率显得及其重要。目前对气动噪声研究中有被动及主动两类降噪方法。目前国内外研究中有改变弓头形状、改变主要噪声源原件的材料类型、受电弓前安装导流罩、改变上下臂的几何外形形成耦合仿生；而降低离线率目前主要包括改变弓头形状、保证良好受流质量等。如何有效利用各种方法来减少受电弓弓头气动噪声和离线迫在眉睫，同时也是列车安全优化运行的关键所在。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种具有射流器件的受电弓装置，通过下述技术方案实现：

一种具有射流器件的受电弓装置，包括气体射流装置9、弓头支架22、上框架8和尾翼式铰链座7；

所述气体射流装置9设置于所述弓头支架22两侧；

所述弓头支架22顶部前后端设置接触滑板5，接触滑板5两侧设置弓角；

所述弓头支架22通过上框架8与所述尾翼式铰链座7连接。

本发明的有益效果是：本发明所提供的一种具有射流器件的受电弓装置，其结构可靠，使用性能好，通过前弓角旁的逆向气体射流发生器可以有效地缓减前弓角附近的气体流速，减少气体间的漩涡与前碳滑板的碰撞程度，同时通过改变射流口的仰角，可以有效带动一部分气体向上流动，配合前弓角的机翼式设计为受电弓提供一定的抬升力，降低了300公里及以上高速运行列车弓网离线率和气体噪声；通过后弓角旁的顺向气体射流发生器可以有效地增加弓角旁气体流量宽度，通过改变顺向气体射流发生器喷口的左右方向，使得卷入的气体获得动量而随原射流向前流动，使得整体流动动量减小而失去速度，并且射流断面不断扩大，流速不断降低，有效地缓减了气体与后碳滑板的碰撞，同时通过后弓角的梯形式设计，使得后碳滑板的涡流得到缓解，有效地解决了300公里及以上高速运行列车中后碳滑板中的涡流和气体噪声问题；通过铰链座两侧设置的尾翼式机翼，可以改变铰链座处的气体流向，从而维持受电弓上框架与下框架的俯仰平衡和俯仰操纵，一定量的维持受电弓的稳定，缓解受电弓的上下振动。对于所提供的一种具有射流器件的受电弓装置，通过射流装置和外观改进有效地降低高速运行列车受电弓的气体噪声和弓网间的离线率，保障了高速列车的安全运行。

进一步地，所述气体射流装置9包括三角支架6、气体射流发生器2和垂直转动步进电机4，所述三角支架6固定在所述弓头支架22两侧，所述垂直转动步进电机4设置于所述三角支架6上，所述气体射流发生器2设置于所述垂直转动步进电机4上；

每一侧的所述三角支架6上设置两个所述气体射流发生器2，其气流喷射口分别朝向前翼式滑板弓角1和后梯形滑板弓角10。

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，通过垂直转动步进电机改变气体射流发生器的水平方向，可以实现前弓角下为逆向气体射流发生器，后弓角下为顺向气体射流发生器，同时实现对不同时速的列车调整气体发生器，从而更加准确的实现对前后碳滑板周围气体的引流和减速，有效地降低列车高速运行时受电弓的气体噪声；

进一步地，气体射流发生器2还包括垂直固定圆柱杆24、水平固定圆柱杆27、第一转动滑杆3和集中喷头23；

垂直固定圆柱杆24上端与水平固定圆柱杆27的一端通过第一转动滑杆3连接，垂直固定圆柱杆24下端与垂直转动步进电机的伸缩部25连接，集中喷头23与水平固定圆柱杆27的另一端连接。

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，通过转动滑杆改变气体射流发生器的垂直方向，可以控制引流的气体与前接触滑板弓角的接触角度，与后接触滑板弓角的涡流大小，从而更加准确的控制气体对受电弓抬升力，有效解决列车高速运行时的弓网耦合关系。

进一步的，所述垂直转动步进电机包括固定部26和伸缩部25，其中固定部26固定在三角支架6，伸缩部25连接气体射流发生器2。

进一步的，所述弓头支架22包括前支架和后支架，所述接触滑板5分别设置于所述前支架和后支架上。

进一步的，所述弓角包括前翼式滑板弓角1和后梯形滑板弓角10，所述前翼式滑板弓角1设置于所述前支架两侧；所述后梯形滑板弓角10设置于所述后支架两侧。

进一步地，前翼式滑板弓角1包括前缘16、后缘13、襟翼14、副翼15和第二转动滑杆12；

前翼式滑板弓角通过转动滑杆连接在弓头支架22的两侧，襟翼14、副翼15设置在弓角后缘前端，襟翼14设置在副翼15右侧，前翼式滑板弓角1与弓头支架22两侧通过第二转动滑杆12连接，前翼式滑板弓角1中的前缘16和后缘13均向后掠；

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，通过转动滑杆改变前翼式滑板弓角(1)的垂直方向，可以控制前碳滑板的升力大小；襟翼可以有效改善起飞和飞行中的性能，前缘和后缘均向后掠可以有效增加受电弓的气体升力，副翼可以有效控制受电弓的横向操纵，从而整体上增加了受电弓的抬升力，进一步降低了弓网间的离线率。

进一步地，后梯形滑板弓角还包括固定杆17、梯形导流板18、弓角板19；

弓角板19与后接触滑板5两侧通过固定杆17连接，梯形导流板18与弓角板19的后侧连接，梯形导流板18的两腰与水平线之间的夹角为30°-60°，梯形导流板18的高度与弓角板19的高度相同；

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，通过梯形导流板将后滑板周围的空气进行导流，减少周围涡流的产生，从而降低了空气阻力，不仅可以有效的缓解气体与后受电弓碰撞产生的气体噪声，而且进一步还可以通过降低空气阻力保证受电弓的正常运行，并且可以通过改变梯形弓角板的两腰与水平线之间的夹角实现对涡流的控制，有利于受电弓稳定运行，降低了弓网间的离线率。

进一步地，尾翼式铰链座7还包括升降舵20和水平尾翼21；

尾翼式铰链座7中间部分由金属多孔材料或氨基甲酸乙酯多孔材料制作而成，每25mm-30mm孔隙数为13-20个；

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，通过操纵升降舵的上下偏转，可以有效的实现受电弓铰链座处升力的正负，从而维持整个受电弓的力矩平衡，减少受电弓的垂直振动，保障了高速列车的安全稳定运行；通过金属多孔材料或氨基甲酸乙酯多孔材料制作而成的尾翼式铰链座可以有效的吸收铰链座附近的噪声，起到被动降噪的作用。

进一步地，弓头支架22通过平衡杆11实现水平稳定。

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，通过在弓头支架22中加入平衡杆11，实现受电弓运行时实现弓头的水平稳定。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为受电弓装置的结构示意图；

图2为气体射流装置结构示意图；

图3为气体射流发生器的正视结构图；

图4为垂直转动步进电机的俯视结构图；

图5为前翼式滑板弓角的俯视结构图；

图6为后梯形滑板弓角的俯视结构图；

图7为尾翼式铰链座两侧的俯视结构图；

图中，1、前翼式滑板弓角；2、气体射流发生器；3、第一转动滑杆；4、垂直转动步进电机；5、接触滑板；6、三角支架；7、尾翼式铰链座；8、上框架；9、气体射流装置；10、后梯形滑板弓角；11、平衡杆；12、第二转动滑杆；13、后缘；14、襟翼；15、副翼；16、前缘；17、固定杆；18、梯形导流板；19、弓角板；20、升降舵；21、水平尾翼；22、弓头支架；23、集中喷头；24、垂直固定圆柱杆；25、垂直转动步进电机伸缩部；26、垂直转动步进电机固定部；27、水平固定圆柱杆。

具体实施方式

在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所发明的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本发明的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种具有射流器件的受电弓装置包括气体射流装置9、弓头支架22、上框架8和尾翼式铰链座7；

气体射流装置设置于弓头支架22两侧，弓头支架22顶部前后端设置接触滑板5，接触滑板5两侧设置弓角，弓头支架22通过上框架8与所述尾翼式铰链座7连接。

在本发明实施例中，如图1所示，两个三角支架固定连接形成的平面与弓头支架固定的平面呈0-60°；

在本发明实施例中，如图2所示，气体射流装置包括弓头支架22、三角支架6、气体射流发生器2和垂直转动步进电机4；

在本发明实施例中，如图4所示，垂直转动步进电机4包括垂直转动步进电机固定部26和垂直转动步进电机伸缩部25；

接触滑板5两侧设置弓角，三角支架6固定在弓头支架22的两侧，垂直转动步进电机4连接在三角支架6上，气体射流发生器2连接在垂直转动步进电机4上；

在本发明中，每一侧的所述三角支架6上设置两个所述气体射流发生器2，其气流喷射口分别朝向前翼式滑板弓角1和后梯形滑板弓角10，通过垂直转动步进电机改变气体射流发生器的水平方向，可以实现前弓角下为逆向气体射流发生器，后弓角下为顺向气体射流发生器，同时实现对不同时速的列车调整气体发生器，从而更加准确的实现对前后碳滑板周围气体的引流和减速，有效地降低列车高速运行时受电弓的气体噪声；

在本发明实施例中，如图3所示，气体射流发生器2还包括垂直固定圆柱杆24、水平固定圆柱杆27、第一转动滑杆3和集中喷头23；

垂直固定圆柱杆伸缩部25与水平固定圆柱杆25通过第一转动滑杆3连接，垂直固定圆柱杆固定部26与垂直转动步进电机4连接，集中喷头23与水平固定圆柱杆27连接；

气体射流发生器2的垂直固定圆柱杆24分别固定在垂直转动步进电机4上，气体射流发生器2的集中喷头28与水平固定圆柱杆27用第一转动滑杆3连接。

在本发明中，通过第一转动滑杆改变气体射流发生器的垂直方向，可以控制引流的气体与前碳滑板弓角的接触角度，与后碳滑板弓角的涡流大小，从而更加准确的控制气体对受电弓抬升力，有效解决列车高速运行时的弓网耦合关系；

在本发明实施例中，如图5所示，前翼式滑板弓角1包括前缘16、后缘13、襟翼14、副翼15和第二转动滑杆12；

前翼式滑板弓角通过转动滑杆连接在前接触滑板5两侧，襟翼14、副翼15设置在弓角后缘前端，襟翼14设置在副翼15右侧，前翼式滑板弓角1与接触滑板5两侧通过第二转动滑杆12连接，前翼式滑板弓角1中的前缘16和后缘13均向后掠；

在本发明中，通过转动滑杆改变前翼式滑板弓角(1)的垂直方向，可以控制前碳滑板的升力大小；襟翼可以有效改善起飞和飞行中的性能，前缘和后缘均向后掠可以有效增加受电弓的气体升力，副翼可以有效控制受电弓的横向操纵，从而整体上增加了受电弓的抬升力，进一步降低了弓网间的离线率；

在本发明实施例中，如图6所示，后梯形滑板弓角还包括固定杆17、梯形导流板18、弓角板19；

弓角板19与后接触滑板5两侧通过固定杆17连接，梯形导流板18与弓角板19的后侧连接，梯形导流板18的两腰与水平线之间的夹角为30°-60°，梯形导流板18的高度与弓角板19的高度相同；

在本发明中，通过梯形导流板将后滑板周围的空气进行导流，减少周围涡流的产生，从而降低了空气阻力，不仅可以有效的缓解气体与后受电弓碰撞产生的气体噪声，而且进一步还可以通过降低空气阻力保证受电弓的正常运行，并且可以通过改变梯形弓角板的两腰与水平线之间的夹角实现对涡流的控制，有利于受电弓稳定运行，降低了弓网间的离线率。

在本发明实施例中，如图7所示，尾翼式铰链座7还包括升降舵20和水平尾翼21；

尾翼式铰链座中间部分由金属多孔材料或氨基甲酸乙酯多孔材料制作而成，每25mm-30mm孔隙数为13-20个左右；

在本发明中，通过操纵升降舵的上下偏转，可以有效的实现受电弓铰链座处升力的正负，从而维持整个受电弓的力矩平衡，减少受电弓的垂直振动，保障了高速列车的安全稳定运行；通过金属多孔材料或氨基甲酸乙酯多孔材料制作而成的尾翼式铰链座可以有效的吸收铰链座附近的噪声，起到被动降噪的作用。

在本发明实施例中，弓头支架22通过平衡杆11实现水平稳定；

在本发明中，通过在弓头支架中加入平衡杆，实现受电弓运行时实现弓头的水平稳定。

本发明所提供的一种具有射流器件的受电弓装置，其结构可靠，使用性能好，通过前弓角旁的逆向气体射流发生器可以有效地缓减前弓角附近的气体流速，减少气体间的漩涡与前碳滑板的碰撞程度，同时通过改变射流口的仰角，可以有效带动一部分气体向上流动，配合前弓角的机翼式设计为受电弓提供一定的抬升力，降低了300公里及以上高速运行列车弓网离线率和气体噪声；通过后弓角旁的顺向气体射流发生器可以有效地增加弓角旁气体流量宽度，通过改变顺向气体射流发生器喷口的左右方向，使得卷入的气体获得动量而随原射流向前流动，使得整体流动动量减小而失去速度，并且射流断面不断扩大，流速不断降低，有效地缓减了气体与后碳滑板的碰撞，同时通过后弓角的梯形式设计，使得后碳滑板的涡流得到缓解，有效地解决了300公里及以上高速运行列车中后碳滑板中的涡流和气体噪声问题；通过铰链座两侧设置的尾翼式机翼，可以改变铰链座处的气体流向，从而维持受电弓上框架与下框架的俯仰平衡和俯仰操纵，一定量的维持受电弓的稳定，缓解受电弓的上下振动。对于所提供的一种具有射流器件的受电弓装置，通过射流装置和外观改进有效地降低高速运行列车受电弓的气体噪声和弓网间的离线率，保障了高速列车的安全运行。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有射流器件的受电弓装置，其特征在于，包括气体射流装置(9)、弓头支架(22)、上框架(8)和尾翼式铰链座(7)；

所述气体射流装置(9)设置于所述弓头支架(22)两侧，所述气体射流装置(9)包括三角支架(6)、气体射流发生器(2)和垂直转动步进电机(4)，所述三角支架(6)固定在所述弓头支架(22)的两侧，所述垂直转动步进电机(4)设置于所述三角支架(6)上，所述气体射流发生器(2)设置于所述垂直转动步进电机(4)上；

所述气体射流发生器(2)设置两个，其气流喷射口分别朝向前翼式滑板弓角(1)和后梯形滑板弓角(10)，所述气体射流发生器(2)包括垂直固定圆柱杆(24)、第一转动滑杆(3)、水平固定圆柱杆(27)和集中喷头(23)；

所述垂直固定圆柱杆(24)的上端与水平固定圆柱杆(27)的一端通过第一转动滑杆(3)连接，所述垂直固定圆柱杆(24)的下端与垂直转动步进电机(4)连接，所述集中喷头(23)与水平固定圆柱杆(27)的另一端连接；

所述弓头支架(22)顶部设置接触滑板(5)，接触滑板(5)两侧设置弓角；

所述弓头支架(22)通过上框架(8)与所述尾翼式铰链座(7)连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有射流器件的受电弓装置，其特征在于，所述弓头支架(22)包括前支架和后支架，所述接触滑板(5)分别设置于所述前支架和后支架上。

3.根据权利要求2所述的一种具有射流器件的受电弓装置，其特征在于，所述弓角包括前翼式滑板弓角(1)和后梯形滑板弓角(10)，所述前翼式滑板弓角(1)设置于所述前支架两侧；所述后梯形滑板弓角(10)设置于所述后支架两侧。

4.根据权利要求3所述的一种具有射流器件的受电弓装置，其特征在于，所述前翼式滑板弓角(1)包括弓角前缘(16)、弓角后缘(13)、襟翼(14)、副翼(15)和第二转动滑杆(12)，所述襟翼(14)、副翼(15)设置在弓角后缘(13)，所述襟翼(14)设置在副翼(15)右侧，所述前翼式滑板弓角(1)与前支架两侧通过第二转动滑杆(12)连接，所述弓角前缘(16)和弓角后缘(13)均向后掠。

5.根据权利要求4所述的一种具有射流器件的受电弓装置，其特征在于，所述后梯形滑板弓角(10)包括固定杆(17)、梯形导流板(18)、弓角板(19)；

所述弓角板(19)与后支架两侧通过固定杆(17)连接；所述梯形导流板(18)与弓角板(19)的后侧连接，其两腰与水平线之间的夹角为30°-60°，所述梯形导流板(18)的高度与弓角板(19)的高度相同。

6.根据权利要求1所述的一种具有射流器件的受电弓装置，其特征在于，所述垂直转动步进电机包括固定部(26)和伸缩部(25)，其中固定部(26)固定在三角支架(6)，伸缩部(25)连接所述垂直固定圆柱杆(24)的下端。

7.根据权利要求1所述的一种具有射流器件的受电弓装置，其特征在于，所述尾翼式铰链座(7)包括升降舵(20)和水平尾翼(21)，所述升降舵(20)和水平尾翼(21)设置于所述尾翼式铰链座(7)的两侧，其中间部分由金属多孔材料或氨基甲酸乙酯多孔材料制作而成，孔隙数为每25mm-30mm的长度上设置13-20个孔。

8.根据权利要求1所述的一种具有射流器件的受电弓装置，其特征在于，所述上框架(8)和弓头支架(22)通过平衡杆(11)固定连接。

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