АСИММЕТРИЧНЫЙ ТОКОПРИЕМНИК ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Устройство относится к транспортной технике, а именно к токоприемникам электроподвижного состава и может быть использовано на электровозах и моторвагонах электропоездов.
Из уровня техники известен асимметричный токоприемник, состоящий из основания, пневмопривода, который установлен с возможностью взаимодействия с шарнирно сочлененным несущим рычагом и верхней рамой, которая соединена с основанием шарнирным поводком, кареток, тяги синхронизации, двух полозов, каждый из которых снабжен рядом контактных вставок и соединен с вертикально подвижными подрессоренными штоками кареток шарнирно, при этом продольная ось шарнира располагается перпендикулярно полозу. Тяга синхронизации в одном из шарнирных узлов снабжена ползуном, соосным с тягой и имеющим ограниченное продольное перемещение. Ползун размещен в шарнирном узле, соединяющим несущий рычаг с тягой синхронизации. [Патент RU 2194631 С2, B60L 5/28; B60L 5/24]. К недостаткам известного токоприемника можно отнести следующие:
при отклонении контактного провода от горизонтали из-за провисания между опорами или между струнами подвески контактного провода, а также при въезде в тоннель или под мост, происходит опускание токосъемного узла и начинается выравнивание полозов, при этом в движение вовлекается каретка токосъемного узла и тяга синхронизации. Так как ползун размещен в нижнем шарнирном узле, соединяющем несущий рычаг с тягой синхронизации, подвижная масса увеличивается на эту величину, что влечет снижение реакции адаптивности токосъемного узла на изменение положения контактного провода.
Каретка имеет следующие недостатки: при выходе штоков из стаканов на большую величину, возникает перекос, значительно увеличивается трение направляющих штоков и, как следствие, происходит их заклинивание. К недостаткам относится и отсутствие подрессоривания в горизонтальном (навстречу движению) направлении движения рельсового транспортного средства, а также отсутствие упругих свойств токосъемного узла в поперечном направлении к движению снижает качество токосъема.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является асимметричный токоприемник с полупантографом, который содержит токосъемный узел с подрессоренным полозом. Нижняя подвижная рама полупантографа шарнирно связана с изолированным основанием, торсионной системой подрессоривания и подъемно-опускающим механизмом. Верхняя подвижная рама одним концом шарнирно связана с нижней рамой, а другим - с кареткой токосъемного узла. 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, с рычагом в виде кулачка, расположенным на нижней подвижной раме. Торсион имеет энергоемкость, достаточную для преодоления сил сопротивления подъему подвижных частей токоприемника и прижатию токосъемного узла с заданным усилием к контактному проводу. Подъемно-опускающий механизм выполнен с возможностью преодоления указанной энергоемкости торсиона и удержания токоприемника заданным усилием в сложенном положении. (Патент RU 2272720 C1, B60L 5/26).
К недостаткам данного токоприемника относится повышенная инерционность токосъемного узла из-за размещения на каретке большого количества различных конструктивных узлов, таких как жесткого каркаса с крайними контактными вставками и системой подрессоривания, промежуточного полоза 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, приводящая 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 сказывается на работе токоприемника. Применение малонагруженных тканевых подшипников скольжения в верхних шарнирных узлах вызывает быстрый износ подшипников, повышенные силы трения в шарнирах, снижение скорости реакции токоприемника на изменение положения контактного провода. Применение в нижних шарнирных узлах обычных подшипников качения, изготовленных из металлических материалов, может привести к выходу из строя токоприемника и контактной сети при ослаблении крепления или повреждении гибких шунтов и, как следствие, к прохождению повышенного тока и сварке подшипника.
Техническим результатом, достигаемым с помощью заявляемой полезной модели, является повышение качества токосъема, обеспечение равномерного износа токосъемных элементов за счет повышения адаптивности токосъемного узла к контактному проводу, снижения приведенной массы, снижения двойной величины трения в шарнирах.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
На фиг.1 - асимметричный токоприемник электроподвижного состава, общий вид;
На фиг.2 - асимметричный токоприемник электроподвижного состава, вид слева;
На фиг.3 - разрез А-А на фиг.2;
На фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.2;
На фиг.5 - разрез В-В на фиг.2;
На фиг.6 - разрез Г-Г на фиг.3;
На фиг.7 - разрез Д-Д на фиг.3;
Асимметричный токоприемник электроподвижного состава (фиг.1-7)
содержит токосъемный узел, установленный на полупантографе, состоящем из подвижных нижней 1 и верхней 2 рам, поводка 3, синхронизирующей тяги 4, образующих вместе статически определимую подвижную систему, размещенную на изолированном основании 5. Токоприемник содержит пневматический привод 6, установленный на изолированном основании и состоящий из пневмобаллона, основу которого составляет резинокордный цилиндр. Пневмобаллон закреплен на основании токоприемника неподвижной частью, а другая, подвижная часть привода, связана тросом 7 с нижней рамой через копировальными кулачковый механизм 8, установленный на данной раме. Токосъемный узел, установленный на верхней раме 2 полупантографа, содержит каретку 9, два полоза 10.1, 10.2 с токосъемными накладками 11 и две одинаковые системы подрессоривания полозов, расположенные симметрично по концам каретки. Каретка состоит из основания в виде трубы и двух корпусов коробчатого типа, расположенных на торцах основания. Каждый корпус содержит идентичную систему подрессоривания полозов, которая состоит из шарнирно, крест-накрест установленных верхних рычагов 12.1, 12.2, и нижних рычагов 13.1, 13.2. Нижние рычаги - двуплечие, выполнены с нижним плечом. На каждой паре верхних и нижних рычагов установлены, при помощи пальцев 14.1 14.2, держатели 15, образующие параллелограммный привод, обеспечивающий плоскопараллельное движение полозов. Держатели полозов выполнены из пружинной стали и имеют Т-образную форму с отверстиями в верхней части, в которые с помощью осей 16 закреплены полозы 10.1, 10.2. Угол поворота полозов относительно горизонта ограничивается упором в концы держателей полозов. Для выравнивания усилия нажатия токосъемных накладок обоих полозов, каждая система подрессоривания содержит пружины 17, образующие связанную систему подрессоривания. На концах пружин. 17 ввернуты резьбовые пробки 18, с натяжными винтами 19, которые одним концом ввернуты в пробки, а другим, через поворотные пальцы 20 с помощью проставок 21, установлены на нижних плечах рычагов 13.1, 13.2. Натяжные винты служат для регулирования степени натяжения пружин, а для их последующей фиксации установлены гайки 22.
Для снижения трения в шарнирных узлах нижней 1 и верхней 2 рам полупантографа, поводка 3, синхронизирующей тяги 4,, верхних и нижних рычагов установлены подшипники качения 23 и 24. Подшипники оснащены защитными шайбами и содержат керамические шарики, поэтому они выдерживают большие энергетические нагрузки и обладают хорошими электроизоляционными свойствами. На нижних рычагах установлены буфера 25.1, 25.2. Основание 5 и рама 2 полупантографа снабжены буферами 26,1, 26.2.
Токоприемник работает следующим образом. В сложенном состоянии нижняя рама 1 под своим весом лежит на буфере 26.1 основания 5, а верхняя рама 2 под своим весом на буфере 26.2 нижней рамы 1.
При подаче сжатого воздуха в пневматический привод 6, последний тянет трос 7, закрепленный на подвижной части привода, который в свою очередь через копировальный кулачковый механизм 8 поворачивает нижнюю раму 1, что вызывает раскрытие токоприемника. Синхронизирующая тяга 4 поддерживает горизонтальное положение каретки 9. При подходе к контактному проводу происходит поджатие полозов 10.1 и 10.2 с токосъемными накладками 11 к контактному проводу за счет растяжения пружин 17, системы подрессоривания и выравнивание усилий нажатия полозов через упомянутые пружины. Рычаги 12.1, 12.2 и 13.1, 13.2 вместе с держателями 15 образуют параллелограммный привод, обеспечивающий плоскопараллельное движение держателей полозов. Полозы 10.1 и 10.2, поворачиваясь вокруг осей 16, отслеживают угол наклона контактного провода и стабильно прилегают к нему. Плоскопараллельное движение держателей полозов обеспечивает соблюдение регламентированного угла поворота относительно горизонтальной плоскости в направлении движения при взаимодействии полозов с держателями Т-образной формы за счет соединения посредством пальцев 14, установленных в отверстия по концам держателей. При движении рельсового транспортного средства изменение положения контактного провода контролируется системами подрессоривания полозов, а также пневматическим приводом 6. Крайнее верхнее положение полозов определяется буферами 25.1, 25.2, а крайнее нижнее - упором верхних рычагов в соседние верхние рычаги. При движении упругие держатели 15, связанные с верхними и нижними рычагами, выполняют функцию рессоры в поперечном направлении и демпфируют колебания, возникающие из-за резких силовых нагрузок в зонах расположения жестких точек контактной сети, например, в местах расположения фиксаторов, формирующих зигзагообразное расположение контактного провода. При подаче команды пневматическому приводу на снижение подвижные части токоприемника опускаются вниз. Под действием веса подвижных частей токоприемник принимает первоначальное сложенное положение.
Заявленная полезная модель «Асимметричный токоприемник электроподвижного состава» успешно прошла промышленные испытания на грузовом магистральном электровозе 2ЭС6, о чем был составлен соответствующий акт, подтверждающий промышленную применимость токоприемника.