CN114194034A - 一种基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，包括下臂、下导杆、上臂、弓头；下臂和下导杆的下端铰接安装于受电弓底架，下臂和下导杆的上端分别与上臂的两个铰接点铰接，弓头铰接于上臂上端；弓头与上臂处的连接结构包括管轴和扭簧，上臂横梁套在所述管轴的外部，两个扭簧设置于管轴外壁与上臂横梁内壁之间并以管轴中心对称设置，弓头带动管轴相对于上臂横梁转动时，管轴凸起接触到限位卡时，对弓头转动运动起到限位作用。整个结构不设置上导杆。简化了受电弓弓头与弓体连接结构，减少故障模式并降低故障率，提高了弓网跟随性和受流质量，提高空气动力学稳定性且降低气动噪音；降低新造及全寿命周期使用维护成本，实现低碳绿色发展。

Description

一种基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构

技术领域

本发明涉及一种轨道交通列车高压牵引受流技术，尤其涉及一种基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构。

背景技术

受电弓是电力牵引机车从接触网取得电能的电气设备，安装在机车或动车车顶上。目前轨道车辆受电弓普遍采用单臂式的受电弓，亦可称为“之”(ㄑ)字形的受电弓，单臂受电弓的弓头又分为单碳滑和双碳滑板两种结构。为实现良好受流质量，要求单臂式受电弓在升弓运行状态下弓头保持水平状态以尽可能与接触网网线紧密接触。现有受电弓不论是单碳滑板结构还是双碳滑板结构，均采用四连杆结构型式保持弓头水平。

现有技术的原理如图1所示，现有的受电弓在底架支撑的基础上，主要由下臂、下导杆、上臂、上导杆、弓头等部分组成。其中，由上导杆、弓头的传力柱头、上臂、下臂的连接支架组成的四连杆机构，实现受电弓弓头在升弓运行时保持水平状态的功能。

现有保持弓头水平的技术方案存在以下问题：

现有保持水平状态的技术方案结构复杂、潜在故障模式种类多样、运用可靠性低。

保持弓头水平状态的四连杆结构为刚性连接，无法吸收来自接触网网线的冲击载荷，对弓头和弓体造成较大压力，加速受电弓结构应力疲劳失效。

现有技术方案在受电弓升弓运行时迎风面不规则且截面大，不符合流线型外形设计要求，其空气动力学性能较差，影响受电弓高速运行稳定性且带来不必要的气动噪音。

新造生产及全寿命周期使用维护成本高，不符合“绿色、低碳、环保”理念。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是提供了一种基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，以解决现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，其特征在于，包括下臂、下导杆、上臂、弓头；

所述下臂和下导杆的下端铰接安装于受电弓底架，所述下臂和下导杆的上端分别与上臂的两个铰接点铰接，所述弓头铰接于上臂上端；

所述弓头与上臂处的连接结构包括管轴和扭簧，所述的弓头通过管轴和扭簧与上臂横梁以柔性铰接方式连接。

与现有技术相比，本发明所提供的基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，通过取消现有技术方案中的上导杆，在弓头与上臂之间对称设置一对扭簧，实现弓头与上臂柔性连接：在升弓运行状态下，弓头在水平位置时扭簧处于自由状态；弓头受接触网网线侧压时扭簧处于扭转状态并给弓头施加恢复水平的扭矩作用，当网线侧压力消失时扭簧驱动弓头恢复水平状态。

附图说明

图1为现有技术受电弓四连杆结构原理图；

图2为本发明实施例的受电弓四连杆结构原理图；

图3为本发明实施例的基于柔性连接的受电弓弓头连接结构示意图；

图3a为图3的A部放大示意图；

图3b为图3A的A-A向示意图；

图3c为图3A的B-B向示意图；

图中：

1、弓头，2、上臂，3、下导杆，4、下臂，5、上导杆，6、扭簧与上臂连接点，7、上臂限位卡，8、管轴凸起，9、管轴，10、扭簧与管轴连接点，11、扭簧。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：

术语“和/或”是表示两者任一或两者同时均可实现，例如，X和/或Y表示既包括“X”或“Y”的情况也包括“X和Y”的三种情况。

术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。

术语“由……组成”表示排除任何未明确列出的技术特征要素。若将该术语用于权利要求中，则该术语将使权利要求成为封闭式，使其不包含除明确列出的技术特征要素以外的技术特征要素，但与其相关的常规杂质除外。如果该术语只是出现在权利要求的某子句中，那么其仅限定在该子句中明确列出的要素，其他子句中所记载的要素并不被排除在整体权利要求之外。

术语“质量份”是表示多个组分之间的质量比例关系，例如：如果描述了X组分为x质量份、Y组分为y质量份，那么表示X组分与Y组分的质量比为x:y；1质量份可表示任意的质量，例如：1质量份可以表示为1kg也可表示3.1415926kg等。所有组分的质量份之和并不一定是100份，可以大于100份、小于100份或等于100份。除另有说明外，本文中所述的份、比例和百分比均按质量计。

除另有明确的规定或限定外，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如：可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本文中的具体含义。

当浓度、温度、压力、尺寸或者其它参数以数值范围形式表示时，该数值范围应被理解为具体公开了该数值范围内任何上限值、下限值、优选值的配对所形成的所有范围，而不论该范围是否被明确记载；例如，如果记载了数值范围“2～8”时，那么该数值范围应被解释为包括“2～7”、“2～6”、“5～7”、“3～4和6～7”、“3～5和7”、“2和5～7”等范围。除另有说明外，本文中记载的数值范围既包括其端值也包括在该数值范围内的所有整数和分数。

术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本文的限制。

本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本发明的基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，包括下臂、下导杆、上臂、弓头；

所述下臂和下导杆的下端铰接安装于受电弓底架，所述下臂和下导杆的上端分别与上臂的两个铰接点铰接，所述弓头铰接于上臂上端；

所述弓头与上臂处的连接结构包括管轴和扭簧，所述的弓头通过管轴和扭簧与上臂横梁以柔性铰接方式连接。

所述上臂横梁套在所述管轴的外部，两个扭簧设置于管轴外壁与上臂横梁内壁之间并以管轴中心对称设置，扭簧一端与管轴外壁连接、另一端与上臂横梁内壁连接。

两个限位卡设置在上臂横梁内侧壁，四个管轴凸起两个一组设置在管轴外侧壁，每个限位卡置于一组的两个管轴凸起之间；

弓头带动管轴相对于上臂横梁转动时，管轴凸起接触到限位卡时，对弓头转动运动起到限位作用。

整个结构不设置上导杆。

综上可见，本发明实施例的基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，通过取消现有技术方案中的上导杆，在弓头与上臂之间对称设置一对扭簧，实现弓头与上臂柔性连接：在升弓运行状态下，弓头在水平位置时扭簧处于自由状态；弓头受接触网网线侧压时扭簧处于扭转状态并给弓头施加恢复水平的扭矩作用，当网线侧压力消失时扭簧驱动弓头恢复水平状态。本发明专利，简化了受电弓弓头与弓体连接结构，减少故障模式并降低故障率；将弓头与弓体之间由刚性连接转变为柔性连接，增加了弓头轴向转动的自由度，提高了弓网跟随性和受流质量。缓冲弓头和弓体受到的冲击载荷，延长受电弓使用寿命；优化受电弓气动外形，提高空气动力学稳定性且降低气动噪音；降低新造及全寿命周期使用维护成本，实现低碳绿色发展。

为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的进行详细描述。

实施例1

如图2所示，一种基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，所述受电弓包括底架、下臂、下导杆、上臂、弓头等部分。下臂与下导杆下端铰接安装于受电弓底架，下臂与下导杆的上端分别与上臂的两个铰接点铰接，弓头铰接于上臂上端。

如图3、图3a、图3b、图3c所示，受电弓弓头与上臂处的连接结构由弓头、管轴、扭簧、上臂等部分组成。

所述的弓头通过管轴与上臂横梁以柔性铰接方式连接，增加了弓头轴向转动的自由度，该结构能够有效地减少弓头轴向转动冲击载荷对弓体的影响，降低结构应力，从而提高受电弓使用寿命。

所述的柔性铰接方式连接，是以管轴中心为轴对称设有两个扭簧，每个扭簧分别设置于管轴外壁与上臂横梁内壁之间，扭簧一端与管轴外壁连接、另一端与上臂横梁内壁连接；

所述的扭簧，其刚度值和长度等参数，由受电弓运行时弓网之间动态接触力、弓头最大允许偏转角度决定。

如图3c截面图所示，在上臂横梁内侧壁设有两个限位卡，在管轴外侧壁设有四个管轴凸起，每对管轴凸起与限位卡之间的夹角即弓头极限偏转角。弓头带动管轴相对于上臂横梁转动时，管轴凸起接触到限位卡时，对弓头转动运动起到安全限位作用。

在升弓运行状态下，弓头在水平位置时扭簧处于自由状态；弓头受接触网网线侧压时扭簧处于扭转状态并给弓头施加恢复水平的扭矩作用，当网线侧压力消失时扭簧驱动弓头恢复水平状态。

本发明通过取消现有技术方案中的上导杆，并在弓头与上臂之间对称设置一对扭簧，实现弓头与上臂柔性连接；并通过安全限位装置限定了弓头最大偏转角度。本发明专利，简化了受电弓弓头与弓体连接结构，减少故障模式并降低故障率；将弓头与弓体之间由刚性连接转变为柔性连接，增加了弓头轴向转动的自由度，提高了弓网跟随性和受流质量。缓冲弓头和弓体受到的冲击载荷，延长受电弓使用寿命；优化受电弓气动外形，提高空气动力学稳定性且降低气动噪音；降低新造及全寿命周期使用维护成本，实现低碳绿色发展。具有重大意义。

本发明实施例提供的基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，其优点在于：

简化了受电弓弓头与弓体连接结构，减少故障模式并降低故障率；

将弓头与弓体之间由刚性连接转变为柔性连接，增加了弓头轴向转动的自由度，提高了弓网跟随性和受流质量；缓冲弓头和弓体受到的冲击载荷，延长受电弓使用寿命；

优化受电弓气动外形，提高其空气动力学稳定性且降低气动噪音；

降低新造及全寿命周期使用维护成本，实现低碳绿色发展。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

Claims (4)

1.一种基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，其特征在于，包括下臂、下导杆、上臂、弓头；

所述下臂和下导杆的下端铰接安装于受电弓底架，所述下臂和下导杆的上端分别与上臂的两个铰接点铰接，所述弓头铰接于上臂上端；

所述弓头与上臂处的连接结构包括管轴和扭簧，所述的弓头通过管轴和扭簧与上臂横梁以柔性铰接方式连接。

2.根据权利要求1所述的基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，其特征在于，所述上臂横梁套在所述管轴的外部，两个扭簧设置于管轴外壁与上臂横梁内壁之间并以管轴中心对称设置，扭簧一端与管轴外壁连接、另一端与上臂横梁内壁连接。

3.根据权利要求2所述的基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，其特征在于，两个限位卡设置在上臂横梁内侧壁，四个管轴凸起两个一组设置在管轴外侧壁，每个限位卡置于一组的两个管轴凸起之间；

弓头带动管轴相对于上臂横梁转动时，管轴凸起接触到限位卡时，对弓头转动运动起到限位作用。

4.根据权利要求1、2或3所述的基于柔性连接的受电弓弓头水平保持结构，其特征在于，整个结构不设置上导杆。

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