Полоз токоприемника для устройства скользящего контакта
Изобретение относится к контактному полозу (12) для устройства (10) скользящего контакта, прилегающего с предварительным натяжением к контактному проводу (16), в частности, для обеспечения электроэнергией рельсовых транспортных средств, содержащему контактную накладку (14), которая расположена на основании (13) контактной накладки и содержит угольный фасонный корпус (18) и по меньшей мере одно металлическое электропроводное устройство (23), расположенное в угольном фасонном корпусе и предназначенное для обеспечения локальной повышенной электропроводности, при этом указанное электропроводное устройство выполнено в виде по меньшей мере одного дискообразного электропроводного устройства, которое расположено в направлении усилия предварительного натяжения, в плоскости, перпендикулярной направлению (19) скольжения, соединено с основанием контактной накладки и проходит через паз (22), выполненный в угольном фасонном корпусе, до контактной поверхности (21) контактной накладки. Технический результат заключается в повышении надежности конструкции токоприемника. 12 з.п. ф-лы, 6 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к полозу токоприемника для устройства скользящего контакта, прилегающего с предварительным натяжением к контактному проводу, в частности, для обеспечения электроэнергией рельсовых транспортных средств, содержащему контактную накладку, которая расположена на основании (13) контактной накладки и содержит угольный фасонный корпус, а также по меньшей мере одно металлическое электропроводное устройство, расположенное в угольном фасонном корпусе и предназначенное для обеспечения локальной повышенной электропроводности.
Уровень техники
Для обеспечения электроэнергией рельсовых транспортных средств, приводимых в движение электродвигателями, применяют устройства скользящего контакта, называемые также специальным термином ″токоприемники пантографного типа″ и снабженные контактной накладкой, которая под действием усилия предварительного натяжения, создаваемого токоприемником, в качестве изнашивающейся детали прижимается к проводу тока электрической тяги (контактный провод) и за счет обеспечения скользящего контакта обеспечивает подачу электропитания во время движения транспортного средства.
Для того чтобы во время динамического режима движения указанных рельсовых транспортных средств также обеспечить по возможности непрерывное сохранение скользящего контакта между контактной накладкой и контактным проводом, как известно, предпочтительно поддерживать на минимально возможном уровне силы инерции токоприемника, которые в значительной степени определяются также массой контактной накладки. Вместе с тем для эффективной работы транспортных средств, приводимых в движение электродвигателями, необходимо обеспечивать достаточную электропроводность или низкое электрическое сопротивление контактной накладки. По этой причине пропитывание металлом пористого углерода оказалось неудовлетворительным, поскольку достигаемая таким образом хорошая электропроводность сопровождается нежелательным повышением массы контактной накладки из-за металлических частиц, поступающих в контактную накладку в процессе пропитывания.
Исходя из известного уровня техники, в EP 1491385 A1 предложен способ получения контактной накладки, которая при минимально возможной плотности и, соответственно, низкой массе одновременно обладает низким удельным электрическим сопротивлением, т.е., хорошей электропроводностью.
В качестве технического решения в EP 1491385 A1 предлагается изготавливать контактные накладки на основе композиционного материала, состоящего из слоев углеродного полотна, между которыми расположена металлическая сетка, лежащая в плоскости, перпендикулярной направлению скольжения контактной накладки, и в направлении предварительного натяжения, которое создает устройство скользящего контакта, действующего на контактную накладку.
По причине вышеуказанной многослойной структуры известная контактная накладка является относительно трудоемкой в изготовлении, поскольку вначале необходимо изготовить отдельные углеродные слои, затем - получить указанную многослойную структуру, разместив между отдельными углеродными слоями сетчатое полотно и только в заключение можно изготовить композиционный элемент или угольный фасонный корпус, который, в целом, образует контактную накладку.
Раскрытие изобретения
Таким образом, задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить контактную накладку, а также способ изготовления контактной накладки, который обеспечивает более простое изготовление контактной накладки.
Решением этой задачи является полоз токоприемника согласно изобретению с признаками пункта 1 формулы изобретения.
В полозе токоприемника согласно изобретению электропроводное устройство выполнено в виде по меньшей мере одного дискообразного электропроводного устройства, которое расположено в плоскости, перпендикулярной направлению скольжения, и в направлении усилия предварительного натяжения, соединено с основанием контактной накладки и проходит через паз, образованный в угольном фасонном корпусе, до контактной поверхности контактной накладки.
Благодаря конструкции контактного полоза согласно изобретению можно изготавливать контактную накладку на основе цельного угольного фасонного корпуса, в котором независимо от угольного фасонного корпуса предусмотрено электропроводное устройство, имеющее дискообразную форму и расположенное в пазу угольного фасонного корпуса, начиная от основания контактной накладки. Благодаря соединению дискообразного электропроводного устройства с основанием контактной накладки угольный фасонный корпус можно изготовить независимо от электропроводного устройства в виде монолитного тела. Изготовление контактного полоза осуществляется простым способом установки дискообразного электропроводного устройства в предусмотренный для него паз в угольном фасонном корпусе.
Таким образом, дискообразное электропроводное устройство обеспечивает не только требуемое локальное повышение электрической проводимости в угольном фасонном корпусе, но одновременно придает также прочность при сдвиге конструкции угольного фасонного корпуса, расположенного на основании контактной накладки.
Таким образом, в отличие от контактного полоза известного уровня техники можно применять контактную накладку, которая изготавливается без использования многослойной структуры. Напротив, ограниченная в пространстве конструкция электропроводного устройства реализуется только путем предварительно заданного расположения дискообразного электропроводного устройства по меньшей мере в одном пазу угольного фасонного корпуса.
Особенно предпочтительно, если электропроводное устройство выполнено в виде компонента, который может быть собран с основанием контактной накладки и содержит соединительную часть, предназначенную для соединения с основанием контактной накладки, и дискообразную часть, предназначенную для ввода в паз, выполненный в угольном фасонном корпусе. Благодаря этому, можно получать электропроводное устройство независимо, как от угольного фасонного корпуса, так и от основания контактной накладки, для того, чтобы, например, использовать единое основание контактной накладки путем комбинации с различными электропроводными устройствами и угольными фасонными корпусами для изготовления различных контактных полозов. Таким образом, можно также использовать стандартное основание контактной накладки, например, в качестве платформы для получения различных контактных полозов.
Если согласно предпочтительному варианту осуществления соединительная часть содержит монтажный упор, расположенный параллельно нижней стороне основания контактной накладки и примыкающий к этой нижней стороне, а прилегающая к нему дискообразная часть через входной паз в основании контактной накладки входит в паз, выполненный в угольном фасонном корпусе, положение дискообразной части относительно основания контактной накладки точно определяется простым способом. Кроме того, монтажный упор, прилегающий к нижней стороне, одновременно может быть использован для прикрепления дискообразной части к основанию контактной накладки, не оказывая при этом влияния на геометрию или поперечное сечение дискообразной части. Это позволяет обеспечить геометрию дискообразной части в точном соответствии с пазом без нарушения этой геометрии каким-либо видом крепления. При этом можно получить постоянную электропроводность или постоянное электрическое сопротивление дискообразной части по всей ее высоте или по всей высоте угольного фасонного корпуса.
Если соединительная часть электропроводного устройства дополнительно содержит захватную часть, расположенную параллельно дискообразной части и отделенную от нее монтажным упором, для захвата с закреплением в стопорном пазу, выполненном на нижней стороне основания контактной накладки, то обеспечивается особенно точное и исключающее неправильное позиционирование положение электропроводного устройства относительно основания контактной накладки.
Для соединения электропроводного устройства с основанием контактной накладки предпочтительно используется непосредственное соединение монтажного упора с основанием контактной накладки, например, при помощи сварочного или паяного соединения.
Для того чтобы, с одной стороны, получить требуемые механические свойства контактного полоза, а, с другой стороны, требуемую хорошую электрическую проводимость, особенно предпочтительно, чтобы электропроводное устройство и основание контактной накладки были выполнены из различных материалов. При этом особенно предпочтительно изготавливать электропроводное устройство из листовой меди.
Для обеспечения равномерного распределения множества электропроводных устройство в угольном фасонном корпусе предпочтительно, чтобы электропроводные устройства были расположены вдоль продольной оси основания контактной накладки параллельными рядами, при этом дискообразные части двух следующих друг за другом электропроводных устройств расположены на различных сторонах от продольной оси основания контактной накладки.
Альтернативно представленному выше варианту осуществления контактного полоза с электропроводным устройством, выполненным независимо от основания контактной накладки, существует предпочтительная возможность получения электропроводного устройства, выполненного как единое целое с основанием контактной накладки, при этом основание контактной накладки можно изготавливать вместе с электропроводным устройством, используя общий технологический процесс.
Особенно предпочтительная возможность совместного изготовления электропроводного устройства и основания контактной накладки в одном узле открывается в том случае, если электропроводное устройство образовано по меньшей мере одной стенкой опорного профиля основания контактной накладки, при этом электропроводное устройство, объединенное с основанием контактной накладки, можно изготавливать способом непрерывного литья.
Для изготовления равномерно распределенного множества электропроводных устройств на основании контактной накладки предпочтительно, чтобы основание контактной накладки имело рядное расположение электропроводных устройств с несколькими, по меньшей мере, двумя, параллельными рядами электропроводных устройств, при этом каждый ряд может содержать, в частности, по меньшей мере два электропроводных устройства, расположенных на расстоянии друг от друга.
Если соседние ряды электропроводных устройств смещены относительно друг друга в направлении продольной оси основания контактной накладки, возможно равномерное распределение электропроводных устройств по всей контактной поверхности контактной накладки.
Краткое описание чертежей
Ниже приведено более подробное описание предпочтительных вариантов осуществления контактного полоза со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:
фиг.1 - изометрическое изображение скользящего контактного устройства, снабженного контактным полозом;
фиг.2 - изометрическое изображение первого варианта осуществления контактного полоза, выполненного в качестве составной части скользящего контактного устройства с фиг.1;
фиг.3 - вид в разрезе по оси III-III контактного полоза с фиг.2;
фиг.4 - изометрическое изображение второго варианта осуществления контактного полоза, выполненного в качестве составной части скользящего контактного устройства с фиг.1;
фиг.5 - частичное изображение контактного полоза с фиг.4;
фиг.6 - вид сбоку основания контактной накладки, используемой в контактном полозе, показанном на фиг.4 и фиг.5.
Осуществление изобретения
На фиг.1 показано скользящее контактное устройство 10 с контактным полозом 12, который установлен на шарнирном устройстве 11. Контактный полоз 12 для установки и соединения с шарнирным устройством 11 содержит основание 13 контактной накладки, на котором расположена контактная накладка 14. Шарнирное устройство 11 соединяет контактный полоз 12 с монтажным основанием 15, которое может быть установлено, например, на непоказанном здесь подробнее моторном вагоне рельсового транспортного средства. Для создания усилия предварительного натяжения, с которым контактный полоз 12 или контактная накладка 14 может с подпружиниванием прижиматься к контактному проводу 16, проходящему вдоль над контактной накладкой 14, скользящее контактное устройство 10 содержит прижимное устройство 17, которое выполнено в данном случае в виде комбинированного пружинного/демпфирующего устройства 17, действующего между монтажным основанием 15 и основанием 13 контактной накладки.
Контактная накладка 14, показанная на фиг.1, состоит из угольного фасонного корпуса 18, который расположен перпендикулярно направлению 19 скольжения, определяемому протяжением контактного провода 16, и в направлении усилия Fv предварительного натяжения, действующего через прижимное устройство 17 на контактную накладку 14, и содержит пазы 22, которые проходят от основания 13 контактной накладки через угольный фасонный корпус 18 до контактной поверхности 21 контактной накладки 14. В пазах 22 также от основания 13 контактной накладки до контактной поверхности 21 контактной накладки 14 расположено электропроводное устройство 23, которое выполнено из металлического материала.
Как особенно наглядно показано на фиг.2, основание 13 контактной накладки имеет коробчатый профиль 24 с верхней опорной поверхностью 25, на которой расположена контактная накладка 14. Контактная накладка 14 состоит из угольного фасонного корпуса 18, в котором по обе стороны от центральной продольной оси 26 расположены равноудаленные от нее пазы 22 на расстоянии s друг от друга. При этом расстояние s между пазами в данном случае выбрано меньшим, чем длина I паза. Как видно далее на фиг.2, пазы 22 расположены в два ряда 27, 28 по обеим сторонам от продольной оси 26 и проходят параллельно указанной оси. При этом ряды 27, 28 пазов смещены друг относительно друга в направлении продольной оси 26 примерно на половину длины 1/2 паза таким образом, чтобы при виде в направлении 19 скольжения получалось перекрытие расстояния s между пазами ряда 28 за счет пазов 22 соседнего ряда 27. Вследствие этого независимо от ориентации - а также от отклонения - контактного провода 16 от положения, показанного на фиг.1, относительно контактной поверхности 21 контактной накладки 14 всегда обеспечивается надежный электрический проводящий контакт между контактным проводом 16 и по меньшей мере одним из электропроводных устройств 23, расположенных в пазах 22 рядов 27 и 28.
Как показано на фиг.3, в представленном варианте осуществления контактного полоза 12 электропроводные устройства 23 выполнены независимо от основания 13 контактной накладки и соединены, как с геометрическим, так и с силовым замыканием с коробчатым профилем 24 основания 13 контактной накладки. Для этого в представленном варианте осуществления электропроводные устройства 23 содержат дискообразную часть 29, которая при помощи монтажного упора 30 соединяется с захватной частью 31. При этом указанные части образуют, по существу, U-образную конфигурацию. Для соединения электропроводных устройств 23 с коробчатым профилем 24 дискообразная часть 29 каждого электропроводного устройства 23 проходит через установочные пазы 32, 33, выполненные в опорной поверхности 25 и в монтажной поверхности 32 коробчатого профиля 24, и через соосный с ними паз 22 в контактной накладке 14. При этом длина Ls дискообразной части 29 выбрана таким образом, чтобы при соединении монтажного упора 30 с монтажной поверхностью 32 кромка 35 контакта электропроводного устройства 23 находилась заподлицо с контактной поверхностью 21 контактной накладки 14. На кромке монтажного упора 30, противоположной дискообразной части 29, захватная часть 31 захватывает электропроводное устройство 23 в стопорном пазе 36, расположенном параллельно установочному пазу 33 в монтажной поверхности 32, таким образом, электропроводное устройство 23 точно и неподвижно соединяется с коробчатым профилем 24 основания 13 контактной накладки.
Благодаря монтажному упору 30, обеспечивается определенное позиционирование по вертикали, а благодаря захвату дискообразной части 29 в сочетании с захватной частью 31, в коробчатом профиле 24 обеспечивается особенно точное и надежное позиционирование угла поворота относительно вертикальной оси 34. Как особенно наглядно показано на фиг.3, расположение дискообразной части 29, проходящей через угольный фасонный корпус 18, обеспечивает также надежную передачу поперечных усилий Fq, действующих на контактную накладку 14 вследствие скользящего контакта между контактным проводом 16 и контактной накладкой 14, в основание 13 контактной накладки, поэтому на граничной поверхности между контактной накладкой 14 и опорной поверхностью 25 коробчатого профиля 24, по существу, не возникает никаких напряжений сдвига.
Как показано на фиг.3, благодаря вышеописанному геометрическому замыканию между дискообразной частью 29 и захватной частью 31 с коробчатым профилем 24 основания 13 контактной накладки, для обеспечения соответствующего силового замыкания достаточно закрепить резьбовым соединением 20, показанным на фиг.3, монтажный упор 30 в прилегающей относительной позиции к монтажной поверхности 32 коробчатого профиля 24. При этом само резьбовое соединение 20, остается, по существу, ненагруженным. Одновременно резьбовое соединение 20 может служить для крепления соединительного элемента 37, предназначенного для соединения с шарнирным устройством 11, показанным на фиг.1.
На фиг.4 показан другой вариант осуществления контактного полоза 38, содержащего контактную накладку 14, которая соответствует контактной накладке, показанной на фиг.1-3, и снабжена двумя рядами 27 и 28 пазов 22, параллельными продольной оси 26.
В отличие от контактного полоза 12 контактный полоз 38 содержит основание 39 контактной накладки, которое снабжено электропроводными устройствами 40, выполненными как единое целое с опорным профилем 42 основания 39 контактной накладки, имеющим коробчатое сечение 41.
При этом опорный профиль 42, как, в частности, показано на фиг.5 и 6, в качестве электропроводных устройств 40 содержит профильные стенки, которые сформованы на опорной поверхности 43 опорного коробчатого профиля 42, и имеют высоту H, соответствующую высоте Hs пазов 22, выполненных в угольном фасонном корпусе 18. Кроме того, длина L электропроводных устройств 40, выполненных в виде профильных стенок, в направлении продольной оси 26 контактной накладки 14 соответствует длине Ls пазов 22, и их расположение на опорной поверхности 43 опорного профиля 42 соответствует рядам 27, 28 в пазов, выполненных в контактной накладке, таким образом, по всей длине контактной накладки 14 образуется захват с геометрическим замыканием электропроводных устройств 40 в пазах 22 контактной накладки 14.
Как показывает сравнение обоих вариантов осуществления изобретения, представленных на фиг.1-3 и 4-6, в контактном полозе 38, показанном на фиг.4-6, реализовано механическое соединение между контактной накладкой 14 и основанием 39 контактной накладки, которое в такой же степени, как подробно описанное механическое соединение между электропроводными устройствами 23 или дискообразной частью 29 электропроводных устройств 23 и контактной накладкой 14, обеспечивает образование граничной поверхности, по существу, свободной от напряжений среза или сдвига между контактной накладкой 14 и опорной поверхностью 43 основания 39 контактной накладки.
1. Контактный полоз (12, 38) для устройства (10) скользящего контакта, прилегающего с предварительным натяжением к контактному проводу (16), в частности, для обеспечения электроэнергией рельсовых транспортных средств, содержащий контактную накладку (14), которая расположена на основании (13, 39) контактной накладки и содержит угольный фасонный корпус (18) и по меньшей мере одно металлическое электропроводное устройство (23, 40), расположенное в угольном фасонном корпусе и предназначенное для обеспечения локальной повышенной электропроводности, отличающийся тем, что указанное электропроводное устройство выполнено в виде по меньшей мере одного дискообразного электропроводного устройства, которое расположено в направлении усилия предварительного натяжения, в плоскости, перпендикулярной направлению (19) скольжения, соединено с основанием контактной накладки и проходит через паз (22), выполненный в угольном фасонном корпусе, до контактной поверхности (21) контактной накладки.
2. Контактный полоз по п.1, отличающийся тем, что электропроводное устройство (23) выполнено в виде компонента, который может быть собран с основанием (13) контактной накладки и содержит соединительную часть для соединения с основанием контактной накладки, а также дискообразную часть (29) для ввода в паз (22), выполненный в угольном фасонном корпусе (18).
3. Контактный полоз по п.2, отличающийся тем, что соединительная часть содержит монтажный упор (30), расположенный параллельно нижней стороне основания (13) контактной накладки и прилегающий к этой нижней стороне, а примыкающая к нему дискообразная часть (29) проходит через установочный паз (33) в основании контактной накладки в паз (22), выполненный в угольном фасонном корпусе (18).
4. Контактный полоз по п.3, отличающийся тем, что соединительная часть электропроводного устройства (23) содержит захватную часть (31), которая расположена параллельно дискообразной части (29), отделена монтажным упором (30) от дискообразной части и предназначена для захвата с закреплением в стопорном пазу (36), выполненном на нижней стороне основания (13) контактной накладки.
5. Контактный полоз по п.3 или 4, отличающийся тем, что для соединения электропроводного устройства (23) с основанием (13) контактной накладки монтажный упор (30) соединен с основанием контактной накладки.
6. Контактный полоз по п.1, отличающийся тем, что электропроводное устройство (23) и основание (13) контактной накладки выполнены из различных материалов.
7. Контактный полоз по п.6, отличающийся тем, что электропроводное устройство (23) выполнено из листовой меди.
8. Контактный полоз по п.1, отличающийся тем, что основание (13) контактной накладки снабжено множеством электропроводных устройств (23), при этом электропроводные устройства расположены вдоль продольной оси (26) основания контактной накладки параллельными рядами (27, 28), при этом дискообразные части двух следующих друг за другом электропроводных устройств расположены на различных сторонах от продольной оси основания контактной накладки.
9. Контактный полоз по п.1, отличающийся тем, что электропроводное устройство (40) выполнено как единое целое с основанием (39) контактной накладки.
10. Контактный полоз по п.9, отличающийся тем, что электропроводное устройство (40) образовано по меньшей мере одной стенкой опорного профиля (42) основания (39) контактной накладки.
11. Контактный полоз по п.9 или 10, отличающийся тем, что основание (39) контактной накладки имеет рядное расположение электропроводных устройств, при этом несколько электропроводных устройств (40) расположены по меньшей мере в два параллельных ряда (27, 28).
12. Контактный полоз по п.11, отличающийся тем, что каждый ряд (27, 28) содержит по меньшей мере два электропроводных устройства (40), расположенных на расстоянии друг от друга.
13. Контактный полоз по п.8 или 12, отличающийся тем, что электропроводные устройства (23, 40), расположенные в соседних рядах, имеют смещение относительно друг друга в направлении продольной оси (26) основания (13, 39) контактной накладки.
