Асимметричный токоприемник для электропоездов

Изобретение относится к токоприемникам электроподвижного состава и предназначено для использования на моторных вагонах электропоездов и электровозов. Асимметричный токоприемник имеет токосъемный узел с подрессоренным полозом, установленный на полупантографе. Нижняя подвижная рама полупантографа шарнирно связана с изолированным основанием, торсионной системой подрессоривания и подъемно-опускающим механизмом. Верхняя подвижная рама шарнирно связана с нижней рамой и через нижнюю тягу - с основанием. Верхняя тяга одним концом шарнирно связана с нижней рамой, а другим - с кареткой токосъемного узла на конце верхней рамы. 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 по подъему подвижных частей токоприемника и прижатию токосъемного узла заданным усилием к контактному проводу энергосети. Подъемно-опускающий механизм выполнен с возможностью преодоления указанной энергоемкости торсиона и удержания токоприемника заданным усилием в сложенном положении. Предложенный токоприемник характеризуется повышенным качеством токосъема. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к токоприемникам электроподвижного состава, и может быть использовано на моторвагонах электропоездов и электровозах.

Известен асимметричный токоприемник, имеющий токосъемный узел, установленный на полупантографе, содержащем сочлененные нижнюю и верхнюю подвижные рамы, шарнирно связанные с изолированным основанием и с системой подрессоривания в виде нескольких торсионов, соединенных одними концами через кинематическую передачу с нижней подвижной рамой полупантографа, а другими - основанием, кроме одного торсиона, конец которого связан с электромеханическим приводом [RU, Патент №2188136, B 60 L 5/26, 27.08.02].

Энергоемкость торсионов, соединенных с основанием, составляет часть требуемой для преодоления сил сопротивления подъему подвижных частей токоприемника. В сложенном положении токоприемник фиксируется запирающим устройством. Регулировка усилия контактного нажатия производится закруткой торсионов специальными механизмами в местах соединения торсионов с основанием и, одного торсиона, с электромеханическим приводом.

Недостатком данного токоприемника является сложность кинематической передачи от торсионов к нижней подвижной раме, необходимость наличия запирающего устройства и двух одинаковых механизмов для регулировки усилия контактного нажатия. Большое число шарниров в кинематической передаче от торсионов к нижней подвижной раме, кроме того, обуславливает повышенную двойную величину сил трения в шарнирах, что негативно сказывается на качестве токосъема.

Технической задачей предлагаемого устройства является устранение указанных недостатков и повышение качества токосъема.

Данная техническая задача решается в устройстве асимметричного токоприемника, согласно изобретению, в котором 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, имеющую механизм регулировки контактного нажатия в одном из ее звеньев, с рычагом в виде кулачка, расположенным на нижней подвижной раме, причем торсион имеет энергоемкость, достаточную для преодоления сил сопротивления по подъему подвижных частей токоприемника и прижатию токосъемного узла заданным усилием к контактному проводу энергосети, а подъемно-опускающий механизм выполнен с возможностью преодоления указанной энергоемкости торсиона и удержания токоприемника заданным усилием в сложенном положении.

Для снижения аэродинамической нагрузки на токоприемник, возникающей при движении электроподвижного состава, нижняя и верхняя подвижные рамы выполнены в виде трубы круглого сечения, а верхняя тяга полупантографа размещена внутри полой верхней подвижной рамы, имеющей для этого продольные отверстия на обоих концах.

Для компенсации аэродинамического влияния асимметричности токоприемника на постоянство контактного нажатия токосъемный узел, включающий в себя каретку, шарнирно связанную с верхней рамой, и полоз, базирующийся на каретке через упругие элементы, дополнительно снабжен двумя аэродинамическими экранами, шарнирно связанными с кареткой и взаимодействующими посредством имеющихся на них рычагами с кулачками, расположенными на конце верхней рамы.

Для упрощения конструкции токосъемный узел содержит систему подрессоривания полоза относительно верхней рамы в виде двух поперечных направлению движения поезда листовых рессор, каждая из которых одним концом жестко закреплена на каретке, снабженной на конце упорами для ограничения прогиба рессор вверх и вниз, а другим концом связана с помощью упругих шарниров в виде спиральной пружины с полозом, имеющем ограничители вертикальных и продольных перемещений полоза относительно продольной оси токоприемника.

Для увеличения допускаемой токовой нагрузки полоз токоприемника выполнен с тремя и более рядами контактных вставок, крайние из которых объединены жестким каркасом, выполненным заодно с рогами, а средние независимо подрессорены и установлены на промежуточном полозе, при этом промежуточный полоз закреплен подвеской на заданной высоте над крайними рядами вставок с возможностью плоскопараллельного перемещения до уровня крайних рядов вставок под действием усилия, равного заданной доле контактного нажатия.

Для упрощения конструкции и обслуживания в малонагруженных шарнирах токоприемника установлены тканевые подшипники.

На фиг.1 представлен общий вид токоприемника, на фиг.2 - установка торсиона на основании токоприемника, на фиг.3 - устройство аэродинамического экрана, на фиг.4 - устройство подвески полоза токосъемного узла, на фиг.5 - устройство упругого шарнира в подвеске полоза, а на фиг.6 - пример исполнения промежуточного полоза токосъемного узла.

Токоприемник содержит токосъемный узел 1, (фиг.1), установленный на полупантографе, состоящем из подвижных нижней 2 и верхней 3 рам, нижней тяги 4 и верхней тяги 5. Полупантограф установлен на основании 6 с изоляторами 7 и снабжен системой подрессоривания в виде одного торсиона 8, параллельного оси шарнирного соединения нижней рамы 2 с основанием 6. Одним концом торсион 8 (фиг.2) связан через консольную трубу 9 с основанием 6, а другим - с подвижным рычагом 10, установленным в основании 6 на подшипниках 11, и далее, через звенчатую тягу 12, - с рычагом в виде кулачка 13, расположенным на нижней раме 2. В одном из звеньев тяги 12 выполнен механизм регулировки контактного нажатия 14, например, в виде талрепа. Для корректировки равномерности контактного нажатия рычаги 10 и 13 снабжены регулировочными болтами 15, на которые опираются крайние звенья тяги 12. Энергоемкость торсиона 8 при полной его закрутке достаточна для подъема подвижных частей токоприемника и прижатия токосъемного узла 1 заданным усилием к контактному проводу энергосети. Для управления подъемом и опусканием токоприемника полупантограф снабжен подъемно-опускающим механизмом, например, в виде пневмопривода 16 с возвратной пружиной 17. Пневмопривод 16 своей тягой 18 с продольным пазом на конце связан с рычагом 19 на нижней раме 2. Энергоемкость пружины 17 достаточна для преодоления усилия контактного нажатия заданной опускающей силой и удержания токоприемника в сложенном положении прижатым заданным усилием к эластичному упору 20. С целью снижения аэродинамической нагрузки на токоприемник нижняя 2 и верхняя 3 подвижные рамы выполнены в виде трубы круглого сечения и сопряжены в одной плоскости, а верхняя тяга 5 размещена внутри полой верхней рамы 3, имеющей для этого продольные отверстия на обоих ее концах. С-образная форма верхней тяги 5 обеспечивает ее упругость, что способствует смягчению ударов токосъемного узла 1 о возможные препятствия на контактном проводе.

Для компенсации аэродинамического влияния асимметричности токоприемника на постоянство контактного нажатия токосъемный узел снабжен двумя аэродинамическими экранами, (фиг.3). Каждый из экранов 21, расположенных симметрично относительно вертикальной оси симметрии каретки 23 токосъемного узла 1, закреплен на горизонтальной оси 22, шарнирно установлен в каретке 23 и своим рычагом 24, расположенным на другом конце оси 22, взаимодействует с кулачком 25, жестко закрепленным на верхней раме 3 в месте шарнирного сопряжения ее с кареткой 23 с помощью цапфы 26.

На фиг.4 представлен пример выполнения токосъемного узла 1, в котором система подрессоривания полоза 27 относительно верхней рамы 3 выполнена в виде двух поперечных (относительно направления движения поезда) листовых рессор 28. Каждая рессора 28 одним концом жестко закреплена на каретке 23, а другим - связана с полозом 27 упругим шарниром 29 в виде спиральной пружины. Для ограничения прогиба рессор 28 в пределах заданной характеристики на концах каретки 23 установлены верхний 30 и нижний 31 упоры. На свободных концах рессор 28 имеются эластичные подушки 32, взаимодействующие с ограничителями 33 и 34, установленными на полозе 27 для ограничения вертикальных и продольных перемещений полоза относительно продольной оси токоприемника. Упругие шарниры 29 обеспечивают, кроме того, возможность поворота полоза 27 вокруг поперечной оси для самоустановки его на контактном проводе.

Для увеличения допускаемой токовой нагрузки полоз 27 токоприемника может быть выполнен с тремя и более рядами контактных вставок 35. В этом случае крайние ряды объединены жестким каркасом, выполненным заодно с рогами 36, а средние ряды 47 - размещены на промежуточных полозах 45. Промежуточный полоз 45 (фиг.6) имеет свои короткие роги 37 и поддерживается на заданной высоте относительно крайних рядов контактных вставок 35 собственной подвеской, которая состоит из двуплечего 38 и трехплечего 39 рычагов, шарнирно связанных с несущими перемычками 40 полоза 27, тяги 41, пружины 42 с натяжным болтом 43 и упора 44. Рычаги 38 и 39 образуют с промежуточным полозом 45 и тягой 41 два параллелограмма. Данная подвеска обеспечивает синхронное (плоскопараллельное) перемещение вставок 47 промежуточного полоза 45 до уровня крайних рядов вставок 35 под действием на него вертикальной силы, составляющей заданную долю контактного нажатия, независимого от точки приложения этой силы. Заданная высота подъема вставок 47 промежуточного полоза 45 над крайними рядами вставок 35 определяется упором 44.

Для упрощения конструкции и обслуживания токоприемника во всех малонагруженных шарнирах его применены тканевые подшипники 46 (фиг.3), работающие без смазки.

Токоприемник работает следующим образом. В сложенном положении токоприемник прижат к эластичному упору 20 силой пружины 17. Для подъема токоприемника в пневмопривод 16 подают сжатый воздух. Под действием сжатого воздуха пружина 17 сжимается, а тяга 18 выдвигается и перестает удерживать полупантограф в сложенном состоянии, отчего он под действием закрученного торсиона 8 отрывается от упора 20 и, удерживаемый тягой 18, поднимается по мере выдвижения этой тяги. При встрече с контактным проводом токосъемный узел 1 упирается в него и под действием торсиона 8 нажимает на него заранее заданным усилием, а подъем полупантографа при этом прекращается. Тяга 18 продолжает выдвигаться на свою максимальную длину, определяемую внутренним упором в пневмоприводе 16 и удерживается в этом положении сжатым воздухом. При этом паз на конце тяги 18 отрывается от рычага 19 и не препятствует работе полупантографа на всем рабочем диапазоне высоты подъема токоприемника. Под действием усилия контактного нажатия ограничители 34 отрываются от подушек 32, а рессоры 28 - от верхних упоров 30 и это усилие передается от полоза 27 на каретку 23 последовательно через упругие шарниры 29 и рессоры 28. При динамических перегрузках ограничители 33 упираются в подушки 32, а рессоры 28 - в упоры 31, предотвращая запредельные перегрузки шарниров 29 и рессор 28. При выходе контактного провода на рог 36 ограничитель 34 и верхний упор 30 на противоположной стороне полоза 27 предотвращают чрезмерный перекос полоза.

Токосъемный узел 1 с промежуточными полозами 45 (фиг.6) работает следующим образом. При встрече с контактным проводом промежуточный полоз 45 с установленными на нем вставками 47 опускается до уровня крайних рядов вставок 35, растягивая через рычаги 38 и 39 с тягой 41 пружину 42, которая обеспечивает при этом заранее заданную болтом 43 долю усилия контактного нажатия. Величина этой доли сохраняется и при полном износе всех контактных вставок, т.к. вставки на всех рядах изнашиваются одновременно практически на равную высоту.

Для опускания токоприемника из пневмопривода 16 выпускают сжатый воздух. При этом тяга 18 под действием пружины 17 втягивается в пневмопривод 16, захватывает на своем пути рычаг 19 и укладывает тем самым полупантограф в сложенное положение, удерживая его прижатым к упору 20 заданным усилием.

1. Асимметричный токоприемник для электропоездов, имеющий токосъемный узел с подрессоренным полозом, установленный на полупантографе, содержащем нижнюю подвижную раму, шарнирно связанную с изолированным основанием, торсионной системой подрессоривания и подъемно-опускающим механизмом, верхнюю подвижную раму, шарнирно связанную с нижней рамой и через нижнюю тягу - с основанием, а также верхнюю тягу, одним концом шарнирно связанную с нижней рамой, а другим - с кареткой токосъемного узла на конце верхней рамы, отличающийся тем, что 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, имеющую механизм регулировки контактного нажатия в одном из ее звеньев, - с рычагом в виде кулачка, расположенным на нижней подвижной раме, причем торсион имеет энергоемкость, достаточную для преодоления сил сопротивления по подъему подвижных частей токоприемника и прижатию токосъемного узла заданным усилием к контактному проводу энергосети, а подъемно-опускающий механизм выполнен с возможностью преодоления указанной энергоемкости торсиона и удержания токоприемника заданным усилием в сложенном положении.

2. Токоприемник по п.1, отличающийся тем, что нижняя и верхняя подвижные рамы выполнены в виде трубы круглого сечения, а верхняя тяга полупантографа размещена внутри полой верхней подвижной рамы, имеющей для этого продольные отверстия на обоих концах.

3. Токоприемник по п.1, отличающийся тем, что токосъемный узел, включающий в себя каретку, шарнирно связанную с верхней рамой, и полоз, базирующийся на каретке через упругие элементы, дополнительно снабжен двумя аэродинамическими экранами, шарнирно связанными с кареткой и взаимодействующими посредством имеющихся на них рычагов с кулачками, расположенными на конце верхней рамы.

4. Токоприемник по п.1, отличающийся тем, что токосъемный узел содержит систему подрессоривания полоза относительно верхней рамы в виде двух поперечных направлению движения поезда листовых рессор, каждая из которых одним концом жестко закреплена на каретке, снабженной на конце упорами для ограничения прогиба рессор вверх и вниз, а другим концом связана с помощью упругих шарниров в виде спиральной пружины с полозом, имеющим ограничители вертикальных и продольных перемещений полоза относительно продольной оси токоприемника.

5. Токоприемник по п.4, отличающийся тем, что полоз токоприемника выполнен с тремя и более рядами контактных вставок, крайние из которых объединены жестким каркасом, выполненным заодно с рогами, а средние независимо подрессорены и установлены на промежуточном полозе, при этом промежуточный полоз закреплен подвеской на заданной высоте над крайними рядами вставок с возможностью плоскопараллельного перемещения до уровня крайних рядов вставок под действием усилия, равного заданной доле контактного нажатия.

6. Токоприемник по п.1, отличающийся тем, что в малонагруженных шарнирах установлены тканевые подшипники.