RU2191708C2

RU2191708C2 - Current collector

Info

Publication number: RU2191708C2
Application number: RU2001101037A
Authority: RU
Inventors: В.В. Белов; Н.А. Белик; П.П. Соколов; А.С. Мазнев
Original assignee: Белов Валерий Васильевич
Priority date: 2001-01-11
Filing date: 2001-01-11
Publication date: 2002-10-27

Abstract

FIELD: railway transport; electrified ground vehicles. SUBSTANCE: current collector has base with fitted-on lower shaft, upper shaft connected by posts with lower shaft, lifting springs and current sleeper carrier installed on upper shaft. Hollow shaft with double-arm lifting levers is freely fitted on lower shaft. One end of lifting levers is connected with lifting springs, and other end, with posts through flexible lifting tie-rods. Double-arm levers and current sleeper carriers are rigidly mounted on upper shaft. Free ends are connected with synchronization tie-rods. EFFECT: provision of constant pressure on current wire, reduced mass of current collector. 4 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к электрооборудованию транспортных средств с электротягой, а именно к токосъемным устройствам, и может быть использовано на наземном электротранспорте. The invention relates to the electrical equipment of vehicles with electric traction, and in particular to current collecting devices, and can be used in terrestrial electric vehicles.

Известно устройство токосъема (см. авт. св-во СССР 1440766 от 22.10.85, МКИ B 60 L 56/12, опубл. 30.11.88, бюл. 44, авторы: Г.С.Мигиренко и др. "Токоприемник подвижного состава"), которое содержит арочную раму с контактной вставкой, узел крепления рамы и связанную с ней тягу, другим концом закрепленную в узле изменения тяги. A current-collecting device is known (see ed. St. USSR 1440766 of 10.22.85, MKI B 60 L 56/12, publ. 30.11.88, bull. 44, authors: G. Migirenko et al. "Current collector of rolling stock "), which contains an arched frame with a contact insert, a frame attachment unit and a rod connected with it, the other end fixed in the rod change unit.

Однако неизбежные неровности, встречающиеся при движении транспорта в зоне контакта токоприемника с контактным проводом, приводят к изменению высоты контактного провода. Это вызывает изгиб стоек рамы, который при зацеплении подъемного механизма за препятствие приводит к значительному повышению нагрузки на все элементы конструкции, и, как следствие, узлы и элементы устройства должны иметь повышенную прочность. Также недостатком конструкции является то, что основные элементы конструкции работают на изгиб, что требует повышения прочности узлов и деталей за счет увеличения массы устройства в целом. С другой стороны известное устройство не обеспечивает постоянство давления токосъемных вставок на контактную сеть, что ведет к повышенному износу трущихся поверхностей в зоне контакта токосъема. However, the inevitable irregularities encountered during traffic in the contact area of the current collector with the contact wire lead to a change in the height of the contact wire. This causes the frame struts to bend, which, when the lifting mechanism engages an obstacle, leads to a significant increase in the load on all structural elements, and, as a result, the units and elements of the device must have increased strength. Another drawback of the design is that the main structural elements work in bending, which requires an increase in the strength of components and parts by increasing the mass of the device as a whole. On the other hand, the known device does not provide a constant pressure collector inserts on the contact network, which leads to increased wear of the rubbing surfaces in the contact zone of the collector.

Также известно техническое решение (см. авт. св-во СССР 1632823 от 15.02.89, МКИ B 60 L 5/26, опубл. 07.03.91, бюл. 9, авторы: Е.С.Гапчинский и др. "Токоприемник"). Данное устройство содержит основание, связанные с ним основные подъемные пружины, систему основных и дополнительных рычагов, связанных между собой и с кареткой с токосъемными вставками. Also, a technical solution is known (see Aut. St. USSR 1632823 of 02.15.89, MKI B 60 L 5/26, publ. 03.03.91, bull. 9, authors: ES Gapchinsky and others. "Current collector" ) This device contains a base, associated with it the main lifting springs, a system of primary and secondary levers connected with each other and with the carriage with collector inserts.

Это позволяет отработать ударные воздействия при движении подвижной единицы в экстремальных условиях путем изменения длины рычагов, когда изоляторы, на которых крепится рудничная контактная сеть, по каким-либо причинам теряют связь со своей опорой и повисают на контактном проводе. This allows you to work out the shock effects when moving a mobile unit in extreme conditions by changing the length of the levers when the insulators on which the mine contact network is mounted lose contact with their support for some reason and hang on the contact wire.

Однако конструктивно это техническое решение достаточно сложно. При движении транспортной единицы все элементы этого устройства находятся в относительном перемещении друг относительно друга, и, как следствие, значительны инерционные силы. Это требует постоянного внимания к смазке отдельных узлов механизма. При этом в условиях эксплуатации городского электротранспорта такое устройство обладает повышенными массогабаритными показателями, а также не может обеспечить постоянство давления на контактную сеть. However, structurally, this technical solution is quite complicated. When a transport unit moves, all elements of this device are in relative displacement relative to each other, and, as a result, inertial forces are significant. This requires constant attention to the lubrication of individual components of the mechanism. At the same time, under the conditions of operation of urban electric vehicles, such a device has increased weight and size indicators, and also can not provide constant pressure on the contact network.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является токоприемник электроподвижного состава железных дорог (см. авт. св-во СССР 284013 от 21.08.1969, МКП B 60 L 5/24, опубл. 14.10.1970, бюл. 32, авторы: В.П.Михеев, И. А. Беляев). Данный токоприемник электроподвижного состава содержит основание, установленные на нем нижний и верхний валы, которые связаны стойками, подъемные пружины и насаженный на верхний вал каретку токосъемных вставок. Отмеченные недостатки для вышеприведенных токосъемных устройств характерны и для рассматриваемого токоприемника. Closest to the claimed technical solution is the current collector of the electric rolling stock of railways (see ed. St. USSR 284013 of 08.21.1969, MKP B 60 L 5/24, publ. 10/14/1970, bull. 32, authors: V.P. .Mikheev, I.A. Belyaev). This current collector of an electric rolling stock contains a base, lower and upper shafts mounted on it, which are connected by struts, lifting springs and a carriage of slip rings inserted onto the upper shaft. The noted drawbacks for the above current collector devices are also characteristic of the current collector under consideration.

В данной конструкции токоприемника основные стойки рычажной системы, установленные на нижнем валу, а также штанги верхнего главного вала работают на изгиб, что требует увеличения прочности конструкции, ведущей в свою очередь к увеличению приведенной массы конструкции и к снижению эффективности токоприемника. In this design of the current collector, the main racks of the linkage system mounted on the lower shaft, as well as the rods of the upper main shaft, work on bending, which requires an increase in the strength of the structure, which in turn leads to an increase in the reduced mass of the structure and to a decrease in the efficiency of the current collector.

Цель изобретения - повышение эффективности подвески токосъемного устройства. The purpose of the invention is improving the efficiency of the suspension of the collector device.

Указанная цель достигается тем, что токосъемное устройство содержит установленный свободно на нижний вал полый вал с двуплечими рычагами подъема, которые одним концом соединены с подъемными пружинами, а вторым концом со стойками посредством гибких тяг подъема, также на верхнем валу жестко установлены двуплечие рычаги каретки токосъемных вставок, свободные концы которых соединены тягами синхронизации. This goal is achieved by the fact that the current collector comprises a hollow shaft freely mounted on the lower shaft with two shoulders of the lifting arms, which are connected to the lifting springs at one end and flexible struts with the other end, and two shoulders of the carriage of the collector inserts are rigidly mounted on the upper shaft whose free ends are connected by synchronization rods.

Причем двуплечие рычаги подъема выполнены с возможностью изменения радиуса присоединения подъемной пружины к нижнему валу, полый вал выполнен из двух половинок с фланцевым соединением с возможностью изменения положения друг относительно друга. Moreover, the two-arm lifting levers are made with the possibility of changing the radius of attachment of the lifting spring to the lower shaft, the hollow shaft is made of two halves with a flange connection with the possibility of changing position relative to each other.

При этом стойки связаны с нижним валом жестко, а с верхним валом шарнирно, а гибкие тяги подъема выполнены с возможностью регулирования своей длины. In this case, the racks are rigidly connected with the lower shaft, and pivotally with the upper shaft, and the flexible lifting rods are configured to adjust their length.

Тяги синхронизации, соединенные с двуплечими рычагами каретки, свободными концами соединены с основанием токосъемного устройства и выполнены с возможностью регулирования своей длины. The synchronization rods connected to the two-arm levers of the carriage, the free ends are connected to the base of the collector device and are made with the possibility of adjusting its length.

Основание (рама) выполнено в виде жесткого прямоугольного каркаса. Стойки, расположенные радиально, выполнены из тонкостенных труб, одноименные концы которых соединены между собой шарнирно посредством верхнего и нижнего валов. В верхних углах подъемного механизма на радиальных стойках закреплены верхние концы гибких тяг соответственно подъема и жесткости. Тяги жесткости диагонально закреплены винтовым соединением на нижнем конце на соответствующих радиальных стойках, что позволяет обеспечить жесткость конструкции в разных плоскостях, регулировать натяжение тяг при их удлинении и настройке механизма подвески. Также позволяет обеспечить одинаковые величины одноименных углов его и тем самым ликвидировать возможные перекосы конструкции. The base (frame) is made in the form of a rigid rectangular frame. Racks located radially are made of thin-walled pipes, the ends of which are of the same name are pivotally interconnected by means of the upper and lower shafts. In the upper corners of the lifting mechanism on the radial racks are fixed the upper ends of the flexible rods, respectively, lifting and stiffness. The stiffness rods are diagonally fixed with a screw connection at the lower end on the corresponding radial racks, which allows to ensure structural rigidity in different planes, to adjust the tension of the rods when they are extended and to adjust the suspension mechanism. It also allows you to ensure the same magnitude of the same angles of it and thereby eliminate possible distortions of the structure.

Нижний вал шарнирно установлен на основании. Кроме того, на нижнем валу свободно насажены при помощи полого вала двуплечие рычаги подъема, которые конструктивно выполнены с возможностью изменения радиуса присоединения подъемной пружины относительно оси нижнего вала, что позволяет изменить величину максимального значения момента сил пружины при одном и том же удлинении пружины или же добиться одинаковых упругих характеристик подвески при разных значениях жесткости пружины. Другой конец каждой пружины шарнирно укреплен на противоположной поперечине основания. Изменяя величину максимального момента сил пружины, можно добиться увеличения давления на контактную сеть, сохраняя при этом постоянство давления во всем рабочем диапазоне, что позволяет повышать эффективность токоприемника при эксплуатации в разных условиях (летом давление на контактную сеть меньше, чем зимой). The lower shaft is pivotally mounted on the base. In addition, two-arm lifting levers are freely mounted on the lower shaft using a hollow shaft, which are structurally configured to change the radius of the attachment of the lifting spring relative to the axis of the lower shaft, which allows you to change the maximum value of the moment of spring forces at the same spring extension or to achieve the same elastic characteristics of the suspension at different values of spring stiffness. The other end of each spring is pivotally mounted on the opposite cross member of the base. By changing the maximum moment of spring force, it is possible to increase the pressure on the contact network, while maintaining a constant pressure throughout the operating range, which allows to increase the efficiency of the current collector during operation in different conditions (in summer, pressure on the contact network is less than in winter).

Конструктивное исполнение двуплечих рычагов с возможностью изменения радиуса приложения сил подъемной пружины и угла установки относительно тяги подъема позволяет подобрать такое соотношение конструктивно-кинематических параметров подвески, что может обеспечить постоянство давления токосъемных вставок на контактную сеть независимо от высоты его расположения над уровнем головки рельсов. Благодаря постоянству давления токосъемных вставок на контактную сеть обеспечиваем долговечность токосъемных вставок и токопровода, что также повышает эффективность токоприемника. The design of two-arm levers with the possibility of changing the radius of application of the forces of the lifting spring and the installation angle relative to the lifting rod allows you to choose such a ratio of the structural and kinematic parameters of the suspension that can ensure the constant pressure of the slip rings on the contact network regardless of its height above the level of the rail head. Due to the constant pressure of the current collector inserts on the contact network, we ensure the durability of the current collector inserts and the current lead, which also increases the efficiency of the current collector.

Двуплечие рычаги подъема соединены между собой посредством полого вала и фланцевого соединения. При этом полые валы установлены так, что исключается возможность осевого перемещения двуплечих рычагов подъема. На двуплечем рычаге подъема вмонтирован винтовой ограничитель подъема. Это позволяет отрегулировать и зафиксировать величину верхнего хода токоприемника. Two shoulders lifting levers are interconnected by means of a hollow shaft and flange connection. In this case, the hollow shafts are installed so that the possibility of axial movement of the two-arm lifting levers is excluded. A two-arm lift lever is fitted with a screw lift limiter. This allows you to adjust and fix the value of the upper stroke of the current collector.

Кроме того, двуплечие рычаги подъема, установленные на нижнем валу, являются завершением полых валов, свободно насаженных на нижний вал и скрепленных между собой фланцевым соединением. При этом фланцевое соединение выполнено в виде дисков с отверстиями и с возможностью поворота друг относительно друга. Нижний вал выполняет две функции: первая является как основным несущим и соединяющим элементом для стоек, а вторая - опорой для двуплечих рычагов подъема. Это позволяет уменьшить металлоемкость и использовать одну пару опор взамен двух пар. In addition, two-arm lifting levers mounted on the lower shaft are the completion of hollow shafts freely mounted on the lower shaft and fastened together by a flange connection. In this case, the flange connection is made in the form of disks with holes and can be rotated relative to each other. The lower shaft has two functions: the first is the main bearing and connecting element for the uprights, and the second is the support for the two-arm lifting levers. This allows you to reduce the metal consumption and use one pair of supports instead of two pairs.

Нижние концы тяг подъема закреплены с возможностью изменения длины на двуплечем рычаге подъема. За счет изменения длины подъемной тяги изменяют первоначальный угол между осями тяги подъема и осью рычага двуплечего рычага подъема. Изменяя угол между осью тяги подъема и рычагом подъема, настраиваем упругую характеристику подвески и добиваемся постоянства давления на контактную сеть. The lower ends of the lifting rods are fixed with the possibility of changing the length on the two-arm lifting lever. By changing the length of the lifting rod, the initial angle between the axles of the lifting rod and the axis of the lever of the two-shouldered lifting lever is changed. By changing the angle between the axis of the lifting rod and the lifting lever, we adjust the elastic characteristic of the suspension and achieve a constant pressure on the contact network.

Причем фланцевое соединение жестко связано с двуплечими рычагами подъема и выполнено в виде полых валов с дисками и с возможностью поворота друг относительно друга, что позволяет устанавливать двуплечие рычаги подъема, связанные с подъемными тягами, под различными углами по отношению к последним. Жесткая связь полых валов двуплечих рычагов подъема посредством фланцевого соединения обеспечивает одновременный синхронный подъем и опускание радиальных стоек независимо от возникающих усилий в подъемных пружинах. Усилие натяжения в подъемных пружинах может быть разным вследствие разной жесткости пружин, что вызвано технологическими особенностями изготовления. Также надо отметить, что рассмотренные конструктивные особенности механизма подвески токоприемника позволяют использовать со значительном перепадом жесткости пружин (ГОСТы допускают не более 10%, а предлагаемое устройство теоретически не ограничивает), даже с разными конструктивными параметрами. При установке пружин с разной жесткостью их радиус присоединения к двуплечим рычагам подъема может быть разным или одинаковым. Для пружин с большей жесткостью рекомендуется принимать меньший радиус присоединения на двуплечем рычаге подъема. Данная особенность конструкции с учетом возможности изменения длины подъемных канатов и радиуса приложения силы пружин к двуплечему рычагу подъема позволяет настроить механизм подвески на различные варианты упругой характеристики за счет разной степени удлинения разных подъемных пружин. Т. е. возможно получить упругую характеристику с постоянным, возрастающим, падающим, переменным давлением токосъемных вставок на контактную сеть в зависимости от изменения ее высоты расположения. Moreover, the flange connection is rigidly connected with two-arm lifting levers and is made in the form of hollow shafts with discs and can be rotated relative to each other, which allows the two-arm lifting levers connected with lifting rods to be installed at different angles with respect to the latter. The rigid connection of the hollow shafts of the two-arm lifting levers by means of a flange connection provides simultaneous simultaneous lifting and lowering of the radial racks regardless of the forces arising in the lifting springs. The tension force in the lifting springs may be different due to the different stiffness of the springs, which is caused by the technological features of the manufacture. It should also be noted that the considered design features of the suspension mechanism of the current collector allow using with a significant difference in the stiffness of the springs (GOSTs allow no more than 10%, and the proposed device theoretically does not limit), even with different design parameters. When installing springs with different stiffnesses, their radius of attachment to two-arm lifting levers can be different or the same. For springs with greater stiffness, it is recommended to adopt a smaller attachment radius on the two-arm lift lever. This design feature, taking into account the possibility of changing the length of the hoisting ropes and the radius of application of the force of the springs to the two-arm lifting lever, allows you to adjust the suspension mechanism to various elastic characteristics due to the different degrees of elongation of different lifting springs. That is, it is possible to obtain an elastic characteristic with a constant, increasing, falling, alternating pressure of the slip rings on the contact network, depending on the change in its height.

Благодаря расположению подъемных тяг и конструктивно-кинематических особенностей подвески, исполнению двуплечих рычагов подъема обеспечивается минимум массы токоприемника, что поясняется следующими особенностями. Во всех известных механизмах подвески токоприемника основные несущие стойки (подъемные рамы) работают на изгиб. Как известно, материалы выдерживают большие нагрузки не на изгиб, а на растяжение или сжатие. В предлагаемом устройстве подвески основные несущие стойки выполнены в виде труб, а усилие подъема от подъемных пружин передается через двуплечие рычаги подъема на подъемные тяги, поэтому стойки будут работать на сжатие, а не на изгиб. Due to the location of the lifting rods and the structural and kinematic features of the suspension, the execution of two-arm lifting levers provides a minimum of mass of the current collector, which is illustrated by the following features. In all known mechanisms of suspension of the current collector, the main load-bearing racks (lifting frames) work on bending. As you know, materials can withstand heavy loads not in bending, but in tension or compression. In the proposed suspension device, the main load-bearing racks are made in the form of pipes, and the lifting force from the lifting springs is transmitted through the two-arm lifting levers to the lifting rods, so the racks will work in compression, and not in bending.

Следовательно, предлагаемая конструкция позволяет уменьшить прочность конструктивных элементов основных стоек, вследствие чего значительно уменьшаются и все остальные нагрузки на несущую раму, которую также можно выполнить из более легких материалов. Например, использовать тонкостенные трубы для боковых стоек, которые следует рассчитать на сжатие, а не на изгиб. Therefore, the proposed design allows to reduce the strength of the structural elements of the main racks, as a result of which significantly reduce all other loads on the supporting frame, which can also be made of lighter materials. For example, use thin-walled pipes for side racks, which should be designed for compression rather than bending.

Тяги синхронизации, которые связаны с рычагами двуплечих рычагов каретки, позволяют обеспечить плоскопараллельное движение кареток в процессе подъема и опускания токоприемника в продольно-вертикальной плоскости. Данная особенность механизма поясняется тем, что тяга синхронизации и боковые стойки по точкам шарниров образовывают параллелограмм. Тяги синхронизации выполнены регулируемыми по длине. Такое конструктивное сочетание верхней каретки с токосъемными вставками и механизмом подъема позволяет обеспечить равномерный износ обоих токосъемных вставок в процессе эксплуатации. В начальный период эксплуатации проводят регулировки тяги синхронизации так, чтобы обеспечивался равномерный износ обоих вставок. При увеличенном износе передних, по ходу движения, токосъемных вставок по сравнению с задними тяги синхронизации удлиняют, в противном случае - укорачивают. The synchronization rods, which are connected with the levers of the two-arm levers of the carriage, allow for the plane-parallel movement of the carriages during the raising and lowering of the current collector in the longitudinally vertical plane. This feature of the mechanism is explained by the fact that the synchronization rod and side racks at the points of the hinges form a parallelogram. The synchronization rods are made adjustable in length. This constructive combination of the upper carriage with slip rings and the lifting mechanism allows for uniform wear of both slip rings during operation. In the initial period of operation, adjust the synchronization traction so that uniform wear of both inserts is ensured. With increased wear of the front, along the way, slip rings compared to the rear synchronization rods lengthen, otherwise - shorten.

В экстремальных условиях предлагаемое устройство автоматически складывается без изломов. Возможность автоматического самопредохранения заключается в следующих особенностях конструкции. При наезде токосъемных вставок на какие-либо препятствия (например, зависание изолятора на контактной сети) на контактной сети токосъемные вставки зацепляются за препятствие. Далее за счет сил сцепления каретка токосъемных вставок о препятствие начинает подниматься, и, поворачиваясь относительно оси верхнего вала, опрокидывается. При опрокидывании каретки токосъемных вставок плечо действия сил от массы становится значительно больше, чем при нормальной работе и вследствие этого момент сил от массы каретки будет превышать момент сил подъемных пружин, что в свою очередь приведет к опусканию каретки вниз до нижнего крайнего положения. In extreme conditions, the proposed device automatically develops without kinks. The possibility of automatic self-preservation is the following design features. When current collector inserts hit any obstacles (for example, an insulator hanging on the contact network) on the contact network, the collector inserts catch on the obstacle. Further, due to the adhesion forces, the carriage of the collector inserts about the obstacle begins to rise, and, turning about the axis of the upper shaft, capsizes. When the carriage of the current-collecting inserts is overturned, the shoulder of the action of forces from the mass becomes much larger than during normal operation and, as a result, the moment of forces from the mass of the carriage will exceed the moment of forces of the lifting springs, which in turn will lead the carriage to lower down to the lower extreme position.

Рассмотренные конструктивно-кинематические особенности устройства позволяют значительно упростить и облегчить конструкцию, значительно снизив массу, обеспечив самопредохранение в аварийных ситуациях, надежность за счет работы стоек подъемного механизма на сжатие, а также создать постоянство давления токосъемных вставок на контактную сеть, что позволит максимально снизить износ трущихся поверхностей в зоне контакта. Следовательно, повышается эффективность токоприемника в целом как по конструктивным показателям, так и по эксплуатационным свойствам. The considered structural and kinematic features of the device can significantly simplify and lighten the design, significantly reducing weight, providing self-protection in emergency situations, reliability due to the work of the racks of the lifting mechanism for compression, and also to create a constant pressure collector inserts on the contact network, which will minimize wear of the rubbing surfaces in the contact zone. Consequently, the efficiency of the current collector as a whole is increased both in terms of design indicators and operational properties.

Приведенная совокупность новых признаков и свойств токоприемника позволяет сделать вывод о соответствии предложенного устройства критериям новизны и изобретательского уровня и о том, что между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь. The given set of new features and properties of the current collector allows us to conclude that the proposed device meets the criteria of novelty and inventive step and that there is a causal relationship between the set of essential features and the achieved technical result.

Предлагаемое техническое решение поясняется схемами, где на фиг.1 приведен общий вид токоприемника, вид сбоку; на фиг.2 - то же, вид сверху, а также дополнительно приложены фотографии конструкции предлагаемого технического решения опытного образца в рабочем положении: фиг.3 - общий вид токоприемника; фиг.4 - узел нижнего вала с фланцевым соединением. The proposed technical solution is illustrated by diagrams, where figure 1 shows a General view of the current collector, side view; figure 2 is the same, a top view, and also additionally attached photographs of the design of the proposed technical solution of the prototype in the working position: figure 3 is a General view of the current collector; figure 4 - node of the lower shaft with a flange connection.

Токосъемное устройство (фиг.1 и 2) содержит основание 1, на которое установлены стойки 2 с нижним 3 и верхним 4 валами. На нижний вал 3 с возможностью поворота установлены двуплечие рычаги подъема 5, который одним концом связан с тягой подъема 6. Свободный конец двуплечего рычага подъема 5 шарнирно связан с подъемной пружиной 7. Пружина 7 вторым концом закреплена на основании 1 посредством регулировочного винта 8. Тяга подъема 6 свободным концом присоединена к верней части стойки 2. На верхнем валу 4 жестко закреплены двуплечие рычаги 9 каретки 10 токосъемных вставок. Одно из плеч двуплечего рычага 9 каретки 10 соединено с тягой синхронизации 11. Тяги подъема 6, тяга синхронизации 11 снабжены регуляторами длины 12, 13. Двуплечие рычаги подъема 5 имеют регуляторы 14 изменения радиуса рычага присоединения пружины и связаны между собой при помощи полого вала 15 и фланцевого соединения 16 (см. фиг.2). Фланцевое соединение 16 закреплено при помощи болтов 17. Между стойками 2 диагонально установлены тяги жесткости 18, которые на нижнем конце снабжены регуляторами 19. Половинки фланцевого соединения 16 жестко связаны, каждая соответственно, с двуплечими рычагами 5 подъема посредством полого вала 15. The current collection device (FIGS. 1 and 2) comprises a base 1 on which racks 2 with lower 3 and upper 4 shafts are mounted. Two-shouldered lifting levers 5 are mounted on the lower shaft 3 with the possibility of rotation, which is connected at one end to the lifting rod 6. The free end of the two-shouldered lifting lever 5 is pivotally connected to the lifting spring 7. The spring 7 is fixed to the base 1 by the adjustment screw 8. The lifting rod 6, the free end is attached to the upper part of the rack 2. On the upper shaft 4 two-arm levers 9 of the carriage 10 of the current collector inserts are rigidly fixed. One of the shoulders of the two shoulders of the lever 9 of the carriage 10 is connected to the synchronization rod 11. The lift rods 6, the synchronization rod 11 are equipped with length adjusters 12, 13. The two shoulders of the lift 5 have regulators 14 for changing the radius of the spring attachment lever and are connected by a hollow shaft 15 and flange connection 16 (see figure 2). The flange connection 16 is fixed with bolts 17. Between the uprights 2 are diagonal stiffness rods 18, which are equipped with adjusters 19 at the lower end. The halves of the flange connection 16 are rigidly connected, each respectively, to two-arm lifting levers 5 by means of a hollow shaft 15.

Основание 1 выполнено в виде жесткой прямоугольной рамы. Стойки 2 выполнены в виде двух боковых труб, одноименные концы которых соединены между собой валами 3, 4. Стойки 2 расположены в радиальном направлении относительно вала 3. Тяги подъема 6, тяга синхронизации 11, тяга жесткости 18 выполнены из гибкого каната. The base 1 is made in the form of a rigid rectangular frame. Racks 2 are made in the form of two side pipes, the ends of the same name are connected by shafts 3, 4. Racks 2 are located in the radial direction relative to the shaft 3. Lift rods 6, synchronization rod 11, stiffener rod 18 are made of flexible rope.

Половинки фланцевого соединения 16 выполнены из дисков (два диска) с гладкой (или рифленой, или с отверстиями и т.п.) поверхностью и с отверстиями для установки болтов 17, которые стягивают фланцы и обеспечивают жесткую связь двуплечих рычагов 5 через полые валы 15 за счет сил трения. The halves of the flange connection 16 are made of disks (two disks) with a smooth (or corrugated, or with holes, etc.) surface and with holes for installing bolts 17 that tighten the flanges and provide rigid connection of the two-arm levers 5 through the hollow shafts 15 account of friction forces.

В устройстве подвески имеется ограничитель подъема каретки (условно не показан, видно на фотографиях), выполненный в виде винтового регулятора, ограничителем подъема может быть веревочное устройство для опускания токосъемных вставок. На схемах веревочное устройство условно не показано, чтобы не загромождать изображение. The suspension device has a carriage lift limiter (not shown conditionally, shown in the photographs) made in the form of a screw regulator; a rope limiter for lowering current collector inserts can be a lift limiter. In the diagrams, the rope device is not conventionally shown, so as not to clutter up the image.

Перед началом эксплуатации токосъемное устройство регулируют. Вначале настраивают горизонтальное положение каретки 10 (см. фиг. 1 - 4) токосъемных вставок, изменением длины тяги синхронизации 11 посредством регулятора 13. После регулировки каретки 10 регулируют механизм подвески, добиваясь при этом постоянства давления токосъемных вставок на контактную сеть (контактная сеть условно не показана). Для чего необходимо установить вначале максимальный радиус приложения силы пружины 7 к рычагу 5 посредством регулятора 14. Далее устанавливают оптимальный угол между осями тяги 6 подъема и связанной с ней рычага 5, добиваясь при этом постоянного давления на контактную сеть во всем диапазоне перемещений каретки 10, изменяя натяжение пружины 7 посредством регулировочного винта 8. Если постоянства не удается добиться, то уменьшают радиус приложения силы пружины 7 с помощью регулятора 14. Далее проводят регулировки в вышеуказанном порядке. В случае, если пружины имеют большой перепад жесткости и получить постоянства давления на контактную сеть не удается, следует изменить положение двуплечих рычагов 5 друг относительно друга так, чтобы рычаг, к которому присоединена пружина с меньшей жесткостью, имел угол с тягой подъема больше, чем рычаг, к которому присоединена пружина с большей жесткостью. Далее следует повторить регулирование давления в зависимости от высоты расположения каретки в аналогичной последовательности, изменяя длину тяг 6 и натяжение пружин. При этом натяжение подъемных тяг 6 должно быть одинаковым для обоих. Before starting operation, the current collector is adjusted. First, the horizontal position of the carriage 10 (see Figs. 1–4) of the current collector inserts is adjusted by changing the length of the synchronization rod 11 by means of the regulator 13. After adjusting the carriage 10, the suspension mechanism is adjusted, achieving constant pressure of the collector inserts on the contact network (the contact network is conditionally not shown). For this, it is first necessary to establish the maximum radius of application of the spring force 7 to the lever 5 by means of the regulator 14. Next, the optimal angle is set between the axes of the lift rod 6 and the associated lever 5, while achieving constant pressure on the contact network over the entire range of carriage 10 movements, changing the tension of the spring 7 by means of the adjusting screw 8. If stability cannot be achieved, then reduce the radius of application of the force of the spring 7 using the regulator 14. Next, adjustments are made in the above order. If the springs have a large difference in stiffness and it is not possible to obtain a constant pressure on the contact network, you should change the position of the two-arm levers 5 relative to each other so that the lever to which the spring with less rigidity is attached has an angle with a lifting rod greater than the lever to which a spring with greater rigidity is attached. Next, you should repeat the pressure regulation depending on the height of the carriage in the same sequence, changing the length of the rods 6 and the tension of the springs. In this case, the tension of the lifting rods 6 should be the same for both.

Опускание токоприемника вниз из рабочего положения для перевода в транспортное (сложено в нижнее положение и зафиксировано) положение осуществляется при помощи веревки из кабины водителя, возможны и другие варианты, например механизмами с приводом. Lowering the current collector down from the operating position for transfer to the transport (folded to the lower position and locked) position is carried out using a rope from the driver's cab, other options are possible, for example, mechanisms with a drive.

Тяга 6, соединенная посредством двуплечего рычага 5 с полым валом 15, служит для подъема токоприемника и одновременно частично обеспечивает поперечную жесткость, т.е. выполняет две функции. Полый вал 15 насаживается на вал 3 свободно. Поэтому трубы подъемной рамы 2 будут работать только на сжатие, а не на изгиб, как у всех известных конструкций. Данная особенность позволяет использовать легкий материал с меньшей прочностью, чем стальные трубы или же тонкостенные трубы. Rod 6, connected by means of a two-shouldered lever 5 with a hollow shaft 15, serves to lift the current collector and at the same time partially provides lateral rigidity, i.e. performs two functions. The hollow shaft 15 fits onto the shaft 3 freely. Therefore, the pipes of the lifting frame 2 will work only on compression, and not on bending, as with all known structures. This feature allows the use of lightweight material with less strength than steel pipes or thin-walled pipes.

Устройство работает следующим образом. При движении электроподвижного состава (вагона) каретка 10 с токосъемными вставками скользят по токопроводу и обеспечивают контакт сети с приводом ходовой части. По мере изменения высоты расположения контактной сети относительно рельсов каретка 10, преодолевая усилие пружин 7, движется вниз (или вверх за счет действия пружин 7). Движение каретки вверх или вниз происходит по дуге, вследствие этого у каретки появляется относительное движение не только по вертикали, но и по горизонтали. Отмеченная особенность позволяет снизить вероятность зацепа токосъемных вставок о препятствие на перекрестках и повысить надежность, срок службы токоприемника. При движении каретки 10 вверх и вниз последняя совершает плоскопараллельное движение благодаря кинематической связи двуплечего рычага 9 с тягой синхронизации 11. Усилие пружин 7 передается на двуплечие рычаги 5 подъема и через тягу подъема 6 с регулятором 12 осуществляется подъем каретки 10. Благодаря такой кинематической схеме усилие подъема оказывает сжимающее воздействие на стойки 2, которые выполнены из тонкостенных труб. The device operates as follows. When the electric rolling stock (carriage) moves, the carriage 10 with current collecting inserts slide along the current lead and provide the network with the drive of the chassis. As the height of the contact network relative to the rails changes, the carriage 10, overcoming the force of the springs 7, moves down (or up due to the action of the springs 7). The movement of the carriage up or down occurs in an arc, as a result of this the relative movement of the carriage appears not only vertically, but also horizontally. The noted feature allows to reduce the likelihood of a hook of the collector inserts about an obstacle at intersections and to increase the reliability and service life of the current collector. When the carriage 10 moves up and down, the latter makes plane-parallel motion due to the kinematic connection of the two shoulders of the lever 9 with the synchronization rod 11. The force of the springs 7 is transmitted to the two shoulders of the lift arms 5 and the lift of the carriage 10 is lifted through the lift rod 6 with the regulator 12. has a compressive effect on the rack 2, which are made of thin-walled pipes.

При использовании такой конструкции уменьшается нагрузка на все основные узлы, что позволит снизить металлоемкость самого основания (рамы) 1. When using this design, the load on all the main nodes is reduced, which will reduce the metal consumption of the base (frame) 1.

В случае зацепления токосъемных вставок каретки 10 о препятствие (например, изоляторы повисли на контактной сети) при прямом ходе верхняя часть вместе с кареткой 10 и рычагами 9 начинает поворачиваться относительно верхнего вала 4 (за счет сил сцепления) и откидывается назад (по ходу движения). При этом значительно увеличивается момент внешних сил (момент от массы каретки 10) относительно нижнего вала 3, так как центр масс смещается дальше от нижнего вала 3 (в сторону, противоположную направлению движения). Данное обстоятельство приводит к быстрому самопроизвольному опусканию токоприемника вниз, так как момент сил пружин 7 в этом случае будет значительно меньше момента сил массы подвижных частей токоприемника. If the slip rings of the carriage 10 engage with an obstacle (for example, insulators hang on the contact network) during direct operation, the upper part together with the carriage 10 and levers 9 starts to rotate relative to the upper shaft 4 (due to the adhesion forces) and leans back (in the direction of travel) . This significantly increases the moment of external forces (the moment from the mass of the carriage 10) relative to the lower shaft 3, since the center of mass is shifted further from the lower shaft 3 (in the direction opposite to the direction of movement). This circumstance leads to a rapid spontaneous lowering of the current collector down, since the moment of forces of the springs 7 in this case will be much less than the moment of the mass forces of the moving parts of the current collector.

Предложенный вариант механизма подвески токоприемника позволяет обеспечить автоматическое самопредохранение токоприемника в целом. The proposed version of the current collector suspension mechanism allows automatic self-preservation of the current collector as a whole.

Таким образом, стойки 2 устройства, во всем диапазоне движения создавая давление на контактный провод, испытывают усилия только на сжатие, не подвергаясь изгибам и, как следствие, изломам. Тем самым увеличивается надежность работы устройства в целом. При этом значительно упрощаются конструкция и массогабаритные показатели устройства. Снижение массы поясняется тем, что металл лучше работает на сжатие, чем на изгиб, и, как следствие, используются тонкостенные трубы взамен толстостенных труб. Thus, the racks 2 of the device, in the entire range of motion, creating pressure on the contact wire, experience only compressive forces, without being subjected to bends and, as a result, kinks. This increases the reliability of the device as a whole. This greatly simplifies the design and overall dimensions of the device. The decrease in mass is explained by the fact that metal works better in compression than in bending, and, as a result, thin-walled pipes are used instead of thick-walled pipes.

Благодаря использованию механизма регулирования подвески токоприемника с изменяемыми конструктивно-кинематическими параметрами добиваемся уменьшения массы конструкции в целом и постоянства нагрузки на контактную сеть, что в свою очередь позволяет снизить износ как токопровода, так и самих токосъемных вставок. Следовательно, повышается эффективность токоприемника. By using the control mechanism of the suspension of the current collector with variable structural and kinematic parameters, we achieve a decrease in the mass of the structure as a whole and a constant load on the contact network, which in turn reduces wear on both the current lead and the current collector inserts themselves. Therefore, the efficiency of the current collector is increased.

На основе описанного устройства нами спроектирован токоприемник, который по массе значительно меньше имеющихся как отечественных, так и зарубежных токоприемников - аналогов (см. фиг.3, 4). Экспериментальные исследования показали возможность получения постоянства давления токосъемных вставок на контактную сеть, эксплуатационная проверка разработанного устройства подтвердила надежность и эффективность токоприемника. Based on the described device, we have designed a current collector, which is much smaller in mass than both domestic and foreign current collectors - analogues (see Figs. 3, 4). Experimental studies have shown the possibility of obtaining a constant pressure collector inserts on the contact network, operational testing of the developed device has confirmed the reliability and efficiency of the current collector.

Claims

1. A current collection device comprising a base with a lower shaft mounted on it, an upper shaft that is connected by struts to the lower shaft, lifting springs and a carriage of current collection inserts mounted on the upper shaft, characterized in that it comprises a hollow shaft with two shoulders mounted freely on the lower shaft lifting levers, which are connected at one end to lifting springs, and at the other end to struts by means of flexible lifting rods, two shoulders of the carriage of current collector inserts are rigidly mounted on the upper shaft, free ontsy rods are connected to synchronization.

2. The current collection device according to claim 1, characterized in that the two-arm lifting levers are configured to change the radius of attachment of the lifting spring to the lower shaft, the hollow shaft is made of two halves with flange connection with the possibility of changing position relative to each other.

3. The current collection device according to claim 1, characterized in that the racks are rigidly connected to the lower shaft, and pivotally to the upper shaft, and the flexible lifting rods are capable of adjusting their length.

4. The collector device according to claim 1, characterized in that the synchronization rods connected to the two-arm levers of the carriage, with free ends, are connected to the base of the collector device and are configured to adjust their length.