ПОЛОЗ ТОКОПРИЕМНИКА ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Полезная модель относится к токоприемникам электроподвижного состава железных дорог.
Известна конструкция полозов с разными контактными элементами на одном полозе, например со стальными и медными пластинами (Revue Generale des Chmins de Fer. 1991, N 7-8, с.13-16) - аналог.
Недостатком этого устройства является неэффективность одновременного взаимодействия с контактным проводом жестко закрепленных на общем каркасе контактных элементов из разных материалов, имеющих неодинаковую интенсивность изнашивания и обладающих низкими антифрикционными свойствами, что приводит к интенсивному изнашиванию контактного провода и выходу из строя полоза по износу менее износостойких контактных пластин.
Наиболее близким из известных по технической сущности к заявленному устройству, которое может быть принято в качестве прототипа, является устройство, описанное в патенте РФ N 2112668, В60L 5/08, опубл. 10.06.1998 г. - прототип.
Известное устройство содержит корпус с, по крайней мере, одним рядом токосъемных элементов в виде пластин из углерода, выполненных с возможностью подпружинивания, и, по меньшей мере, два ряда токосъемных элементов в виде порошковых на металлической основе биметаллических пластин жестко закрепленных на корпусе параллельно ряду токосъемных элементов из углерода.
Недостатком известного решения является невысокая надежность работы устройства при любых погодных условиях.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение является повышение надежности и долговечности работы устройства.
Заявленный технический результат достигается тем, что в полозе токоприемника электроподвижного состава, содержащем корпус на котором размещена пружина для подпружинивания, по крайней мере, одного ряда токосъемных элементов в виде вставок, и, по меньшей мере, два ряда токосъемных элементов в виде пластин из порошковых материалов на металлической основе в биметаллическом исполнении, которые жестко закреплены на корпусе параллельно ряду вставок, вставки выполнены из углеродного материала, прошедшего электрографитацию или из графита, пружина выполнена в виде пружины растяжения, а корпус выполнен из трубы прямоугольного сечения.
Устройство характеризуется тем, что расстояние L между рядами токосъемных элементов составляет L=0,25-0,3 м.
Устройство, характеризующееся тем, что вставки выполнены из материала с удельным электрическим сопротивлением не более 10(мОм × м).
Основной задачей, которую приходится решать специалистам в данной области техники является повышение надежности токосъема при выполнении всех основных требований к полозу, осуществляющему скользящий контакт с проводом контактной сети.
Заявляемое устройство характеризуется следующим:
- необходимой механической прочностью за счет конструкции полоза, позволяющей крепить на нем пластины из порошковых материалов на металлической основе в биметаллическом исполнении (далее порошковые пластины) с самосмазывающими свойствами в биметаллическом исполнении;
- высокой электропроводностью за счет комплектации полоза порошковыми пластинами;
- высокой электродуговой стойкость за счет монтажа на полозе вставок (пластин) из прошедшего электрографитацию углеродного материала или из графита (далее вставки из графита) на подпружиненной платформе;
- высокой стабильностью токосъема за счет постоянного контакта вставок из графита с контактным проводом благодаря их подпружиниванию к проводу и значительно меньшей по сравнению с полозом инерционной массы;
- высоким пробегом полоза за счет истирания порошковых пластин до несущего основания, восприятия нормальной нагрузки при трении этими пластинами;
- равенством сроков службы по износу (равенство пробегов) всех контактных токосъемных элементов полоза и эффективное подмазывание вставками из графита путем переноса графита на поверхность трения контактного провода;
- использованием вставок из графита, например из материала с удельным электрическим сопротивлением не более 10 (мОм × м;.
- наличием определенного расстояния между жестко закрепленными токосъемными элементами и подпружиненной платформой для избежания во время снегопада блокирования подпружинивания, так как снег не должен задерживаться в пространстве между рядами токосъемных элементов;
- пружины сжатия для подпружинивания оказались неработоспособными, не обеспечив равномерного опускания ряда токосъемных элементов по всей длине ряда. В заявляемом решении используются пружины растяжения, что позволит устранить все недостатки в конструкции и работе полоза и обеспечивает надежность и долговечность его работы;
- для повышения жесткости каркаса полоза используется труба прямоугольного сечения.
Ряды токосъемных элементов, выполненные в виде порошковых пластин, могут быть расположены с двух сторон от ряда токосъемных элементов выполненных с возможностью подпружинивания, или ряд подпружиненных токосъемных элементов может быть расположен сзади от рядов токосъемных элементов из порошковых пластин относительно хода движения электроподвижного состава.
Заявляемое решение конкретизировано на фиг.1 и 2, где на фиг.1 приведен пример конструктивного выполнения полоза в случае использования его на электровозах с однополозным токоприемником при одностороннем его движении; на фиг.2 - то же, в случае движения электровоза в ту и другую сторону.
При одностороннем движении два ряда порошковых пластин располагаются с набегающей стороны полоза на провод. Такое распределение порошковых пластин и вставок из графита на полозе используется и на электровозах с двухполозным токоприемником. В этом случае ряды графитовых вставок каждого полоза располагаются друг против друга.
В заявляемом решении используются только пружины растяжения, так как это обеспечивает перемещение платформы с подпружиненным рядом под нажимом контактного провода строго параллельно корпусу полоза. При использовании пружин сжатия платформа ряда с подпружиниными вставками занимает при взаимодействии с контактным проводом наклонное положение, что может привести к аварийной ситуации из-за непопадания в габарит при прохождении воздушных стрелок.
Для повышения прочности и жесткости конструкции полоз содержит каркас 1 из трубы прямоугольного сечения, жестко закрепленные на каркасе 1 порошковые пластины 2 и связанные с каркасом 1 посредством пружин растяжения 3 графитовые вставки 4. В каждом ряде контактных элементов содержатся несколько располагаемых вдоль полоза порошковых пластин 2 и объединенных в общий блок держателем 5 графитовых вставок 4 с пружинами 3 под последним (на фигурах не показано), представляющей поперечное сечение полоза. Жесткое прикрепление порошковых пластин к каркасу 1 осуществляется, например, посредством бортовых полос 6 и корытца 7 из меди, служащего шунтом, такими же бортовыми полосами осуществляется и соединение графитовых вставок 4 с держателем 5. Пружины 3 закреплены на каркасе 1 и контактируют с держателем 5 графитовых вставок 4. Объем изнашиваемой части графитовых вставок превышает объем изнашиваемой части порошковых металлических пластин во столько раз, во сколько интенсивность изнашивания графитовых вставок больше интенсивности изнашивания порошковых пластин.
Заявителем установлено также, что оптимальным расстоянием между крайними рядами токосъемных элементов является от 0,25 м до 0,3 м, так как снег не задерживается в промежутках между крайними рядами токосъемных элементов и средним рядом. Если расстояние меньше 0,25 м, то может произойти задержка снега, что приводит к заблокированию подпружиненного ряда графитовых вставок, а расстояние более 0,3 м нецелесообразно использовать исходя из геометрии полоза.
Заявляемое устройство работает следующим образом.
При включении токоприемника в работу каркас 1 поднимается до тех пор, пока закрепленные на нем посредством бортовых полос 6 и корытца 7 порошковые пластины 2 и, выполненные с возможностью подпружинивания, графитовые вставки 4 не войдут в соприкосновение с контактным проводом (не показан). При этом пружина 3, заключенная между каркасом 1 и держателем 5, растягивается. В результате контактное нажатие (нажатие в контакте "полоз - контактный провод") распределяется поровну между рядами порошковых пластин, а графитовые вставки прижимаются с силой обеспечиваемой пружиной, и тем самым осуществляется нормальное функционирование полоза при любом износе графитовых вставок 4 и порошковых пластин 2, несмотря на то, что интенсивность изнашивания их неодинакова. Это обеспечивает на весь указанный срок, с одной стороны, механическую прочность, необходимую для сохранения целостности полоза в случае его удара при движении о препятствие на контактном проводе, а с другой, - высокую электродуговую стойкость и эффективное подмазывание контактного провода.
Примеры конкретного выполнения.
2
4
2
4
Полоз токоприемника электроподвижного состава выполнен из следующих материалов: контактные пластины из порошкового материала в биметаллическом исполнении (марка НЖ2Б), угольные вставки (марка Б), нипельный графит (марка МГ7). По результатам испытаний установлено, что удельный износ контактного провода при порошковых контактных пластинах на железной основе в случае использование на полозе только их составил 0,35 мм на 10 проходов токоприемника, а при использовании заявляемого решения - 0,22 мм на 10 проходов токоприемника, т.е. пробеги, а следовательно и долговечность заявляемого полоза увеличилась в 1,3 раза.
Использование заявляемого унифицированного полоза с подпружиненным рядом графитовых вставок, позволяет высокопродуктивно сочетать различные токосъемные элементы на одном полозе. Графитовые вставки в соответствии с заявляемым решением не оказывают высокого теплового воздействия на контактный провод несмотря на свое довольно высокое электросопротивление. Это объясняется тем, что при токосъеме весь потребляемый ток протекает через контактные порошковые пластины, а на графитовые вставки приходится только 5% всей токовой нагрузки. Инерционная масса подпружиненных графитовых вставок в 3 раза меньше аналогичной массы всего полоза, а прижатие их к проводу с усилием 2-3 кг обеспечивает их постоянный контакт с проводом. В результате, идет постоянный перенос на поверхность трения контактного провода твердой смазки - прошедшего электрографитацию углеродного материала или графита, и при отрыве крайних рядов токосъемных элементов от контактного провода осуществляется контакт последнего и графитовых вставок, при этом полоз и контактный провод не повреждаются электрическими разрядами.