RU2297340C1 - Токоприемник рельсового транспортного средства, преимущественно трамвая - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к электротранспорту, в частности к токоприемникам, применяемым в рельсовых транспортных средствах. Токоприемник содержит токосъемный узел, прикрепленное к корпусу транспортного средства основание и установленный на основании, выполненный по схеме асимметричного полупантографа приводной механизм подъема-опускания, состоящий из верхнего подвижного блока, включающего верхнюю раму, несущую токосъемный узел подвески, и нижнего подвижного блока. Нижний подвижный блок шарнирно соединен с верхним посредством верхней подвижной платформы и включает нижнюю раму и одну нижнюю тягу. Верхняя рама включает один элемент длиной l₁ в осях его шарниров, а нижняя - один шарнирно соединенный с платформой элемент длиной l₂=l₁ в осях его шарниров. Нижняя тяга выполнена длиной l₃ в осях ее шарниров, удовлетворяющей условию l₃=l₁=l₂, причем элемент длиной l₂ и нижняя тяга соответствующими концами шарнирно связаны с основанием и с верхней подвижной платформой на одинаковом расстоянии друг от друга с образованием работающего по типу параллелограмма подвижного механизма. Элемент длиной l₁ верхней рамы понизу соединен через шарнирную опору верхней подвижной платформы не менее чем с одним элементом длиной l₂ нижней рамы. Элемент длиной l₁ снабжен вынесенным за упомянутую шарнирную опору, расположенным под углом к нему элементов длиной l₄, который через выполненный у его свободного конца шарнир подвижно соединен с параллелограмма подвижного механизма, объединяющего указанные элементы посредством двух верхних и двух нижних шарниров. Элемент длиной l₁ верхней рамы понизу соединен через шарнирную опору верхней подвижной платформы не менее чем с одним элементом длиной l₂ нижней рамы и снабжен вынесенным за упомянутую шарнирную опору расположенным под углом к нему, жестко соединенным с ним с образованием рычага первого рода, по меньшей мере, одним элементом длиной l₄, который через выполненный у его свободного конца шарнир подвижно соединен с нижней рамой не менее чем через один дополнительный элемент длиной l₅ посредством шарнира, выполненного на участке длины нижней рамы или жестко связанного с ним ниже его верхней шарнирной опоры участка длиной l₆=l₄ и объединяющего эти шарниры не менее чем одного подвижно закрепленного в них элемента длиной l₅. Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции токоприемника при обеспечении долговечности и снижении динамических нагрузок на токосъемные элементы при прохождении по контактному проводу. 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Description

Изобретение относится к электротранспорту и может быть использовано при производстве токоприемников, применяемых в рельсовых транспортных средствах.

Известен токоприемник транспортного средства, содержащий нижнюю рычажную систему, выполненную в виде параллелограмма, с шарнирно установленной на ней верхней рычажной системой, также выполненной в виде параллелограмма. Управление подъемом-опусканием токоприемника осуществляется посредством пневмопривода, включающего силовой цилиндр и золотник, при этом верхняя рычажная система соединена со штоком поршня золотника через пружину (а.с. СССР №755632, B60L 5/26, 1980).

К недостаткам описанного токоприемника относится его сложность вследствие использования пневмопривода.

Известен токоприемник транспортного средства, который состоит из двуплечего рычага, на верхнем конце которого установлен токосъемный блок, а нижний конец сочленен с качающимся рычагом, закрепленным на основании, прикрепленном к транспортному средству. Средняя часть рычага соединена с тягой, шарнирно закрепленной на основании. Пружина соединяет место сочленения двуплечего и качающего рычагов с основанием (FR 2680143, B60L 5/32, 1993).

К недостаткам данного устройства можно отнести негарантированную равномерность прижатия токосъемного блока к контактному проводу на всем рабочем ходу.

Известно устройство токоприемника электрического транспортного средства, содержащее соединенные в виде "ножниц" нижнюю и верхнюю подпружиненные рычажные системы, при этом пружина наклонена к верхнему или внешнему краю рычажной системы. Устройство включает средства, посредством которых механическое соединение между пружиной и рычажными системами обеспечивает постоянство контактного давления между токосъемником и проводом в диапазоне возможного изменения высоты положения токосъемника (DE 2057325, B60L 5/26, 1976).

Данное устройство достаточно просто, но не может обеспечить снижения динамических нагрузок при прохождении по контактному проводу.

Известен также токоприемник электрического транспорта, содержащий токосъемный узел, установленный на полупантографе, состоящий из нижнего и верхнего сочлененных несущих звеньев, установленный шарнирно на изолированном основании и снабженный системой подрессоривания с упругими элементами и подъемно-опускающим механизмом с приводом. Упругие элементы системы подрессоривания выполнены в виде торсионов, расположенных внутри полого основания, свободные концы каждого из которых связаны через кинематическую передачу с нижним несущим звеном полупантографа, а противоположные концы жестко заделаны в основании, кроме одного, который соединен с валом привода подъемно-опускающего механизма. Кинематическая передача каждого торсиона выполнена в виде кривошипа, установленного на свободном конце торсиона и соединенного через вертикальную тягу с малым плечом двуплечего рычага, большое плечо которого, соединенное тягой с нижним несущим звеном полупантографа, образует с ним трапециевидный механизм. Привод подъемно-опускающего механизма выполнен электромеханическим и посредством муфты-изолятора связан со свободным концом одного из торсионов системы подрессоривания (RU 2188136, B60L 5/26, 2002).

К недостаткам описанного токоприемника относится сложность конструкции, в частности системы подрессоривания, что обусловлено тем, что упругие элементы системы выполнены в виде торсионов и расположены внутри основания.

Задачей изобретения является упрощение устройства токоприемника при повышении надежности токосъема и снижении динамических нагрузок при прохождении по контактному проводу.

Поставленная задача решается за счет того, что разработан токоприемник рельсового транспортного средства, преимущественно трамвая, который согласно изобретению содержит токосъемный узел, прикрепленное к корпусу транспортного средства основание, и установленный на основании, выполненный по схеме асимметричного полупантографа приводной механизм подъема-опускания, состоящий из верхнего подвижного блока, включающего верхнюю раму, несущую токосъемный узел подвески, по меньшей мере, одной каретки с токосъемным элементом, и, по меньшей мере, одну верхнюю тягу, и нижнего подвижного блока, шарнирно соединенного с верхним посредством верхней подвижной платформы и включающего нижнюю раму, и, по меньшей мере, одну нижнюю тягу, причем верхняя рама включает, по меньшей мере, один элемент длиной l₁ в осях его шарниров, а нижняя - по меньшей мере, один шарнирно соединенный с платформой элемент длиной l₂=l₁ в осях его шарниров, при этом нижняя тяга выполнена длиной l₃ в осях ее шарниров, удовлетворяющей условию l₃=l₁=l₂, причем элемент длиной l₂ и нижняя тяга соответствующими концами шарнирно связаны с основанием и с верхней подвижной платформой на одинаковом расстоянии друг от друга с образованием работающего по типу параллелограмма подвижного механизма, объединяющего указанные элементы посредством двух верхних и двух нижних шарниров, при этом элемент длиной l₁ верхней рамы понизу соединен через шарнирную опору верхней подвижной платформы не менее чем с одним элементом длиной l₂ нижней рамы, и, кроме того, элемент длиной l₁ снабжен вынесенным за упомянутую шарнирную опору расположенным под углом к нему, жестко соединенным с ним с образованием рычага первого рода, по меньшей мере, одним элементом длиной l₄, который через выполненный у его свободного конца шарнир подвижно соединен с нижней рамой не менее чем через один дополнительный элемент длиной l₅ посредством шарнира, выполненного на участке длины нижней рамы или жестко связанного с ним ниже его верхней шарнирной опоры на расстоянии l₆=l₄ и объединяющего эти шарниры не менее чем одного подвижно закрепленного в них элемента длиной l₅.

При этом элемент длиной l₄, образующий рычаг первого рода, вынесенный за шарнирную опору, рекомендуется расположить под углом 120°≤α≤145° к элементу длиной l₁.

Целесообразно, чтобы максимальный угловой поворот элемента длиной l₁ верхней рамы относительно горизонта составляет 45°≤β_max≤75°.

Токоприемник может содержать узел соединения верхней и нижней рамы механизма подъема-опускания токосъемного узла, причем узел соединения может иметь корпус, к которому следует жестко прикрепить элемент длиной l₇, преимущественно вертикально, а на свободном конце его установить шарнир для крепления верхней тяги.

Токосъемный узел подвески, по меньшей мере, одной каретки с токосъемным элементом может быть закреплен на свободных концах верхней рамы и верхней тяги с обеспечением неизменности углового положения относительно горизонта и перемещения, преимущественно, по вертикали.

Механизм подъема-опускания с приводом может быть выполнен электромеханическим, включающим электродвигатель с корпусом, валом и ротором, а вал ротора может быть частично выпущен с противоположной стороны электродвигателя, и выполнен с нетормозящей резьбой и снабжен рукояткой.

Целесообразно на платформе установить пружину растяжения с предпочтительно постоянной жесткостью, закрепленную вторым концом к нижней раме, а для подрессоривания непосредственно токосъемных элементов может содержать амортизаторы, установленные на каретке.

Элементы верхней и нижней рамы могут быть выполнены овального сечения, преимущественно в виде труб, ориентированных большой осью по направлению движения транспортного средства.

Технический результат от использования изобретения состоит в упрощении конструкции устройства при обеспечении долговечности и снижения динамических нагрузок на токосъемные элементы при прохождении по контактному проводу. Долговечность и снижение динамических нагрузок в заявленном устройстве достигается за счет использования пружины растяжения постоянной жесткости, а также соблюдения условия равенства длин рычагов l₁=l₂=l₃, l₄=l₅, которые подобраны так, чтобы обеспечить постоянство контактного давления токосъемного блока на контактный провод и минимальную массу звеньев токоприемника. Вертикальность перемещения каретки с токосъемным элементом достигается за счет выполнения приведенного выше условия равенства длин рычагов (l₁=l₂=l₃, l₄=l₅) и за счет того, что элемент l₁ снабжен вынесенным за шарнирную опору элементом длиной l₄, расположенным под углом к элементу l₁ и жестко соединенным с ним с образованием рычага первого рода. Наличие элемента l₁ позволяет удерживать рычаг l₁ в заданном положении при перемещении.

Изобретение поясняется чертежами, на которых изображено:

на фиг.1 - токоприемник, вид сбоку;

на фиг.2 - токоприемник, вид сверху;

на фиг.3 - токоприемник, вид сзади;

на фиг.4 - кинематическая схема токоприемника (поднятое положение);

на фиг.5 - кинематическая схема токоприемника (опущенное положение).

Токоприемник электрического рельсового транспортного средства включает основание 1, прикрепленное к корпусу транспортного средства через изоляторы 2, 3. На основании 1 установлен механизм подъема-опускания с приводом 4, выполненный по схеме асимметричного полупантографа. Механизм подъема-опускания состоит из верхнего подвижного блока и нижнего подвижного блока, шарнирно соединенного с верхним посредством верхней подвижной платформы 5.

Как верхний подвижный блок, так и нижний подвижный блок представляет собой рамную конструкцию.

Верхний подвижный блок включает верхнюю раму 6, несущую узел подвески 7, по меньшей мере, одной каретки 8 с токосъемным элементом, и, по меньшей мере, одну верхнюю тягу 9.

Нижний подвижный блок содержит нижнюю раму 10 и нижнюю тягу 11. В преимущественном варианте исполнения в нижнем подвижном блоке имеется две тяги 11. Верхняя рама 5 включает, по меньшей мере, один элемент 12 длиной l₁ в осях его шарниров (в преимущественном варианте исполнения - два элемента 12), а нижняя рама 10 - по меньшей мере, один шарнирно соединенный с ним и с платформой 1 элемент 13 длиной l₂=l₁ (в преимущественном варианте исполнения - также два элемента 13).

Нижняя тяга 11 выполнена длиной l₃ в осях прикрепляющих ее шарниров, удовлетворяющей условию l₃=l₁=l₂. Элемент 13 длиной l₂ и нижняя тяга 11 соответствующими концами шарнирно связаны с основанием 1 и с верхней подвижной платформой на одинаковом расстоянии друг от друга с образованием работающего по типу параллелограмма подвижного механизма, объединяющего указанные элементы посредством двух верхних и двух нижних шарниров соответственно 14 и 15. Элемент 12 длиной l₁ верхней рамы понизу соединен через шарнирную опору верхней подвижной платформы 5 не менее чем с одним элементом 13 длиной l₂ нижней рамы 10 и снабжен вынесенным за упомянутую шарнирную опору расположенным под углом к нему, жестко соединенным с ним с образованием рычага первого рода, по меньшей мере, одним элементом 16 длиной l₄, который через выполненный у его свободного конца шарнир 17 подвижно соединен с нижней рамой 10 не менее чем через один дополнительный элемент 18 длиной l₅ посредством шарнира 19, выполненного на участке длины нижней рамы или жестко связанного с ним ниже его верхней шарнирной опоры элемента 20 длиной l₆=l₄ и объединяющего эти шарниры 17 и 19 не менее чем одного подвижно закрепленного в них элемента 18 длиной l₅.

Элемент 16 длиной l₄, образующий рычаг первого рода, вынесенный за шарнирную опору, расположен под углом 120°≤α≤145° к элементу 12 длиной l₁.

Максимальный угловой поворот элемента 12 длиной l₁ верхней рамы 6 относительно горизонта составляет 45°≤β_max≤75°.

Токоприемник содержит узел соединения верхней и нижней рамы соответственно 6 и 10 механизма подъема-опускания токосъемного узла. Узел соединения имеет корпус, к которому жестко прикреплен элемент 21 длиной l₇, преимущественно, вертикально, а на свободном конце его установлен шарнир 22 для крепления верхней тяги 9.

Токосъемный узел подвески 7, по меньшей мере, одной каретки 8 с токосъемным элементом закреплен на свободных концах верхней рамы 6 и верхней тяги 9 с обеспечением неизменности углового положения относительно горизонта и перемещения, преимущественно, по вертикали.

Механизм подъема-опускания с приводом выполнен электромеханическим, включающим электродвигатель 23 с корпусом, валом 24 и ротором 25. Вал ротора 25 частично выпущен с противоположной стороны электродвигателя, выполнен с нетормозящей резьбой и снабжен рукояткой (на чертежах не показано).

На платформе 1 установлена пружина растяжения 26 постоянной жесткости, закрепленная вторым концом к нижней раме 10. Для подрессоривания непосредственно токосъемных элементов токоприемник содержит амортизаторы 27, установленные на каретке 8.

Элементы 12 и 13 верхней и нижней рамы выполнены овального сечения, преимущественно в виде труб, ориентированных большой осью по направлению движения транспортного средства.

Токоприемник работает следующим образом.

При выдвижении вала электромеханического привода 4 вступает в работу подвижный механизм, работающий по типу параллелограмма. При этом нижние тяги 11 длиной l₃ нижней рамы 10 поворачиваются и перемещают верхнюю подвижную платформу 5 параллельно платформе 1 за счет поворота шарнирно закрепленных на платформе 1 элементов 13 нижней рамы 10. Траектория движения верхнего конца элемента 12 длиной l₁ с кареткой 8 задается элементом 18 длиной l₅, который перемещает жестко соединенный с элементом 12 верхней рамы 6 под постоянным углом α элемент 16 длиной l₄, обеспечивая строго вертикальное перемещение каретки 8, установленной на конце элемента 12 длиной l₁.

При вертикальном перемещении верхнего конца элемента 12 верхней рамы 6 с закрепленной на нем кареткой 8, верхняя тяга 9 определяет постоянно горизонтальное положение каретки 8, т.е. неизменно вертикальную ориентацию амортизаторов 25 с токосъемными элементами за счет параллелограммного механизма, который упомянутая верхняя тяга 9 образует с элементом 13.

В рабочем положении токоприемника требуемое усилие, удерживающее токосъемные элементы в контакте с проводом, передается через рычаг первого рода, образованный элементами 12 и 16 верхней рамы 6 и элементами 13 нижней рамы 10. Токосъемные элементы установлены на каретке 8, сохраняющей постоянно горизонтальное положение, независимо от высоты выдвижения механизма подъема-опускания. Неизменность горизонтального положения каретки обеспечивает одинаковый уровень нажатия по всем токосъемным элементам, закрепленным на каретке. Динамический ход токоприемника, т.е. его вертикальные колебания, демпфируются совместной работой пружины растяжения и амортизаторов.

Технический результат, полученный от использования описанного токоприемника, заключается в улучшении статических и динамических характеристик и повышении ресурса работы токоприемника.

Описанная кинематическая схема позволяет осуществить рабочий ход токоприемника по прямой "а" (фиг.4), что исключает паразитные перемещения в других плоскостях, которые приводят к ухудшению контакта с проводом контактной сети и как следствие к более быстрому износу каретки и всего токоприемника в целом. Кроме того, описанная кинематическая схема обеспечивает постоянную жесткость поджатия пружины 14 на всем рабочем пути "b" (фиг.5), что обеспечивает постоянное усилие нажатия токоприемника на провод контактной сети при меняющейся в пределах рабочего пути "b" высоты провода контактной сети.

Claims (8)

1. Токоприемник рельсового транспортного средства, преимущественно трамвая, характеризующийся тем, что он содержит токосъемный узел, прикрепленное к корпусу транспортного средства основание и установленный на основании, выполненный по схеме асимметричного полупантографа приводной механизм подъема-опускания, состоящий из верхнего подвижного блока, включающего верхнюю раму, несущую токосъемный узел подвески, по меньшей мере, одной каретки с токосъемным элементом, и, по меньшей мере, одну верхнюю тягу, и нижнего подвижного блока, шарнирно соединенного с верхним посредством верхней подвижной платформы и включающего нижнюю раму и, по меньшей мере, одну нижнюю тягу, причем верхняя рама включает, по меньшей мере, один элемент длиной l₁ в осях его шарниров, а нижняя - по меньшей мере, один шарнирно соединенный с платформой элемент длиной l₂=l₁ в осях его шарниров, при этом нижняя тяга выполнена длиной l₃ в осях ее шарниров, удовлетворяющей условию l₃=l₁=l₂, причем элемент длиной l₂ и нижняя тяга соответствующими концами шарнирно связаны с основанием и с верхней подвижной платформой на одинаковом расстоянии друг от друга с образованием работающего по типу параллелограмма подвижного механизма, объединяющего указанные элементы посредством двух верхних и двух нижних шарниров, при этом элемент длиной l₁ верхней рамы понизу соединен через шарнирную опору верхней подвижной платформы не менее чем с одним элементом длиной l₂ нижней рамы, кроме того, элемент длиной l₁ снабжен вынесенным за упомянутую шарнирную опору расположенным под углом к нему, жестко соединенным с ним с образованием рычага первого рода, по меньшей мере, одним элементом длиной l₄, который через выполненный у его свободного конца шарнир подвижно соединен с нижней рамой не менее чем через один дополнительный элемент длиной l₅ посредством шарнира, выполненного на участке длины нижней рамы или жестко связанного с ним ниже его верхней шарнирной опоры участка длиной l₆=l₄ и объединяющего эти шарниры не менее чем одного упомянутого подвижно закрепленного в них элемента длиной l₅.

2. Токоприемник по п.1, отличающийся тем, что элемент длиной l₄, образующий рычаг первого рода, вынесенный за шарнирную опору, расположен под углом 120°≤α≤145° к элементу длиной l₁.

3. Токоприемник по п.1, отличающийся тем, что максимальный угловой поворот элемента l₁ верхней рамы относительно горизонта составляет 45°≤β_max≤75°.

4. Токоприемник по п.1, отличающийся тем, что он содержит узел соединения верхней и нижней рам механизма подъема-опускания токосъемного узла, причем узел соединения имеет корпус, к которому жестко прикреплен элемент длиной l₇, преимущественно вертикально, а на свободном конце его установлен шарнир для крепления верхней тяги.

5. Токоприемник по п.1, отличающийся тем, что токосъемный узел подвески, по меньшей мере, одной каретки с токосъемным элементом закреплен на свободных концах верхней рамы и верхней тяги с обеспечением неизменности углового положения относительно горизонта и перемещения, преимущественно, по вертикали.

6. Токоприемник по п.1, отличающийся тем, что механизм подъема-опускания с приводом выполнен электромеханическим, включающим электродвигатель с корпусом, валом и ротором, а вал ротора частично выпущен с противоположной стороны электродвигателя, выполнен с нетормозящей резьбой и снабжен рукояткой.

7. Токоприемник по п.1, отличающийся тем, что на платформе установлена пружина растяжения с предпочтительно постоянной жесткостью, закрепленная вторым концом к нижней раме, а для подрессоривания непосредственно токосъемных элементов содержит амортизаторы, установленные на каретке.

8. Токоприемник по п.1, отличающийся тем, что элементы верхней и нижней рам выполнены овального сечения, преимущественно в виде труб, ориентированных большой осью по направлению движения транспортного средства.

Images