CN209961621U - 一种受电弓疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种受电弓疲劳试验装置，属于受电弓试验技术领域。环形钢索设置在立柱式支架一和立柱式支架二之间，立柱式支架一与立柱式支架二相对的方向的侧壁设有悬臂滑轮座，定滑轮和从动滑轮通过轮轴与悬臂滑轮座固定。调速电机的转轴上设有主动滑轮，主动滑轮和定滑轮通过铰链配合。受电弓的碳滑板设置在环形钢索下方，升弓气囊端部与空气管路相连，空气管路另一端与气缸相连，滑轮组的两个小滑轮和环形钢索间隙配合，安装座固定在随机振动试验台的作动器上。环形钢索一端绕在主动滑轮一上，另一端绕在从动滑轮上，环形钢索的下部还绕过滑轮组并与受电弓的碳滑板接触；用于受电弓疲劳试验。

Description

一种受电弓疲劳试验装置

技术领域

本实用新型涉及受电弓试验装置领域，尤其涉及一种受电弓疲劳试验装置。

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。受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由碳滑板、上框架、下臂杆(双臂弓用下框架)、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。为保证牵引电流的顺利流通，受电弓和接触线之间必须有一定的接触压力，静态接触压力一般为70N或90N。

随着列车不断地提速，车辆的运行环境越来越恶劣，受电弓与接触网之间的振动变得更加强烈，使受电弓所受的随机振动载荷急剧增加，以往容易被忽视的受电弓振动疲劳问题日益显现，因此受电弓的振动疲劳问题越来越受到广泛的重视。为了更加准确和高效的预测受电弓的随机振动疲劳寿命，进行受电弓随机振动疲劳试验的研究具有重要的意义。这将保证车辆安全可靠的运行，减少事故的发生，同时也可以提高受电弓的设计水平、延长使用寿命，增强了我国高速车辆在国际市场的竞争力，不仅具有深远的理论意义，而且也具有重大的应用价值和经济效益。

目前，我国铁路系统普遍配备的受电弓试验台，多属于人工型或半自动型，测试操作繁琐、不能够快速准确、便捷地测试受电弓的疲劳性能。如一种受电弓试验台的升降装置(CN 201420806305.7),依靠电机的正反转驱动卷筒从而带动钢丝绳移动，钢丝绳与受电弓的碳滑板接触来模拟线路弓网受载，有效防止了钢丝绳松散以及乱绳现象，保证了钢丝绳和受电弓碳滑板的紧密接触，但是电机正反转只能模拟受电弓的升弓和降弓过程，无法模拟受电弓持续的受流过程，而且无法模拟接触网传递给受电弓的随机振动载荷。一种压臂式受电弓试验台(CN 201120107183.9),可以很好地测试受电弓拉力与位置、高度与试件特性曲线，检查结果更为准确，但是此专利只能用于检测压臂式受电弓的实际受力和特性曲线，无法对受电弓施加摩擦力和随机振动激励。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种受电弓疲劳试验装置，它能有效地模拟受电弓在线路上的真实受力状态，重现受电弓的疲劳破坏过程。

本实用新型的目是通过以下技术方案来实现的：

一种受电弓疲劳试验装置，包括模拟升弓机构，受电弓弓头和作动器，模拟升弓机构的三脚支座与地面固定，其升弓气囊尾端通过空气管路与空气电磁阀的出口相连，空气电磁阀的进口通过空气管路与空气压缩机的气缸相连；所述模拟升弓机构的前、后两侧分别设有立柱式支架二和立柱式支架一，以两个所述立柱式支架之间的连线为中轴线，在所述立柱式支架一的左侧设有调速电机，所述调速电机的转轴与主动滑轮通过平键固定；所述立柱式支架一与立柱式支架二相对的方向的侧壁设有悬臂滑轮座，定滑轮通过轮轴与悬臂滑轮座固定，所述主动滑轮的轴与定滑轮的轴两轴之间通过铰链配合，水平设置；立柱式支架二与立柱式支架一相对的方向的侧壁设有悬臂滑轮座，从动滑轮通过轮轴与悬臂滑轮座固定；所述模拟升弓机构前方与立柱式支架二之间设有作动器，作动器的顶部设有滑轮组安装座，滑轮组通过立式支架与滑轮组安装座固定；所述主动滑轮与从动滑轮之间设有环形钢索，受电弓弓头的碳滑板设置在环形钢索的下方，并通过固定滑轮组与随机振动试验台的作动器结合。

所述环形钢索为环形的钢丝绳，一端绕在主动滑轮一上，通过定滑轮和主动滑轮压紧驱动，另一端绕在从动滑轮上。环形钢索的下部还绕过滑轮组并与受电弓的碳滑板接触。所述主动滑轮和定滑轮之间通过铰链固定，它们之间的间隙与环形钢索过盈配合。

所述升弓气囊端部与空气管路相连，空气管路另一端与气缸相连，空气管路上设有空气电磁阀，气缸上方设有空气压缩机。

所述滑轮组设有两个小滑轮，所述小滑轮分别通过上、下设置的转轴与滑轮组基座铰接上，所述环形钢索位于两个小滑轮之间且间隙配合。

进一步地，所述环形钢索通过绕在主动滑轮和从动滑轮上绷紧而产生张力，调速电机转动使转轴和主动滑轮产生回转力矩，主动滑轮和定滑轮压紧环形钢索产生回转摩擦力带动环形钢索做回转运动。滑轮组的两个小滑轮与环形钢索相切且间隙配合，振动台的作动器产生垂向、横向和纵向三个方向的随机振动激励并通过滑轮组传递给环形钢索，垂向、横向和纵向三个方向的随机振动激励为线路实测激励，可以真实地模拟受电弓和接触网的受力状态，环形钢索在随机振动激励的作用下产生扰动然后通过碳滑板传递给受电弓。环形钢索在定滑轮、主动滑轮、从动滑轮和滑轮组的诱导下回转路径保持不变，有效防止了松散、爬轮和跳轮现象的发生。

所述空气压缩机给气缸充气，保证气缸内的空气压力。升弓气囊在空气电磁阀的控制下充排气，充气时高压气体进入升弓气囊，升弓气囊压缩降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆和下导杆转动，抬起上臂杆、上导杆和碳滑板，受电弓匀速上升，降弓时升弓气囊内在高压气体经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降。通过升弓气囊的充排气来模拟受电弓升弓和降弓过程中与环形钢索的受力过程。

本实用新型涉及的这种受电弓疲劳试验装置，在立柱式之间上布置了定滑轮和从动滑轮、在调速电机上设了主动滑轮，在振动台作动器上安装了滑轮组，在升弓气囊端部连接了气缸，环形钢索绕过主动滑轮、定滑轮、从动滑轮和滑轮组后垂放在受电弓碳滑板上。通过调节两个立柱式支架之间的距离来调节环形钢索的挠度，进而控制受电弓的静态接触压力。通过气缸给升弓气囊充排气来控制升弓和降弓，通过调速电机调节转速来带动环形钢索做回转运动，通过振动台的作动器给滑轮组施加垂向、横向和纵向三个方向的随机振动激励。垂向、横向和纵向三个方向的随机振动激励通过滑轮组传递给环形钢索来模拟接触网真实的振动。环形钢索与受电弓的碳滑板产生动摩擦并将垂向、横向和纵向三个方向的随机振动传递给受电弓，更加真实的模拟了受电弓真实的受力情况，环形钢索在定滑轮、主动滑轮、从动滑轮和滑轮组的诱导下回转路径保持不变，有效防止了松散、爬轮和跳轮现象的发生。此外空气压缩机可以给气缸充气，通过空气电磁阀电动控制受电弓升弓气囊的充排气进而实现升弓和降弓，真实重现出了升降弓过程中受电弓与接触网的运动和受力状态。这种受电弓疲劳试验装置真实有效地模拟了受电弓在整个服役过程中的疲劳过程，设备简单，方便安装，方便调节，方便控制，方便加载。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构前视图；

图2为本实用新型的整体结构后视图；

图3为本实用新型的左侧滑轮结构示意图；

图4为本实用新型的受电弓升降弓机构示意图；

图5为本实用新型的右侧滑轮和作动器结构示意图；

图6为本实用新型的滑轮组结构示意图；

具体实施方式

如图1所示，一种受电弓疲劳试验装置，包括模拟升弓机构1，受电弓弓头和作动器12，模拟升弓机构1的三脚支座与地面固定，其升弓气囊13尾端通过空气管路与空气电磁阀16的出口相连，空气电磁阀16的进口通过空气管路与空气压缩机14的气缸15相连；所述模拟升弓机构1的前、后两侧分别设有立柱式支架二9和立柱式支架一8，以两个所述立柱式支架之间的连线为中轴线，在所述立柱式支架一8的左侧设有调速电机7，所述调速电机7的转轴与主动滑轮6通过平键固定；所述立柱式支架一8与立柱式支架二9相对的方向的侧壁设有悬臂滑轮座17，定滑轮4通过轮轴与悬臂滑轮座17固定，所述主动滑轮6的轴与定滑轮4的轴两轴之间通过铰链配合，水平设置；立柱式支架二9与立柱式支架一8相对的方向的侧壁设有悬臂滑轮座17，从动滑轮5通过轮轴与悬臂滑轮座17固定；所述模拟升弓机构前方与立柱式支架二9之间设有作动器12，作动器12的顶部设有滑轮组安装座11，滑轮组10通过立式支架与滑轮组安装座11固定；所述主动滑轮6与从动滑轮5之间设有环形钢索3，受电弓弓头的碳滑板2设置在环形钢索3的下方，并通过固定滑轮组10与随机振动试验台的作动器12结合。

进一步地，所述环形钢索3通过绕在主动滑轮6和从动滑轮5上绷紧而产生张力，调速电机7转动使转轴和主动滑轮6产生回转力矩，主动滑轮6和定滑轮4压紧环形钢索3产生回转摩擦力带动环形钢索3做回转运动。滑轮组10的两个小滑轮与环形钢索3相切且间隙配合，振动台的作动器12产生垂向、纵向和横向三个方向的随机振动激励并通过滑轮组10传递给环形钢索3，随机振动激励为线路实测激励，可以真实地模拟受电弓和接触网的受力状态，环形钢索3在随机振动激励的作用下产生扰动然后通过碳滑板2传递给受电弓。环形钢索3在定滑轮4、主动滑轮6、从动滑轮5和滑轮组10的诱导下回转路径保持不变，有效防止了松散、爬轮和跳轮现象的发生。所述空气压缩机14给气缸15充气，保证气缸15内的空气压力。通过升弓气囊13的充排气来模拟受电弓升弓和降弓过程中与环形钢索3的运动和受力过程。

这种受电弓疲劳试验装置，在立柱式支架上布置了定滑轮和从动滑轮、在调速电机上设了主动滑轮，在振动台作动器上安装了滑轮组，在升弓气囊端部连接了气缸，环形钢索绕过主动滑轮、从动滑轮和滑轮组后垂放在受电弓碳滑板上。通过调节两个立柱式支架之间的距离来调节环形钢索的挠度，进而控制受电弓的静态接触压力。通过气缸给升弓气囊充排气来控制升弓和降弓，通过调速电机调节转速来带动环形钢索做回转运动，通过振动台的作动器给滑轮组施加随机振动激励。随机振动激励通过滑轮组传递给环形钢索来模拟接触网真实的振动。环形钢索与受电弓的碳滑板产生动摩擦并将随机振动传递给受电弓，更加真实的模拟了受电弓真实的受力情况，环形钢索在定滑轮、主动滑轮、从动滑轮和滑轮组的诱导下回转路径保持不变，有效防止了松散、爬轮和跳轮现象的发生。此外空气压缩机可以给气缸充气，通过空气电磁阀电动控制受电弓升弓气囊的充排气进而实现升弓和降弓，真实重现出了升降弓过程中受电弓与接触网的运动和受力状态。这种受电弓疲劳试验装置真实有效地模拟了受电弓在整个服役过程中的疲劳过程，设备简单，方便安装，方便调节，方便控制，方便加载。

实验前，在滑轮装配和组装前将环形钢索从滑轮组的两个小滑轮的间隙中穿过，并绕在主动滑轮和从动滑轮上。然后将定滑轮固定在立柱式支架一上并和主动滑轮铰接，将滑轮组的两个小滑轮铰接并通过螺栓固定在作动器的安装座上，将从动滑轮固定在立柱式支架二上。启动空气压缩机，开始给气缸充气，直到气缸的气压表达到预定值，充气完成。然后电动控制空气电磁阀打开，气缸开始给升弓气囊充气，高压气体进入升弓气囊，升弓气囊压缩降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆和下导杆转动，抬起上臂杆、上导杆和碳滑板，受电弓匀速上升。升弓完成后根据升弓气囊的气压反馈电信号，空气电磁阀自动关闭。之后通过调节两个立柱式支架之间的距离来调节环形钢索的挠度进而控制受电弓的静态接触压力(一般为70N或90N)，两个立柱式支架之间的距离越小，环形钢索的挠度越大，受电弓碳滑板受到的静态接触压力越大，反之则越小。静态接触压力调节完成后进行降弓，电动控制受电弓缓冲阀打开，高压气体经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降，完成降弓，受电弓回到原位。

静态接触压力调节完成且受电弓回到原位后即可启动调速电机和随机振动试验台开始试验，调速电机转轴产生回转力矩驱动主动滑轮和环形钢索做回转运动，同时定滑轮、从动滑轮和滑轮组的两个小滑轮在环形钢索的驱动下开始转动。环形钢索在定滑轮、主动滑轮、从动滑轮和滑轮组的诱导下回转路径保持不变，有效防止了松散、爬轮和跳轮现象的发生。同时随机振动试验台的作动器产生实际接触网的垂向、横向和纵向三个方向的随机振动激励，并通过滑轮组传递给环形钢索，环形钢索在做回转运动的同时受到来自滑轮组的扰动激励。电动控制空气电磁阀打开，气缸内的高压气体进入受电弓的升弓气囊，升弓气囊压缩降弓弹簧，此时升弓弹簧使下臂杆和下导杆转动，抬起上臂杆、上导杆和碳滑板，使受电弓匀速上升，碳滑板与环形钢索接触开始模拟受流过程。环形钢索将摩擦力和垂向、横向和纵向三个方向的随机振动载荷传递给受电弓的碳滑板，然后由碳滑板传递给受电弓。调速电机持续驱动环形钢索来模拟整个受流过程，受流过程结束后电动控制受电弓缓冲阀打开，升弓气囊内在高压气体经受电弓缓冲阀迅速排向大气，在降弓弹簧作用下，克服升弓弹簧的作用力，使受电弓迅速下降。受电弓脱离环形钢索，受电弓的一个循环动作完成，以此循环往复，继续疲劳试验，直到得到预期的实验结果后降下受电弓，关闭调速电机、随机振动试验台和空气压缩机，实验结束。

本实用新型所述的具体实施方式并不构成对本申请范围的限制，凡是在本实用新型构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够作出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种受电弓疲劳试验装置，包括模拟升弓机构(1)，受电弓弓头和作动器(12)，其特征在于：模拟升弓机构(1)的三脚支座与地面固定，其升弓气囊(13)尾端通过空气管路与空气电磁阀(16)的出口相连，空气电磁阀(16)的进口通过空气管路与空气压缩机(14)的气缸(15)相连；所述模拟升弓机构(1)的前、后两侧分别设有立柱式支架二(9)和立柱式支架一(8)，以两个所述立柱式支架之间的连线为中轴线，在所述立柱式支架一(8)的左侧设有调速电机(7)，所述调速电机(7)的转轴与主动滑轮(6)通过平键固定；所述立柱式支架一(8)与立柱式支架二(9)相对的方向的侧壁设有悬臂滑轮座(17)，定滑轮(4)通过轮轴与悬臂滑轮座(17)固定，所述主动滑轮(6)的轴与定滑轮(4)的轴两轴之间通过铰链配合，水平设置；立柱式支架二(9)与立柱式支架一(8)相对的方向的侧壁设有悬臂滑轮座(17)，从动滑轮(5)通过轮轴与悬臂滑轮座(17)固定；所述模拟升弓机构前方与立柱式支架二(9)之间设有作动器(12)，作动器(12)的顶部设有滑轮组安装座(11)，滑轮组(10)通过立式支架与滑轮组安装座(11)固定；所述主动滑轮(6)与从动滑轮(5)之间设有环形钢索(3)，受电弓弓头的碳滑板(2)设置在环形钢索(3)的下方，并通过固定滑轮组(10)与随机振动试验台的作动器(12)结合。

2.根据权利要求1所述的一种受电弓疲劳试验装置，其特征在于：所述环形钢索(3)一端绕过定滑轮(4)，另一端绕过从动滑轮(5)，环形钢索(3)的下环穿过滑轮组(10)并与受电弓的碳滑板(2)接触。

3.根据权利要求1所述的一种受电弓疲劳试验装置，其特征在于：所述主动滑轮(6)和定滑轮(4)之间通过铰链固定，它们之间的间隙与环形钢索(3)过盈配合。

4.根据权利要求1所述的一种受电弓疲劳试验装置，其特征在于：所述滑轮组(10)设有两个小滑轮，所述小滑轮分别通过上、下设置的转轴与滑轮组基座铰接上，所述环形钢索(3)位于两个小滑轮之间且间隙配合。

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