Токоприемник электроподвижного состава

 

Изобретение относится к транспортной технике, а именно к токоприемникам электроподвижного состава, и предназначено для стабилизации контактного нажатия при высоких скоростях движения и снижения лобового сопротивления за счет ограничения воздействия аэродинамических сил на токоприемник. Данное устройство создает вокруг полоза токоприемника вихревой слой, которым сдувается набегающий воздушный поток и взвешенные в нем частицы. Таким образом, уменьшаются интенсивность потока, воздействующего на полоз, и концентрация взвешенных частиц в зоне контакта. 1 ил.

Изобретение относится к транспортной технике, а именно к токоприемникам электроподвижного состава, и предназначено для стабилизации контактного нажатия и снижения лобового сопротивления за счет ограничения воздействия аэродинамических сил на токоприемник.

Известны различные устройства, разработанные для токоприемников с целью ограничения аэродинамического воздействия. Из них можно выделить решетку перед токоприемником (патент 01472303, В 60 L 5/24 ) и воздухоотражатель (патент 1165028, В 60 L 5/24 ).

Решетка устанавливается перед токоприемником и пропускает через себя поток набегающего воздуха, который прижимается к крыше и проходит ниже полоза токоприемника.

Воздухоотражатель имеет две выгнутые поверхности, соединенные друг с другом в начале и расходящиеся под углом 120^o. Конструкция устанавливается на крыше электровоза перед токоприемником. В результате чего воздушный поток отводится в разные стороны от него.

Оба эти устройства предназначены для работы в однофазном (без содержания взвешенных частиц) потоке воздуха. При наличии в воздухе взвешенных частиц решетка забивается, а воздухоотражатель отбрасывает их на меньшую величину, что снижает эффективность его работы.

Наиболее близким техническим решением является токоприемник электроподвижного состава, содержащий неподвижное основание, подвижные рамы, полоз, контактные элементы, а также специальные аэродинамические поверхности, выполненные в виде плоских прямоугольных экранов, закрепленных на подвижных рамах, и предназначенные для снижения аэродинамической подъемной силы токоприемника (патент 706263, МКИ² В 60 L 5/24). Оборудование токоприемника подобным компенсирующим устройством существенно увеличивает лобовое сопротивление токоприемника, усложняет его конструкцию, увеличивает приведенную массу и требует дополнительного обслуживания. При этом в таких конструкциях действие компенсирующей силы приложено к раме токоприемника, а не к полозу. Хотя 80% подъемной силы создается именно полозом. Такое распределение сил будет создавать дополнительные нагрузки на каретки.

Для уменьшения аэродинамического воздействия на токоприемник встречного воздушного потока, содержащего частицы песка и пыли, а также отведения этих частиц из зоны скользящего контакта пластин токоприемника с контактным проводом предлагается использовать турбулизатор в виде трубки, расположенной перед полозом и вносящей возмущения в поток, обтекающий полоз. Таким образом, вокруг полоза создается эффект турбулентного потока, в котором взвешенные частицы отбрасываются из области полоза за счет энергии вихревых зон. Для достижения требуемого эффекта при движении в обоих направлениях с другой стороны полоза также устанавливается трубка.

На чертеже представлен фрагмент полоза токоприемника, оборудованного таким устройством. Турбулизаторы 1 с помощью опор 2 крепятся снаружи перед стенками полоза 3. В качестве турбулизатора используется тонкостенная трубка диаметром 8-12 мм.

Проведенные в дымовой и аэродинамической трубах опыты с таким профилем показали, что вихревая пелена начинается сразу за трубкой и проходит выше контактных пластин. При этом наблюдается снижение подъемной силы и силы лобового сопротивления полоза и уменьшение концентрации частиц в зоне контактных пластин. Это объясняется тем, что образующиеся за преградой (трубкой) зоны циркуляции индуцируют вихри, которые срываются и разлетаются с большой энергией вверх и вниз перед полозом. В результате вокруг полоза создается вихревой слой, которым сдувается набегающий воздушный поток и взвешенные в нем частицы. Таким образом, уменьшается интенсивность потока, воздействующего на полоз.

Изобретение является усовершенствованием эксплуатирующихся в данный момент полозов токоприемника и при минимуме затрат и простоте исполнения не усложняет конструкцию токоприемника.

Технико-экономическая эффективность использования предлагаемого изобретения заключается в снижении износа контактных накладок полозов токоприемника и контактного провода за счет ограничения величины контактного нажатия и удаления твердых частиц из зоны контакта; снижении расхода электроэнергии на тягу поездов за счет уменьшения лобового сопротивления токоприемника; снижении расходов, связанных с задержками поездов на линии из-за возможных поломок, вызванных влиянием на токоприемник аэродинамической подъемной силы (удары полоза в зонах жестких точек; поджатие фиксаторов; дополнительные отжатия контактных проводов токоприемником и т.д.).

Формула изобретения

Токоприемник электрического подвижного состава, содержащий неподвижное основание, подвижные рамы, каретки, полоз, контактные элементы, отличающийся тем, что полоз снабжен турбулизаторами в виде трубок, которые крепятся снаружи вдоль полоза перед его стенками.

РИСУНКИ

Рисунок 1