АСИММЕТРИЧНЫЙ ТОКОПРИЕМНИК ДЛЯ ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА
ASYMMETRIC CURRENT COLLECTOR FOR ELECTRIC ROLLING STOCK

Изобретение относится к области транспортной техники, в частности к токоприемникам электроподвижного состава.
Известен асимметричный токоприемник, состоящий из основания, двуплечего несущего рычага с главным шарниром, привода, сочлененного с коротким плечом несущего рычага, размещенной на длинном рычаге верхней рамы с поводком, полоза, кареток с синхротягой, сочлененной с несущим рычагом, кулисного механизма, шарнирное звено которого закреплено на несущем рычаге и соединено с поводком верхней рамы, при этом продольная ось кулисного окна совмещена с центром главного шарнира несущего рычага и шарнирное звено кулисного механизма выполнено в виде тяги, один конец которой соединен с поводком, другой конец тяги шарнирно соединен с несущим рычагом, при этом шарнир соединения поводка с тягой расположен в окне кулисы (патент РФ №249629, МКИ 7 B60L 5/28).
Недостатком этого токоприемника является отсутствие устройства аварийного опускания, что снижает надежность токоприемника в аварийной ситуации.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является асимметричный токоприемник, состоящий из основания, пневмопривода, взаимодействующего с шарнирно сочлененным несущим рычагом и верхней рамой, на которой размещены каретки с полозами, причем верхняя рама связана шарнирным поводком с основанием, тяги синхронизации кареток и устройства аварийного опускания, имеющего подвижный в осевом направлении шток с радиальными канавками и шарик, взаимодействующий с запорным клапаном в магистрали пневмопривода через передаточный узел, выполненный в виде двуплечего рычага, взаимодействующего одним плечом с шариком, а другим - с запорным клапаном, размещенным на несущем рычаге перед шарниром, при этом ширина средней канавки штока выполнена больше диаметра шарика (патент РФ №2494630, МКИ 7 B60L 5/28).
Основным недостатком этого токоприемника является то, что запорный клапан устройства аварийного опускания, размещенный на несущем рычаге перед шарниром, поджат той же пружиной, которая воспринимает через передаточный узел усилие срыва шарика, расположенного в средней канавке штока. При этом увеличенная, по сравнению с диаметром шарика, ширина канавки требует пропорционального повышения усилия срыва, что ведет к более быстрому изнашиванию запорного клапана, возможному нарушению герметичности и, как следствие, - ложному отрыву токоприемника от КП. Кроме того, наличие широкой канавки предусматривает работу асимметричного токоприемника только с симметричными каретками, у которых в поднятом положении токоприемника отсутствует осевое усилие на тяге синхронизации кареток.
При установке на данный асимметричный токоприемник несимметрично расположенных кареток и его подъеме на рабочую высоту возникает осевое усилие на тяге синхронизации, что ведет либо к ложному срабатыванию устройства аварийного опускания, либо, при быстром опускании токоприемника в аварийной ситуации при срабатывании устройства, к возврату срывного шарика в среднюю канавку, что позволит произойти несанкционированному подъему токоприемника.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности работы устройства в аварийной ситуации при ударах полоза о недопустимо выступающие части контактной подвески и обеспечение его универсальности по взаимодействию с различными каретками (или различно установленными), создание возможности обеспечения регулировки усилия срыва и скорости аварийного опускания токоприемника, а также фиксации положения в опущенном состоянии.
Указанная задача решается тем, что в известном токоприемнике, состоящем из основания, пневмопривода, взаимодействующего с шарнирно сочлененными несущим рычагом и верхней рамой, с размещенными на ней каретками с полозами и связанными шарнирным поводком с основанием, тяги синхронизации кареток и устройства аварийного опускания, имеющего подвижный в осевом направлении шток с радиальными канавками и шарик, размещенный в средней канавке и взаимодействующий с запорным клапаном в магистрали пневмопривода через передаточный узел, выполненный в виде двуплечего рычага, взаимодействующего одним плечом с шариком, а другим - с запорным клапаном, размещенным на несущем рычаге перед шарниром, в отличие от прототипа устройство аварийного опускания дополнительно снабжено узлом регулировки усилия срыва, имеющим подпружиненный шарик, расположенный в канавке штока под любым углом к месторасположению срывного шарика, а шток имеет две кольцевые проточки, выполненные симметрично по отношению к установленному в шарнире подпружиненному пальцу, компенсационную пружину, расположенную по одну из сторон шарнира (в зависимости от направления несимметричности установки кареток или ее отсутствия), а длина канавки штока равна диаметру срывного шарика, причем защитный хомут запорного клапана на выходной магистрали снабжен отверстиями и имеет возможность перемещения относительно выходного отверстия магистрали.
Положительный эффект состоит в том, что применение в устройстве аварийного опускания узла регулировки усилия срыва за счет установки подпружиненного шарика, расположенного под углом в той же канавке штока, что и срывной шарик, позволило регулировать усилие срыва и снизить его влияние на работу запорного клапана. В силу этого обеспечено снижение износа запорного клапана и повышение надежности герметизации несущего рычага, а следовательно, повышение стабильности контактного нажатия. Кроме этого, выбор на подвижном штоке ширины канавки, равной диаметру срывного шарика, позволяет устройству работать с различными каретками, имеющими поворотный кронштейн с полозом или поворачивающимися на тяге синхронизации. К тому же установленные на штоке пружины компенсируют осевое усилие, возникающее при поднятом токоприемнике на несимметрично расположенных на тяге синхронизации каретках. При этом наличие в шарнире подпружиненного пальца и проточек в штоке позволяет после срабатывания устройства в аварийной ситуации надежно зафиксировать опущенное положение токоприемника без угрозы несанкционированного подъема. Кроме этого, наличие отверстий в защитном хомуте выходной магистрали запорного клапана дает возможность регулировать скорость аварийного опускания токоприемника за счет уменьшения или увеличения расхода воздуха в атмосферу при перемещении отверстий хомута относительно выходного отверстия магистрали.
На фиг.1 изображена кинематическая схема предлагаемого асимметричного токоприемника;
на фиг.2 - устройство аварийного опускания в нормальном положении;
на фиг.3 - кинематическая схема токоприемника при встрече препятствия;
на фиг.4 - устройство аварийного опускания в рабочем положении.
На основании 1 установлен пневмопривод 2, который через шарнир 3 взаимодействует с несущим рычагом 4, имеющим два плеча: короткое, сочлененное с пневмоприводом 2, и длинное, выполненное в виде трубы 5 с двумя отверстиями для входа и выхода сжатого воздуха. На длинном плече шарнирно закреплена верхняя рама 6. Тяга 7 шарнирно сочленена с основанием 1 и верхней рамой 6. На свободном конце верхней рамы 6 установлены две каретки 8, которые соединены тягой синхронизации 9. На них размещены полоза (полоз) 10, имеющие контактные элементы 11. Полоза (полоз) 10, связанные жестко с кронштейнами кареток 8, имеют возможность углового поворота на каретках 8 и вертикального перемещения за счет подрессоривания пружиной 12 и подвижности рычагов 13 кареток 8.
Устройство аварийного опускания 14 с шарниром 3, который исключает затирания при возможных перекосах продольной оси тяги синхронизации 9 при подъеме и опускании токоприемника, установлено у верхнего конца трубы 5.
Устройство аварийного опускания 14 имеет подвижный в осевом направлении шток 15 с радиальной канавкой «а» и двумя шариками 16, расположенными в ней под любым углом друг к другу. Один из шариков, срывной, размещенный с возможностью перемещения по штоку 15, взаимодействует через передаточный узел 17 с запорным клапаном 18, поджатым пружиной 19 в магистрали пневмопривода. Узел регулировки, состоящий из шарика 16 подпружиненного пружиной 20 и шпильки 21, расположен в корпусе 22. Узел регулировки дает возможность изменить усилие поджатия шарика 16 к штоку 15, что обеспечивает уменьшение или увеличение силы перемещения срывного шарика 16 на поверхность штока 15 при аварийной ситуации. Эта регулировка позволяет избежать ложных срабатываний механизма от незначительных препятствий контактного провода. Передаточный узел, установленный в этом же корпусе и закрытый крышкой 23, выполнен в виде двуплечего рычага, взаимодействующего одним плечом с передвигающимся по штоку 15 шариком 16, а другим - через стержень 24 с запорным клапаном 18, размещенным на несущем рычаге 4 перед шарниром 3, находящемся в корпусе 22. Шток 15, выполнен с двумя кольцевыми проточками «б» и «в», расположенными симметрично по отношению к установленному на пружине 25 в корпусе пальцу 26. На штоке 15 размещена компенсационная пружина 27 по одну из сторон шарнира 3 в зависимости от направления несимметричности кареток 8 или ее отсутствия. На выходной магистрали запорного клапана установлен подвижно хомут 28 с отверстиями.
Токоприемник в штатном режиме работает следующим образом: сжатый воздух, подведенный из магистрали питания, поступает в пневмопривод 2; усилие пневмопривода 2, приложенное к малому плечу несущего рычага 4, поворачивает несущий рычаг 4 на полуосях, закрепленных шарнирно на основании 1; длинное плечо несущего рычага 4 перемещает вверх средний шарнирный узел токоприемника и вместе с ним верхнюю раму 6; верхний шарнир кулисной тяги 7 перемещается вместе с несущим рычагом 4 вверх и передает усилие пневмопривода 2 на верхнюю раму с помощью тяги 7 за счет перемещения ее нижнего шарнира в продольном пазу направляющей рамки; это обеспечивает поворот верхней рамы относительно несущего рычага 4 с помощью тяги; каретки 8 с полозом 10 поднимаются вверх до упора вставок 11 в контактный провод. Четырехзвенники 13 кареток 8, преодолевая усилие пружин 12, просаживаются до обеспечения каретками 8 нормируемого контактного нажатия. При выпуске сжатого воздуха из пневмопривода подвижные части токоприемника под действием собственного веса опускаются на буферные устройства. Подрессоренный шток 15 буферного устройства просаживается на пружине 20, гася энергию удара и предотвращая деформацию подвижных частей токоприемника.
Внутренний объем трубы 5 несущего рычага 4, сообщенный с пневмоприводом 2, используется для снижения относительной степени сжатия сжатого воздуха при быстром изменении высоты полоза 10 для стабилизации контактного нажатия.
Работа устройства (механизма) аварийного опускания происходит следующим образом.
Удар полоза 10 об аварийно выступающие элементы неисправной контактной сети (подвески контактного провода) вызывает дополнительное усилие на тяге 7, соосно соединенной со штоком 15 механизма аварийного опускания 14. При смещении штока 15 срывной шарик 16 из канавки «а» перемещается на внешнюю поверхность штока 15 (на наружный диаметр) и поворачивает рычаг 17, который своим плечом нажимает на стержень 24 запорного клапана 18.
При этом запорный клапан 18, преодолевая усилие пружины 19, перемещается, открывая канал сообщения трубы 5 несущего рычага 4 с атмосферой. Быстрый выход сжатого воздуха приводит к резкому снижению давления в пневмоприводе 2 и аварийному складыванию токоприемника. Одновременно, при перемещении штока 15, преодолевающего усилие компенсационной пружины 27, палец 26 под действием пружины 25 входит в проточку «б» (или «в», в зависимости от направления удара), фиксируя положение штока и обеспечивая этим невозможность самопроизвольного возврата срывного клапана в исходное положение, а значит, исключает несанкционированный подъем токоприемника в аварийной ситуации.
Для возвращения механизма аварийного опускания в исходное состояние необходимо: отжать палец 26 и переместить шток 15, преодолевая усилие компенсационной пружины 27, в исходное положение до возвращения срывного шарика 16 в канавку «а», при этом освобожденный от усилия рычаг 17 поворачивается на оси и стержень 24 под действием пружины 19 смещается до упора запорного клапана в торец втулки. Таким образом, срывной клапан перекрывает канал сообщения трубы 5 несущего рычага 4 с атмосферой. Устройство аварийного опускания готово к работе в штатном режиме.
Перемещая подвижный хомут 28, за счет изменения положения его отверстий относительно выходного отверстия запорного клапана, можно регулировать расход воздуха в атмосферу, то есть снижать или повышать скорость аварийного опускания токоприемника.