Токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства

Токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства
Полезная модель относится к электротранспорту и может быть использована в качестве токосъемных элементов электрического транспортного средства, например на трамвае.
Известен токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства (патент РФ № 2168422, кл. B60L 5/08, «Токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства, опубл. 10.06.2001 г.), содержащий металлический каркас и размещенную в нем составную углеродосодержащую пластину с контактной поверхностью и основанием. Основание, контактирующее с металлическим каркасом, размещено горизонтально и выполнено в виде «ласточкиного хвоста. Контактная поверхность пластины имеет заходную часть, угол наклона которой к основанию составляет 30°60°, и выполнена дугообразной формы, радиусом 2-5 м.
Недостатком известной конструкции является сложность и высокая себестоимость изготовления дугообразной формы контактной поверхности составной углеродосодержащей пластины.
МКИ: B60L 5/08
кроме того, пластина, контактируя дугообразной поверхностью с контактным проводом при движении электрического транспортного средства, вызывает колебания провода влево - вправо, которые создают дополнительные динамические нагрузки как на контактный провод, так и на узлы подвески провода, вызывая их разбалтывание, разрушение, и поломку контактной сети и элементов токоприемника.
Кроме того, из-за разницы высоты токоприемника, обусловленной дугообразной формой контактной поверхности, имеет место недостаточный прижим токоприемника к контактному проводу, в особенности на тех участках пути, где высота расположения контактного провода максимальна, а высота контактирующей с токопроводом поверхности минимальна. Недостаточное нажатие контактной части токоприемника на контактный провод приводит к нарушению контакта и образованию электрической дуги при токосъеме, вызывая повышение температуры, оплавление и разрушение контактного провода, а также прогары токосъемного элемента.
Другим недостатком известного токосъемного элемента является отсутствие взаимозаменяемости двух крайних боковых элементов углеродосодержашей пластины, работающих на поворотах: из-за недостатков контактной сети, а именно, несовершенства крепления и неравномерности натяжения контактного провода, контактная поверхность одного из крайних боковых элементов изнашивается быстрее, чем вторая. Это приводит к тому, что потребность в правых крайних боковых элементах контактной углеродосодержащей пластины в 1,5-2 раза выше, чем левых, вследствие чего левые крайние боковые элементы составной контактной пластины накапливаются на складах, т.к. левые и правые
элементы изготавливаются одновременно в равном количестве (данные по г. Челябинскому трамвайному дено за период с за января 1999 по январь 2003).
Недостатком известной конструкции является несовершенство конструктивного выполнения контактной поверхности углеродосодержащей пластины, а именно, укороченный контакт пластины с проводом, обуславливающий возможный отрыв токосъемного элемента от токопровода, что может привести к искрению и ухудшению токосъема в условиях больших скоростей движения электрического транспортного средства и колебаниях токопровода.
Наличие заходной части, укорачиваюпдей контактную поверхность, снижает динамические нагрузки на токосъемный элемент, которые имеют место в момент начала движения электрического транспортного средства и возникают, вследствие нежесткого крепления токосъемного элемента к токоприемнику.
Известен токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства (патент РФ Jvfo 2184041, кл. B60L 5/08, «Токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства, опубл. 27.06.2002 г.) содержаш,ий металлический каркас и размеш;енную в нем составную углеродосодержаш,ую пластину, с контактной поверхностью, и основанием. Основание выполнено в виде «ласточкиного хвоста и контактирует с металлическим каркасом. Основание углеродосодержаш,ей пластины состоит из трех участков. Средний участок основания размеш;ен горизонтально, а боковые участки основания размещены под углом к среднему участку. Контактная поверхность пластины имеет заходную часть, угол наклона которой к основанию составляет , контактная
3(
поверхность пластины выполнена дугообразной формы, радиусом 2-5 м.
Недостатком известной конструкции является сложность и высокая себестоимость изготовления дугообразной формы контактной поверхности составной углеродосодержащей пластины.
Кроме того, пластина, контактируя дугообразной поверхностью с контактным проводом при движении электрического транспортного средства, вызывает колебания провода влево - вправо, которые создают дополнительные динамические нагрузки как на контактный провод, так и на узлы подвески провода, вызывая их разбалтывание, разрушение, и поломку контактной сети и элементов токоприемника.
Кроме того, из-за разницы высоты токоприемника, обусловленной дугообразной формой контактной поверхности имеет место недостаточный прижим токоприемника к контактному проводу, в особенности на тех участках пути, где высота расположения контактного провода максимальна, а высота контактирующей с токопроводом поверхности минимальна. Недостаточное нажатие контактной части токоприемника на контактный провод приводит к нарушению контакта и образованию электрической дуги при токосъеме, вызывая повышение температуры, оплавление и разрушение контактного провода, а также прогары токосъемного элемента.
Другим недостатком известного токосъемного элемента является отсутствие взаимозаменяемости двух крайних боковых элементов углеродосодержащей пластины, работающих на поворотах: из-за недостатков контактной сети, а именно, несовершенства крепления и неравномерности натяжения контактного провода, контактная поверхность одного из крайних
боковых элементов изнашивается быстрее, чем вторая. Это приводит к тому, что нотребность в правых крайних боковых элементах контактной углеродосодержащей пластины в 1,5-2 раза выше, чем левых, вследствие чего левые крайние боковые элементы составной контактной пластины накапливаются на складах, т.к. левые и правые элементы изготавливаются одновременно в равном количестве (данные по г. Челябинскому трамвайному депо за период с за января 1999 по январь 2003).
Недостатком известной конструкции является несовершенство конструктивного выполнения контактной поверхности углеродосодержаш,ей пластины, а именно, укороченный контакт пластины с проводом, обуславливающий возможный отрыв токосъемного элемента от токопровода, что может привести к искрению и ухудшению токосъема в условиях больших скоростей движения электрического транспортного средства и колебаниях токопровода.
Наличие заходной части, укорачиваюш:ей контактную поверхность, снижает динамические нагрузки на токосъемный элемент, которые имеют место в момент начала движения электрического транспортного средства и возникают, вследствие нежесткого крепления токосъемного элемента к токоприемнику.
Техническим результатом предполагаемой полезной модели является повышение технологичности изготовления, увеличение срока службы, унифицирование составных элементов токосъемного элемента и снижение динамических нагрузок, действующих на токопровод.
Технический результат достигается тем, что токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства.
содержащий металлический каркас и размещенную в нем составную графитсодержащую пластину, содержащую контактную поверхность и основание, которое выполнено в виде ласточкиного хвоста и содержит три участка, средний участок основания расположен горизонтально, а боковые участки - под углом к среднему, согласно полезной модели, он жестко соединен с токоприемником, графитсодержащая пластина содержит три функциональные части с контактными поверхностями, средняя часть размещена горизонтально, а боковые части расположены под углом к средней, поперечные сечения средней части пластины конгруэнтны между собой, длина контактной поверхности средней части пластины L  50-600 мм, а контактные поверхности боковых частей пластины выполнены плоскими.
Кроме того, токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства характеризуется тем, что поперечное сечение контактной поверхности средней части графитсодержащей пластины представляет собой горизонтальный отрезок.
Жесткое крепление токосъемного элемента к токоприемнику позволяет уменьшить амплитуду на которую отклоняется токосъемный элемент в момент начала движения, уменьшая динамические нагрузки.
Конструкция графитсодержащей пластины состоящей из трех функциональных частей позволяет увеличить технологичность изготовления и снизить себестоимость токосъемного элемента.
Конгруэнтность поперечных сечений средней части графитсодержащей пластины позволяет повысить технологичность изготовления токосъемного элемента, снизить динамические нагрузки
/omY
действующие на контактный провод со стороны токоприемника и обеспечить лучший токосъем, за счет более мягкого воздействия на контактную сеть из-за отсутствия колебаний контактного провода влево-вправо.
Длина контактной поверхности средней части равная 50-600 мм обеспечивает требуемый токосъем при любых схемах крепления контактного провода.
Плоское выполнение контактных поверхностей боковых частей графитсодержащей пластины, работающих на поворотах электрического транспортного средства повышает технологичность изготовления токосъемного элемента.
Форма контактной поверхности средней части, поперечное сечение которой представляет собой прямой отрезок позволяет максимально увеличить площадь поверхности контакта токоприемника и токопровода и обеспечить безыскровый токосьём при меняющейся высоте контактных проводов, повысить надежность взаимодействия провода и токоприемника в опасных местах, обеспечить взаимозаменяемость боковых крайних элементов составной графитсодержащей пластины.
Заявляемый токосъемный элемент токоприемника обладает новизной, так как при проведении поиска по источникам патентной и научно-технической литературы не выявлено устройств обладающих идентичной совокупностью признаков.
Заявляемый токосъемный элемент может быть изготовлен с помощью стандартного оборудования и материалов, и использован в электрических транспортных средствах, в частности в городском и железнодорожном транспорте, следовательно, он соответствует критерию «промышленная применимость.
Сущность заявляемого устройства поясняется чертежами. На фиг. 1 показано продольное сечение токосъемного элемента, жестко соединенного с токоприемником, который изображен схематично.
На фиг. 2 - поперечное сечение токосъемного элемента А-А токоприемника электрического транспортного средства. Токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства, содержит металлический каркас 1 и размещенную в нем составную графитсодержащую пластину 2, содержащую контактную поверхность и основание, основание пластины выполнено в виде ласточкиного хвоста, и содержит три участка 3, 4, 5, средний участок 4 основания расположен горизонтально, а боковые участки 3 и 5 - под углом к среднему 4. Токосъемный элемент жестко соединен с токоприемником 10. Графитсодержащая пластина 2 содержит три функциональные части I, II, III с соответствующими контактными поверхностями 6, 7, 8, средняя часть II размещена горизонтально, а боковые части I и III расположены под углом к средней, поперечные сечения 9 средней части II пластины 2 конгруэнтны между собой, длина контактной поверхности 7 средней части пластины L  50-600 мм, а контактные поверхности 6 и 8 боковых частей I и III графитсодержащей пластины 2 выполнены плоскими.
Контактная поверхность 7 средней части П пластины 2 в поперечном сечении представляет собой горизонтальный отрезок. Токосъемный элемент работает следующим образом. Графитсодержащая пластина 2, расположенная в металлическом каркасе 1, укрепленная в нем с помощью основания, выполненного в виде ласточкиного хвоста, для быстрого и надежного крепления
пластины скользит по токопроводу контактной поверхностью 7 средней части II на прямых участках дороги и контактными поверхностями 6 и 8 частей I и III графитсодержащей пластины 2 на поворотах, передавая ток от токопровода двигателю электрической машины.
В момент начала движения электрического транспортного средства жесткое крепление токосъемного элемента к токоприенику 10 способствует минимальному отклонению токосъемного элемента от положения равновесия, снижая динамические нагрузки на токопровод со стороны токопремника.
При этом форма контактной поверхности 7 средней части II, поперечные сечения которой конгруэнтны между собой обеспечивает устойчивость контактного провода относительно его оси, снижая тем, самым динамические нагрузки на токопровод со стороны токосъемника, за счет чего увеличивается срок службы контактной сети и токосъемного элемента.
Заявителем проведены экспериментальные исследования износостойкости графитсодержащих пластин, при жестком креплении токосъемного элемента к токоприемнику 10.
Испытания пластин изготовленных по предлагаемой конструкции, по конструкции прототипа и конструкции аналога проводили в сухую погоду на одном маршруте.
Износ пластин замеряли микрометром.
Результаты экспериментальных исследований износостойкости пластин сведены в таблицу 1.
Таблица 1
Заявителем выполнены расчеты возможного экономического екта от использования предлагаемой конструкции. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.
Таким образом, выбранная конструкция токосъемного элемента способствует повышению технологичности изготовления, увеличение срока службы, унифицированию составных элементов токосъемного элемента и снижению динамических нагрузок действующих на токопровод.
10
Таблица 2