RU170444U1

RU170444U1 - Asymmetric current collector of electric rolling stock

Info

Publication number: RU170444U1
Application number: RU2016124787U
Authority: RU
Inventors: Андрей Александрович Свечников; Михаил Анатольевич Герасимов
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2017-04-25

Abstract

Полезная модель относится к железнодорожной области техники, конкретнее к токоприемникам электроподвижного состава, и может быть использовано на электровозах и моторвагонах электропоездов, а также на моторвагонах высокоскоростных электропоездов.В асимметричном токоприемнике электроподвижного состава, содержащем копировальный кулачковый механизм, и токосъемный узел с подрессоренным полозом, установленный на полупантографе, смонтированном на изолированном основании и имеющем нижнюю подвижную раму, шарнирно связанную с изолированным основанием, а также верхнюю подвижную раму, шарнирно связанную с нижней рамой и через поводок с основанием, внутри которой смонтирована синхронизирующая тяга, одним концом шарнирно соединенная с нижней рамой, а другим - с кареткой токосъемного узла на конце верхней рамы, который имеет систему подрессоривания полоза относительно каретки, причем система подрессоривания полозов смонтирована в двух корпусах, расположенных симметрично по концам каретки и содержит пружины, образующие связанную систему, согласно полезной модели шарнирные соединения держателей полозов с верхними и нижними рычагами и соединения корпусов с нижними рычагами в системе подрессоривания полозов выполнены в виде сферических кинематических пар, причем верхняя и нижняя подвижные рамы выполнены из полой трубы треугольного сечения, а синхронизирующая тяга выполнена трапециевидной формы.Предлагаемая полезная модель повышает надежность всего узла в целом на 15% и уменьшает аэродинамическое сопротивление на 20%, а также упрощает конструкцию всего механизма. Данный механизм более приспособлен к условиям движения на высоких скоростях.The utility model relates to the railway field of technology, and more specifically to current collectors of electric rolling stock, and can be used on electric locomotives and electric carriages, as well as on motorized cars of high-speed electric trains. on a semi-pantograph mounted on an insulated base and having a lower movable frame pivotally connected to the insulated the base, as well as the upper movable frame, pivotally connected to the lower frame and through a leash with the base, inside of which a synchronizing rod is mounted, pivotally connected to the lower frame by one end and the collector carriage at the end of the upper frame, which has a suspension system the skid relative to the carriage, and the skid suspension system is mounted in two housings located symmetrically at the ends of the carriage and contains springs forming a connected system, according to the utility model the connection of the slide holders to the upper and lower levers and the connection of the housings to the lower levers in the suspension suspension system are made in the form of spherical kinematic pairs, the upper and lower movable frames being made of a hollow pipe of triangular cross section, and the synchronizing rod is made of a trapezoidal shape. The proposed utility model increases the reliability the entire assembly as a whole by 15% and reduces aerodynamic drag by 20%, and also simplifies the design of the entire mechanism. This mechanism is more adapted to traffic conditions at high speeds.

Description

Полезная модель относится к железнодорожной области техники, конкретнее к токоприемникам электроподвижного состава, и может быть использовано на электровозах и моторвагонах электропоездов, а также на моторвагонах высокоскоростных электропоездов.The utility model relates to the railway field of technology, and more specifically to current collectors of electric rolling stock, and can be used on electric locomotives and electric carriages, as well as on motorcarriages of high-speed electric trains.

Известен асимметричный токоприемник для электропоездов, имеющий токосъемный узел с подрессоренным полозом, установленный на полупантографе, содержащем нижнюю подвижную раму, шарнирно связанную с изолированным основанием, торсионной системой подрессоривания и подъемно-опускающим механизмом, верхнюю подвижную раму, шарнирно связанную с нижней рамой и через нижнюю тягу - с основанием, а также верхнюю тягу, одним концом шарнирно связанную с нижней рамой, а другим - с кареткой токосъемного узла на конце верхней рамы, система подрессоривания выполнена в виде одного торсиона, параллельного оси шарнирного соединения нижней рамы с основанием и связанного одним концом с основанием, а другим через звенчатую тягу, имеющую механизм регулировки контактного нажатия в одном из ее звеньев, - с рычагом в виде кулачка, расположенным на нижней подвижной раме, причем торсион имеет энергоемкость, достаточную для преодоления сил сопротивления по подъему подвижных частей токоприемника и прижатию токосъемного узла заданным усилием к контактному проводу энергосети, а подъемно-опускающий механизм выполнен с возможностью преодоления указанной энергоемкости торсиона и удержания токоприемника заданным усилием в сложенном положении (патент RU 2272720, МПК: B60L 5/26, опуб. 27.03.2006, автор Авотин Е.В. и др. Асимметричный токоприемник для электропоездов).An asymmetric current collector for electric trains is known, having a current collector unit with a sprung runner mounted on a half-pantograph comprising a lower movable frame articulated with an insulated base, a torsion suspension system and a lifting and lowering mechanism, an upper movable frame articulated with a lower rod and lower - with the base, as well as the upper link, one end pivotally connected to the lower frame, and the other - with the carriage of the collector assembly at the end of the upper frame, suspension system made in the form of one torsion parallel to the axis of articulation of the lower frame with the base and connected at one end to the base and the other through a link rod having a contact pressure adjustment mechanism in one of its links, with a cam lever located on the lower movable frame moreover, the torsion bar has an energy intensity sufficient to overcome the resistance forces for raising the movable parts of the current collector and pressing the collector unit with a predetermined force to the contact wire of the power network, and the lifting and lowering fur nism is arranged to overcome the energy consumption of said torsion bar and holding susceptor predetermined force in the retracted position (patent RU 2272720, IPC: B60L 5/26, opub. 03/27/2006, author Avotin E.V. and others. Asymmetric current collector for electric trains).

К недостаткам данного токоприемника относится повышенная инерционность токосъемного узла из-за размещения на каретке большого количества различных конструктивных узлов, таких как жесткий каркас с крайними контактными вставками и системой подрессоривания, промежуточный полоз с контактными вставками и собственной системой подрессоривания и механизма выставки промежуточного полоза относительно крайних токосъемных вставок. Недостатком также является пониженная адаптивность токосъемного узла из-за размещения крайних токосъемных вставок на общем жестком каркасе и плоскопараллельного движения промежуточного полоза и невозможность обеспечения одинакового нажатия токосъемных вставок на контактный провод, что вызывает неравномерность нагрева полозов из-за разного тока, неравномерность износа контактных элементов, приводящую к ухудшению токосъема. Отсутствие подрессоривания токосъемного узла в поперечном направлении по отношению к направлению движения вызывает при прохождении фиксатора, размещаемого на каждой опоре контактной сети и формирующего зигзагообразную форму контактного провода, резкое изменение направления силы взаимодействия токосъемного узла и контактного провода, что негативно влияет на работу токоприемника. Большое количество элементов конструкции пагубно сказывается на надежности и аэродинамике механизма. Отсутствует возможность проведения коммуникаций внутри конструкции.The disadvantages of this current collector include the increased inertia of the current collector assembly due to the placement of a large number of different structural components on the carriage, such as a rigid frame with extreme contact inserts and a suspension system, an intermediate runner with contact inserts and its own suspension system and an exhibition mechanism for the intermediate runner relative to the extreme slip rings inserts. The disadvantage is the reduced adaptability of the slip ring assembly due to the location of the extreme slip rings on the common rigid frame and the plane run of the intermediate runner and the inability to ensure the same pressing of the slip rings on the contact wire, which causes uneven heating of the runners due to different currents, uneven wear of the contact elements, leading to deterioration of current collection. The absence of suspension of the collector assembly in the transverse direction with respect to the direction of movement causes a sharp change in the direction of the interaction force between the collector assembly and the contact wire when passing through the latch located on each support of the contact network and forming a zigzag shape, which negatively affects the operation of the current collector. A large number of structural elements adversely affects the reliability and aerodynamics of the mechanism. There is no possibility of carrying out communications within the structure.

Известен асимметричный токоприемник электроподвижного состава, содержащий токосъемный узел с подрессоренным полозом, установленный на полупантографе, смонтированном на изолированном основании и имеющем нижнюю подвижную раму, шарнирно связанную с изолированным основанием, а также верхнюю подвижную раму, шарнирно связанную с нижней рамой и через поводок с основанием, при этом верхняя рама выполнена в виде полой подвижной трубы круглого сечения с продольными отверстиями на обоих концах, внутри которой смонтирована синхронизирующая тяга, одним концом шарнирно соединенная с нижней рамой, а другим - с кареткой токосъемного узла на конце верхней рамы, и систему подрессоривания полоза относительно верхней рамы, причем полоз токоприемника содержит токосъемные элементы, токоприемник содержит пневматический привод, установленный на изолированном основании, и копировальный кулачковый механизм, установленный на нижней раме полупантографа, при этом пневматический привод связан с нижней рамой тросом через копировальный кулачковый механизм, а токосъемный узел дополнительно содержит полоз и систему подрессоривания полоза, идентичные упомянутым, причем системы подрессоривания полозов смонтированы в корпусах, расположенных симметрично по концам каретки и содержат пружины, образующие связанную систему (патент RU 102327, МПК: B60L 5/28, опубл. 27.02.2011, автор Вахонин В.П. и др. Асимметричный токоприемник электроподвижного состава).Known asymmetric current collector of electric rolling stock containing a current collector unit with a sprung runner mounted on a semi-pantograph mounted on an insulated base and having a lower movable frame pivotally connected to the insulated base, as well as an upper movable frame pivotally connected to the lower frame and through the leash with the base the upper frame is made in the form of a hollow movable pipe of circular cross section with longitudinal holes at both ends, inside of which a synchronizing rod is mounted a, with one end pivotally connected to the lower frame, and with the other with the carriage of the collector assembly at the end of the upper frame, and a skid suspension system relative to the upper frame, wherein the collector runner contains current collector elements, the current collector contains a pneumatic drive mounted on an insulated base, and a copy cam a mechanism mounted on the lower frame of the semi-pantograph, while the pneumatic drive is connected to the lower frame by a cable through the copy cam mechanism, and the collector assembly is additionally contains a skid and a skid suspension system identical to those mentioned, moreover, skid suspension systems are mounted in housings symmetrically at the ends of the carriage and contain springs forming a connected system (patent RU 102327, IPC: B60L 5/28, publ. 02.27.2011, author Vakhonin V.P. and others. Asymmetric current collector of electric rolling stock).

К недостаткам данного токоприемника относится наличие лишних связей в кинематической схеме верхнего токосъемного узла, что приводит к перекосам в соединениях и, как следствие, уменьшает надежность механизма. Также к недостаткам данной полезной модели можно отнести более сложную конструкцию синхронизирующей тяги с загибом через шарнир соединения верхней и нижней рам и отсутствие возможности безопасного проведения пневмомагистралей внутри верхней рамы, что негативно сказывается на аэродинамике и надежности механизма.The disadvantages of this current collector include the presence of unnecessary connections in the kinematic diagram of the upper collector assembly, which leads to distortions in the joints and, as a result, reduces the reliability of the mechanism. The disadvantages of this utility model include the more complicated design of the synchronizing thrust with a bend through the hinge of the connection of the upper and lower frames and the lack of the possibility of safe air lines inside the upper frame, which negatively affects the aerodynamics and reliability of the mechanism.

Данное техническое решение было выбрано в качестве прототипа.This technical solution was chosen as a prototype.

Техническим результатом является повышение надежности токоприемника и снижение аэродинамического сопротивления механизма.The technical result is to increase the reliability of the current collector and reduce the aerodynamic drag of the mechanism.

Технический результат достигается тем, что в асимметричном токоприемнике электроподвижного состава согласно полезной модели шарнирные соединения держателей полозов с верхними и нижними рычагами и соединения корпусов с нижними рычагами в системе подрессоривания полозов выполнены в виде сферических кинематических пар. Верхняя и нижняя подвижные рамы выполнены из полой трубы треугольного сечения, а синхронизирующая тяга выполнена трапециевидной формы.The technical result is achieved by the fact that in an asymmetric current collector of an electric rolling stock according to a utility model, the articulated joints of the runner holders with the upper and lower arms and the housing connections with the lower arms in the skid suspension system are made in the form of spherical kinematic pairs. The upper and lower movable frames are made of a hollow pipe of triangular section, and the synchronizing rod is made of a trapezoidal shape.

Таким образом, повышена адаптивность верхнего токосъемного узла к контактному проводу за счет применения сферических шарниров в соединениях системы подрессоривания полозов. Улучшение аэродинамических характеристик происходит за счет использования полой трубы треугольного сечения для верхней и нижней рам, и, как следствие, появляется возможность безопасного расположения различного рода коммуникации внутри конструкции. Применение трапециевидной синхронизирующей тяги позволяет максимально скрыть ее внутри верхней рамы и сократить количество отверстий в этой раме. Данные нововведения в целом обеспечивают уменьшение сопротивления воздуха во время движения коленом вперед, более надежную работу токоприемника и повышение качества токосъема даже при высоких скоростях движения.Thus, the adaptability of the upper collector assembly to the contact wire is increased due to the use of spherical joints in the joints of the skid suspension system. Improving the aerodynamic characteristics is due to the use of a hollow pipe of triangular section for the upper and lower frames, and, as a result, it becomes possible to safely arrange various kinds of communication inside the structure. The use of a trapezoidal synchronizing rod allows you to hide it as much as possible inside the upper frame and reduce the number of holes in this frame. These innovations as a whole provide a decrease in air resistance while moving forward with the knee, more reliable operation of the current collector and an improvement in the quality of current collection even at high speeds.

На фиг. 1 - асимметричный токоприемник электроподвижного состава, продольный разрез;In FIG. 1 - asymmetric current collector of electric rolling stock, longitudinal section;

На фиг. 2 - предлагаемая кинематическая схема верхнего токосъемного узла;In FIG. 2 - the proposed kinematic diagram of the upper collector unit;

На фиг. 3 - поперечный разрез системы подрессоривания полоза;In FIG. 3 is a transverse section of a skid suspension system;

На фиг. 4 - поперечный разрез корпуса системы подрессоривания;In FIG. 4 is a cross-sectional view of the suspension system housing;

Асимметричный токоприемник электроподвижного состава состоит из подвижных нижней 1 и верхней 2 рам, поводка 3, трапециевидной синхронизирующей тяги 4, изолированного основания 5 и копировального кулачкового механизма 6, установленного на нижней раме. Токосъемный узел, установленный на верхней раме, содержит каретку, два полых полоза 7 с токосъемными накладками 8 и две одинаковые системы подрессоривания полозов. Каретка состоит из основания 9 в виде пластины с обтекаемым профилем и двух корпусов системы подрессоривания 10, расположенных на торцах основания. Токосъемный узел содержит сферические шарниры 11 в механизме подрессоривания полозов. Каждый корпус содержит идентичную систему подрессоривания, каждая из которых состоит из шарнирно, крест-накрест установленных верхних рычагов 12, и нижних рычагов 13, держателей 14, крышек корпуса 15, крышек держателей 16 и пружин 17. Основание снабжено буфером 18.An asymmetric current collector of an electric rolling stock consists of moving lower 1 and upper 2 frames, a lead 3, a trapezoidal synchronizing rod 4, an insulated base 5 and a copy cam mechanism 6 mounted on the lower frame. The collector assembly mounted on the upper frame contains a carriage, two hollow skids 7 with slip rings 8 and two identical skid suspension systems. The carriage consists of a base 9 in the form of a plate with a streamlined profile and two cases of the suspension system 10 located at the ends of the base. The collector assembly contains spherical hinges 11 in the mechanism of suspension suspension. Each housing contains an identical suspension system, each of which consists of a hinged, crosswise mounted upper levers 12, and lower levers 13, holders 14, housing covers 15, holder covers 16 and springs 17. The base is equipped with a buffer 18.

Токоприемник работает следующим образом.The current collector operates as follows.

В сложенном состоянии верхняя рама 2 под своим весом лежит на буфере 18 основания 5. Механизм предполагает наличие пневмопривода. При подаче сжатого воздуха в пневматический привод последний тянет трос, закрепленный на подвижной части привода, который в свою очередь через копировальный кулачковый механизм 6 поворачивает нижнюю раму 1, что вызывает раскрытие токоприемника за счет поводка 3. Трапециевидная синхронизирующая тяга 4 поддерживает горизонтальное положение каретки. При подходе к контактному проводу происходит поджатие полозов 7 с токосъемными накладками 8 к контактному проводу за счет растяжения пружин 17 системы подрессоривания и выравнивание усилий нажатия полозов через упомянутые пружины. Система подрессоривания выполнена следующим образом. Два корпуса системы подрессоривания 10 крепятся по краям основания каретки 9, на каждом корпусе имеется пара осей и пара углублений в форме полусфер. В углубления устанавливаются сферические шарниры 11 и закрепляются крышками корпусов 15. На оси устанавливаются с возможностью вращения верхние пары рычагов 12, а нижние пары рычагов 13 крепятся к сферическим шарнирам жестко. Держатели 14 также имеют сферические углубления под шарниры, которые фиксируются крышками держателей 16. И верхние, и нижние рычаги свободными концами жестко крепятся к сферическим шарнирам, устанавливаемым в держатели. Рычаги вместе с держателями и пружинами 17 образуют параллелограммный привод, обеспечивающий плоскопараллельное движение держателей полозов. Полозы, поворачиваясь вокруг осей держателей, отслеживают угол наклона контактного провода и стабильно прилегают к нему. Угол поворота полозов относительно горизонта ограничивается упором в края канавок полозов. При движении рельсового транспортного средства изменение положения контактного провода контролируется системами подрессоривания полозов, а также пневматическим приводом. Крайнее нижнее положение полозов определяется упором верхних рычагов в оси их вращения, а крайнее нижнее - упором нижних рычагов в оси сферических шарниров соседних нижних рычагов. При подаче команды пневматическому приводу на снижение подвижные части токоприемника опускаются вниз. Под действием веса подвижных частей токоприемник принимает первоначальное сложенное положение. Трапециевидная синхронизирующая тяга максимально скрыта внутри верхней рамы при минимальном количестве необходимых отверстий в последней, за счет чего повышена защищенность тяги от внешних факторов. Благодаря рамам треугольного сечения помимо снижения аэродинамического сопротивления появляется возможность проведения различного рода магистралей к датчикам и системам внутри конструкции, а именно - по краям верхней рамы, при этом исключая их контакт с синхронизирующей тягой.When folded, the upper frame 2 under its weight lies on the buffer 18 of the base 5. The mechanism involves the presence of a pneumatic drive. When compressed air is supplied to the pneumatic actuator, the latter pulls a cable fixed to the movable part of the actuator, which in turn rotates the lower frame 1 through the cam mechanism 6, which causes the current collector to open due to the leash 3. The trapezoidal synchronizing rod 4 maintains the horizontal position of the carriage. When approaching the contact wire, the runners 7 with the slip rings 8 are pressed to the contact wire due to the tension of the springs 17 of the suspension system and the equalization of the efforts of pressing the runners through the mentioned springs. The suspension system is as follows. Two cases of the suspension system 10 are mounted on the edges of the base of the carriage 9, on each case there is a pair of axes and a pair of recesses in the form of hemispheres. In the recesses, spherical hinges 11 are mounted and secured by the covers of the housings 15. The upper pairs of levers 12 are mounted rotatably on the axis, and the lower pairs of levers 13 are rigidly attached to the spherical hinges. The holders 14 also have spherical recesses for the hinges, which are fixed by the covers of the holders 16. Both the upper and lower levers with free ends are rigidly attached to the spherical hinges installed in the holders. The levers together with the holders and the springs 17 form a parallelogram drive that provides plane-parallel movement of the slide holders. The skids, turning around the axes of the holders, track the angle of the contact wire and stably adhere to it. The angle of rotation of the skids relative to the horizon is limited by the focus on the edges of the grooves of the skids. When the rail vehicle moves, the change in the position of the contact wire is controlled by skid suspension systems, as well as a pneumatic drive. The extreme lower position of the runners is determined by the emphasis of the upper arms in the axis of their rotation, and the extreme lower by the focus of the lower arms in the axis of the spherical hinges of the neighboring lower arms. When giving a command to the pneumatic drive to reduce the movable parts of the current collector are lowered down. Under the influence of the weight of the moving parts, the current collector takes its initial folded position. The trapezoidal synchronizing rod is hidden as much as possible inside the upper frame with the minimum number of holes required in the latter, which increases the protection of the rod from external factors. Thanks to the frames of the triangular section, in addition to reducing aerodynamic drag, it becomes possible to conduct various kinds of lines to the sensors and systems inside the structure, namely along the edges of the upper frame, while excluding their contact with the synchronizing rod.

Предлагаемая полезная модель повышает надежность всего узла в целом на 15% и уменьшает аэродинамическое сопротивление на 20%, а также упрощает конструкцию всего механизма. Данный механизм более приспособлен к условиям движения на высоких скоростях.The proposed utility model increases the reliability of the entire assembly as a whole by 15% and reduces aerodynamic drag by 20%, and also simplifies the design of the entire mechanism. This mechanism is more adapted to traffic conditions at high speeds.

Claims

An asymmetric current collector of an electric rolling stock comprising a cam mechanism and a slip ring assembly with a sprung runner mounted on a semi-pantograph mounted on an insulated base and having a lower movable frame articulated to the insulated base, as well as an upper movable frame articulated to the lower frame and through the wire with a base inside which a synchronizing rod is mounted, one end pivotally connected to the lower frame, and the other end to the carriage of the collector assembly n the end of the upper frame, which has a skid suspension system relative to the carriage, the skid suspension system is mounted in two housings symmetrically at the ends of the carriage and contains springs forming a connected system, while the articulated joints of the skid holders with upper and lower arms and the connection of the housings with the lower levers in the skid suspension system are made in the form of spherical kinematic pairs, with the upper and lower movable frames made of a hollow pipe of triangular cross-section I, and the synchronization rod is made trapezoidal.