КОНТАКТНАЯ ВСТАВКА ДЛЯ ТОКОПРИЕМНИКА ТРОЛЛЕЙБУСА
CONTACT INSERT FOR CURRENT COLLECTOR OF TROLLEYBUS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к устройствам для скользящего токосъема и может быть использовано для городского электрического транспорта (вставки троллейбусов) и в других машинах с аналогичными условиями токосъема.
Уровень техники
Известна конструкция вставки, выполненная в форме пластины из порошкового материала с желобом, соответствующим форме контактного провода, и снабженная вкладышами, которые занимают 5-10% площади рабочей поверхности и размещены в плоскостях, расположенных перпендикулярно поверхности контакта, глубиной, равной предельному износу вставки (патент №2095258 от 22.08.1995 г., кл. В60L 5/08). Недостатком предложенной конструкции вставки является то, что наряду с достаточно высокой прочностью рабочей части желоба его боковые стенки сильно ослаблены из-за предложенной конструкции и в процессе движения вставки в троллейбусном токосъемнике из-за высоких динамических нагрузок происходит разрушение боковых стенок вставки и контактный провод начинает изнашивать дорогостоящую бронзовую щечку токоприемника троллейбуса и при этом начинает изнашиваться сам. Несмотря на то, что вставка еще не изношена, ее приходится заменять.
Известна контактная вставка токосъемника троллейбуса, выполненная в форме пластины с плоской рабочей поверхностью и сферическими торцевыми частями, при этом торцевые части выполнены в форме раструбов, симметричных относительно оси симметрии, сопряженных с торцевой и рабочей поверхностями, причем угол наклона раструба к горизонтальной оси равен 30-60° (авторское свидетельство №465352 от 14.01.1974 г., кл. B60L 5/00). Недостатком указанной конструкции является то, что наряду со снижением динамических нагрузок в вертикальной плоскости данная конструкция испытывает в процессе работы высокие динамические нагрузки на торцевую часть в горизонтальной плоскости и у нее также ослаблена боковые стенки вставки, т.к. они имеют выступ, не позволяющий усилить ее и тем самым снижается их эксплуатационная стойкость за счет износа боковых стенок. При этом также начинается износ бронзовой щечки и контактного провода.
Известно изобретение, в котором контактная вставка троллейбуса, выполнена в форме пластины с рабочей частью, соответствующей форме контактного провода и имеющей желоб и симметричные профилированные раструбы на торцах, при этом ширина рабочей части пластины составляет 1,7-1,8 ширины, а радиус желоба 1,0-1,2 радиуса рабочей поверхности контактного провода (патент №2108244 от 27.09.1996 г., кл. B60L 5/00).
Недостатком указанной конструкции является то, что она имеет тонкую боковую стенку вставки и радиус желоба составляет 1,0-1,2 радиуса рабочей поверхности контактного провода.
Из-за такой конструкции вставки при движении токоприемника троллейбуса по контактной сети она испытывает значительные динамические нагрузки в горизонтальной плоскости, т.к. в реальных условиях контактный провод, даже на участке, равном длине контактной вставки, имеет отклонения радиуса поверхности контактного провода в горизонтальной плоскости до 20-30% от номинального. При этом упомянутые отклонения являются основным источником значительных динамических нагрузок, действующих в горизонтальной плоскости. Кроме того, происходит износ боковой стенки вставки из-за ее небольшой ширины в рабочей части, при этом еще не изношенная по вертикальной плоскости вставка меняется на новую, т.к. начинается износ бронзовой щечки токосъемника троллейбуса и контактного провода.
Наиболее близкой по техническому решению является контактная вставка для токоприемника троллейбуса, выполненная в форме пластины с рабочей частью в форме желоба, соответствующего форме контактного провода с симметричными раструбами на торцах, в которой боковые стенки вставки выполнены сплошными и имеют толщину в рабочей части, равную 20-30% ширины вставки, а радиус желоба на 30-40% больше радиуса рабочей поверхности контактного провода (патент №2259929 от 10.09.2005 г, МПК B60L 5/08).
Недостатком указанного изобретения является небольшая толщина стенки вставки: 5,6-8,4 мм, при этом радиус желоба имеет избыточную величину. Проведенные замеры показали, что достаточным является радиус желоба равный 21-29% от радиуса контактного провода. Тогда толщину стенки можно увеличить до 8,4-9,9 мм. Кроме того, в изобретении не указан размер глубины желоба. Данный момент является очень важным в процессе работы контактной вставки.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом заявленного изобретения является повышение эксплуатационных свойств контактной. Технический результат достигается за счет снижения динамических нагрузок на токосъемную контактную вставку. При этом дополнительным техническим результатом является практически полное исключение износа дорогостоящих щечек токоприемника и контактного провода. Технический результат достигается тем, что контактная вставка для токоприемника троллейбуса, выполнена в форме пластины с рабочей частью в форме желоба, соответствующего форме контактного провода, с симметричными раструбами на торцах, при этом боковые стенки контактной вставки выполнены сплошными и имеют толщину в рабочей части, равную 31-35% ширины контактной вставки, глубина желоба контактной вставки составляет 41-70% от диаметра контактного провода, а радиус упомянутого желоба на 21-29% больше радиуса рабочей поверхности контактного провода.
Выполнение контактной вставки с указанными параметрами позволяет существенно снизить величину динамических нагрузок при движении вставки по спецчастям и неровностям контактной сети как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 изображает общий примерный вид заявляемой контактной вставки.
Фиг. 2 изображает примерный вид заявляемой контактной вставки с торца.
Фиг. 3 изображает примерный вид заявляемой контактной вставки сверху.
Осуществление изобретения
Контактная вставка 1 (фиг. 1) для токоприемника троллейбуса, выполненная в форме пластины, состоит из, например, углерод-полимерной композиции, с основанием 2 и рабочей частью 3 (фиг. 2) в форме желоба, соответствующего форме контактного провода, с симметричными раструбами 4 на торцах 5, причем боковые стенки 6 контактной вставки выполнены сплошными и имеют толщину в рабочей зоне, равную 31-35% от ширины контактной вставки, глубина желоба контактной вставки составляет 41-70% от диаметра контактного провода, а радиус желоба на 21-29% больше радиуса рабочей поверхности контактного провода.
Контактная вставка для токоприемников троллейбуса работает следующим образом: контактная вставка 1 в форме пластины устанавливается в существующую токоприемную головку троллейбуса, контактирующую с контактным проводом, по которому протекает электрический ток. Торцы 5 выполнены с симметричными раструбами 4 и являются заходными частями рабочей части 3.
Условия эксплуатации контактной вставки для токоприемника троллейбуса: напряжение питания 500-750 вольт, температура от минус 40 градусов до плюс 40 градусов Цельсия при любых погодных условиях.
Предложенная конструкция контактной вставки для токоприемника троллейбуса позволяет существенно снизить величину динамических нагрузок в горизонтальной плоскости, а следовательно, снизить количество поломок и величину износа вставки и повысить ее эксплуатационную стойкость за счет того, что рабочая поверхность выполнена в форме желоба, торцевые части выполнены с симметричными раструбами, а боковые стенки контактной вставки выполнены сплошными и имеют толщину в рабочей зоне, равную 31-35% ширины контактной вставки, глубина желоба контактной вставки составляет 41-70% от диаметра контактного провода, а радиус желоба на 21-29% больше радиуса рабочей поверхности контактного провода.
Заявленное изобретение может быть использовано в существующих токоприемных устройствах троллейбусов без внесения изменений в конструкцию токоприемной головки.
Пример 1. Контактные вставки по прототипу (патент №2259929 от 10.09.2005 г, МПК B60L 5/08) изготовлены, например, из углерод-полимерной композиции и испытаны на одном маршруте, одном троллейбусе в сухую ясную погоду, при температуре воздуха от плюс 22°С до плюс 26°С.
Пример 2. Заявляемые контактные вставки изготовлены из той же композиции и испытаны в условиях, аналогичных примеру 1. Результаты представлены в таблице 1.
Из анализа полученных результатов следует, что увеличение радиуса желоба рабочей поверхности контактной вставки более чем на 35% от величины радиуса рабочей поверхности контактного провода приводит к значительному увеличению поломок боковой стенки так же, как снижение радиуса до величины менее 31% от величины радиуса контактного провода.
Было также определено влияние толщины боковой стенки контактной вставки на количество их поломок. Результаты представлены в таблице 2.
Также определено влияние глубины желоба на боковой износ стенки вставки.
Из таблицы 3 следует, что чем больше глубина желоба, тем меньше износ боковых стенок контактной вставки, а, следовательно, меньше износ щечек токоприемника и контактного провода. Но при значительном увеличении глубины желоба, снижается толщина боковых стенок. Глубина желоба ограничивается получаемой толщиной пластины. Оптимальным является формирование желоба глубиной 41-70% от диаметра контактного провода.
Как показали испытания, при толщине боковой стенки контактной вставки менее 31% от ширины контактной вставки происходит ее преждевременный износ и, как следствие, количество поломок возрастает до 15% (как по прототипу). При ширине боковой стенки более 35% от ширины контактной вставки значительно уменьшается радиус желоба, а это также существенно увеличивает динамические нагрузки на боковые стенки и количество поломок резко возрастает.
Кроме увеличения срока службы контактной вставки для токоприемника троллейбуса, при использовании предлагаемой конструкции значительно снижается износ бронзовых щечек, контактного провода, а также количество сходов токосъемных штанг на спецчастях по причине поломок.
Таким образом, использование контактной вставки заявленной конструкции обеспечивает, по сравнению с прототипом и известными техническими решениями, снижение износа и количества поломок вставок вследствие уменьшения динамических нагрузок, действующих в горизонтальной плоскости, и увеличения толщины боковой стенки вставки за счет изменения ее конструкции. Что в итоге значительно снижает износ щечек токоприемника и контактного провода. И дает значительный экономический эффект.