CN112924785B - 一种实验用弓网滚动电接触实验机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实验用弓网滚动电接触实验机，包括圆盘组件以及滚动滑板机构，所述圆盘组件包括圆盘转轴以及设在其上的圆盘，所述圆盘边缘处设有沟槽，沟槽上嵌入导线；所述滚动滑板机构包括对称设置在圆盘转轴两侧的两个滚动滑板件，每个滚动滑板件包括滑轨以及设置在滑轨上的滑台组件，所述滑台组件上装有滚动滑板。本发明所述的实验机由滚动滑板和安装于转盘边缘沟槽的导线构成滚动电接触摩擦副，交流电机控制转盘转速，实现运动速度的设定，以直线电机为执行器伺服控制压力载荷，可根据拟模拟的工况预设波形，模拟实际弓网间压力的波动变化。

Description

一种实验用弓网滚动电接触实验机
技术领域
本发明属于电气化铁路机车滚动电接触技术领域，特别是涉及一种实验用弓网滚动电接触实验机。
背景技术
在电气化铁路中，电力机车的受电弓通过滑动接触从接触网获得电能。随着电力机车运行速度的不断提高，接触网导线的不平顺、硬点等危害被放大，弓网振动加剧，受流质量恶化。而滚动电接触具有可靠性高、摩擦小、噪声低等技术特点，若将滚动电接触应用于弓网系统，须明确滚动电接触机制下的摩擦磨损机理、受流质量特性规律。探明这些机理和规律不仅能够为滚动电接触应用于弓网提供技术支撑，而且对丰富电接触理论体系具有重要意义。
因此，针对目前对弓网滚动电接触的摩擦磨损性能、受流性能的研究需求，需要一种能够模拟弓网滚动接触工况的实验用装置。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种实验用弓网滚动电接触实验机，采用滚动滑板和沟槽导线模拟弓网滚动接触机制，通过直线电机和弹簧将位移转换为对应的接触力，进而通过不断地改变位移实现对弓网间接触力的跟踪模拟。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种实验用弓网滚动电接触实验机，包括圆盘组件以及滚动滑板机构，所述圆盘组件包括圆盘转轴以及设在其上的圆盘，所述圆盘边缘处设有沟槽，沟槽上嵌入导线，所述圆盘转轴两端通过轴承安装在圆盘支座上，该圆盘转轴通过皮带与交流电机的转轴相连接；所述滚动滑板机构包括对称设置在圆盘转轴两侧的两个滚动滑板件，每个滚动滑板件包括滑轨以及设置在滑轨上的滑台组件，所述滑台组件上装有滚动滑板，所述滚动滑板呈圆筒状，并套设在导电轴上，导电轴的两侧通过固定轴承安装在滑台组件的前端，且导电轴一端设有滑环，所述滑环旋转部套装在导电轴上，滑环固定部安装在滑台组件前端的支撑件上。
进一步地，所述滚动滑板及导电轴上设有相应的沉孔，沉孔上安装金属螺丝，使滚动滑板固定在导电轴上。
进一步地，所述滑环为水银滑环或多触点贵金属丝滑环。
进一步地，所述滑环为两个，分别安装在两个滑台组件的导电轴上，每个滑环均设置在导电轴靠外一侧的端部，并分别连接导线，以导入/引出电流。
进一步地，所述滑台组件包括主动滑台、被动滑台、步进电机及直线电机，所述主动滑台、被动滑台均设置在滑轨上，所述步进电机的输出轴上连接一丝杠，所述丝杠上设有主动滑台，所述主动滑台上与步进电机相对的一侧固装有直线电机，所述直线电机通过弹簧连接被动滑台，所述被动滑台的前端设有滚动滑板。
进一步地，所述主动滑台中心处设有一与所述丝杠相匹配的螺纹通孔，主动滑台通过螺纹通孔套装在丝杠上，所述丝杠两端通过轴承安装在丝杠支座上。
进一步地，所述主动滑台及被动滑台底部设有与滑轨相匹配的凹槽/凸起，使主动滑台及被动滑台装配在滑轨上。
进一步地，每个滚动滑板件的滑轨为两条平行设置的滑轨，两条滑轨皆垂直于与圆盘所在平面。
本发明的所述实验机采用步进电机低速旋转带动丝杠同轴转动推动主动滑台，主动滑台通过装配其上的直线电机、弹簧缓慢推动被动滑台，当被动滑台上的滚动滑板与导线刚好接触时，关闭步进电机使得主动滑台保持静止，随后通过对直线电机的输出位移进行控制，直线电机内含的光栅尺用以实现位移反馈，通过已知弹性系数的弹簧转化为滚动滑板与铜导线间动态接触力的伺服控制，实现对弓网间接触力的跟踪模拟。
与现有技术相比本发明的优点为：
1.本发明所述的实验机由滚动滑板和安装于转盘边缘沟槽的导线构成滚动电接触摩擦副，交流电机控制转盘转速，实现运动速度的设定，以直线电机为执行器伺服控制压力载荷，可根据拟模拟的工况预设波形，模拟实际弓网间压力(接触力)的波动变化；
2.为本发明通过采用水银滑环或多触点贵金属丝滑环(接触电阻可做到小于1毫欧)实现旋转电传输，并从水平导电轴引出电流，有效减弱了其它引入摩擦副的影响，保证滚动电接触摩擦副性能测试的有效性。
附图说明
图1是本发明所述实验用弓网滚动电接触实验机结构示意图；
图2是本发明所述实验用弓网滚动电接触实验机中滚动滑板安装结构示意图；
附图标记：1-交流电机，2-铜导线，3-滚动滑板，4-铜导电轴，5-固定轴承，6-滑环旋转部，7-滑环固定部，8-引出导线，9-支撑件，10-滑轨，11-步进电机，12-丝杠，13-螺纹通孔，14-丝杠支座，15-主动滑台，16-直线电机，17-弹簧，18-被动滑台，19-圆盘，20-圆盘支座，21-沉孔，22-铜螺丝。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
如图1、2所示，一种实验用弓网滚动电接触实验机，包括圆盘组件以及滚动滑板机构，所述圆盘组件包括圆盘转轴以及设在其上的圆盘19，所述圆盘边缘处设有沟槽，沟槽上嵌入铜导线2，所述圆盘转轴两端通过轴承安装在圆盘支座20上，该圆盘转轴通过皮带与交流电机1的转轴相连接；所述滚动滑板机构包括对称设置在圆盘转轴两侧的两个滚动滑板件，每个滚动滑板件包括滑轨10以及设置在滑轨上的滑台组件，所述滑台组件上装有滚动滑板3，所述滚动滑板呈圆筒状，并套设在铜导电轴4上，铜导电轴的两侧通过固定轴承5安装在滑台组件的前端，且导电轴一端设有水银滑环，滑环旋转部6套装在铜导电轴上，滑环固定部7安装在滑台组件前端的支撑件9上。
其中，所述滑环为两个，分别安装在两个滑台组件的导电轴上，每个滑环均设置在导电轴靠外一侧的端部，并分别连接引出导线8，一个导入电流，另一个引出电流。
其中，所述滚动滑板及导电轴上设有相应的沉孔21，沉孔上安装铜螺丝22，使滚动滑板固定在铜导电轴上；滚动滑板是在柱形碳滑板的基础上沿轴向开通孔制成圆筒状结构，铜导电轴穿过通孔，使滚动滑板套设在铜导电轴之上。
其中，所述滑台组件包括主动滑台15、被动滑台18、步进电机11及直线电机16，所述主动滑台、被动滑台均设置在滑轨上，所述步进电机的输出轴上连接一丝杠12，所述丝杠上设有主动滑台，所述主动滑台上与步进电机相对的一侧固装有直线电机，所述直线电机通过弹簧17连接被动滑台，所述被动滑台的前端设有滚动滑板、铜导电轴、固定轴承及支撑件。
其中，所述主动滑台中心处设有一与所述丝杠相匹配的螺纹通孔13，主动滑台通过螺纹通孔套装在丝杠上，所述丝杠两端通过轴承安装在丝杠支座14上。
其中，所述主动滑台及被动滑台底部设有与滑轨相匹配的凹槽/凸起，使主动滑台及被动滑台装配在滑轨上。
其中，每个滚动滑板件的滑轨为两条平行设置的滑轨，两条滑轨皆垂直于与圆盘所在平面。
本发明的工作原理为：
首先由步进电机11转动通过丝杠12推动主动滑台15，带动被动滑台18，在滑轨10上移动，使得滚动滑板3刚好接触到圆盘19的边沿沟槽铜导线2；交流电机1控制转盘转速，实现运动速度的设定，直线电机16通过弹簧17推动被动滑台18，控制滚动滑板与铜导线间的动态接触力，通过对直线电机的输出位移进行控制，通过弹簧转化为动态接触力的伺服控制，并从水银滑环的引出导线8导入预设电流，模拟实际弓网的滚动电接触实验条件。水银滑环实现旋转电能传输，由静止导线导入电流后通过滚动旋转的碳滑板表面将电流传递到转盘边沿的铜导线，再通过另一侧的滚动滑板表面传递到与之相连的水银滑环，引出电流。
以上技术方案阐述了本发明的技术思路，不能以此限定本发明的保护范围，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上技术方案所作的任何改动及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (4)

1.一种实验用弓网滚动电接触实验机，其特征在于：包括圆盘组件以及滚动滑板机构，所述圆盘组件包括圆盘转轴以及设在其上的圆盘，所述圆盘边缘处设有沟槽，沟槽上嵌入导线，所述圆盘转轴两端通过轴承安装在圆盘支座上，该圆盘转轴通过皮带与交流电机的转轴相连接；所述滚动滑板机构包括对称设置在圆盘转轴两侧的两个滚动滑板件，每个滚动滑板件包括滑轨以及设置在滑轨上的滑台组件，所述滑台组件上装有滚动滑板，所述滚动滑板呈圆筒状，并套设在导电轴上，导电轴的两侧通过固定轴承安装在滑台组件的前端，且导电轴一端设有滑环，滑环旋转部套装在导电轴上，滑环固定部安装在滑台组件前端的支撑件上；所述滑台组件包括主动滑台、被动滑台、步进电机及直线电机，所述主动滑台、被动滑台均设置在滑轨上，所述步进电机的输出轴上连接一丝杠，所述丝杠上设有主动滑台，所述主动滑台上与步进电机相对的一侧固装有直线电机，所述直线电机通过弹簧连接被动滑台，所述被动滑台的前端设有滚动滑板；
所述主动滑台中心处设有一与所述丝杠相匹配的螺纹通孔，主动滑台通过螺纹通孔套装在丝杠上，所述丝杠两端通过轴承安装在丝杠支座上；所述主动滑台及被动滑台底部设有与滑轨相匹配的凹槽/凸起，使主动滑台及被动滑台装配在滑轨上；所述滚动滑板及导电轴上设有相应的沉孔，沉孔上安装金属螺丝，使滚动滑板固定在导电轴上。
2.根据权利要求1所述的一种实验用弓网滚动电接触实验机，其特征在于：所述滑环为水银滑环或多触点贵金属丝滑环。
3.根据权利要求1所述的一种实验用弓网滚动电接触实验机，其特征在于：所述滑环为两个，分别安装在两个滑台组件的导电轴上，每个滑环均设置在导电轴靠外一侧的端部，并分别连接导线，以导入/引出电流。
4.根据权利要求1所述的一种实验用弓网滚动电接触实验机，其特征在于：每个滚动滑板件的滑轨为两条平行设置的滑轨，两条滑轨皆垂直于与圆盘所在平面。
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