Токоприемник нижнего токосъема - RU2705391C1
Код документа: RU2705391C1
Чертежи
Описание
Предлагаемое изобретение относится к области техники «Транспортирование» и может быть использовано там, где необходим съем тока подвижными контактами. Рассматривается токоприемник, который используется в метрополитене для снятия тока с контактного рельса. Метрополитен России и многих зарубежных стран имеют систему токосъема, выполненную с использованием неуправляемых токоприемников. При нижнем токосъеме токоприемник, постоянно подтягиваемый пружинами вверх, скользит по нижней стороне контактного рельса, расположенного сбоку от ходовых рельсов.
Известен токоприемник нижнего токосъема ТР-3м (О.А. Сидоров. Тенденции развития устройств токосъема отечественных и зарубежных метрополитенов (часть 2). - Каталог: Научно-технический прогресс. Научный журнал «Национальные приоритеты России» №1(3), 2010), содержит токосъемный башмак, жестко связанный с рамой, которая посредством шарнира закреплена на изолировочном брусе, установленном на буксах тележки - вагона. Основным отличием конструкции токоприемника ТР-3м от ТР-3 является использование вместо нажимных пружин пневматического резинокордного элемента.
Недостатком токоприемника нижнего токосъема ТР-3м является усложнение конструкции при использовании резинокордного элемента, так как для регулирования нажатия требуется дополнительно система авторегулирования.
Известен токоприемник нижнего токосъема ТР-3 (Э.М. Добровольская. Электропоезда метрополитена. - Москва: ИРПО, Издательский центр «Академия», 2003. - С. 320.), принятый за прототип, состоящий из левого и правого стальных литых кронштейнов, между которыми находится держатель башмака, скользящего по поверхности третьего контактного рельса, контактной вилки, двух цилиндрических пружин, осуществляющих нажатие на башмак. Также в составе токоприемника входят шунты и ось, на которую крепится держатель башмака, обеспечивающая подвижность башмака.
Токоприемник монтируется на деревянном брусе, закрепленном на колесной тележке вагона. Брус, пропитанный изоляционным маслом, служит в качестве изолятора. Пружины, расположенные в верхней части токоприемника, работают на сжатие, заставляя держатель с башмаком повернуться так, чтобы башмак занял наивысшее положение.
Недостатком токоприемника ТР-3 является следующее. При движении на линии с помощью этих пружин создается контактное нажатие башмака на контактный рельс, которое зависит от усилия пружин и от положения башмака на держателе. Недостаточное нажатие приводит к нарушению контакта и образованию электрической дуги при токосъеме, влекущей за собой недопустимый нагрев, оплавление и разрушение контактных частей. С другой стороны, чрезмерное нажатие вызывает повышенный износ башмака и контактного рельса, а также может привести к поломке деталей токоприемника. Все это приводит к снижению срока службы токоприемника.
Для обеспечения надежного безыскрового токосъема контактное нажатие должно находиться в определенных пределах и по возможности быть постоянным независимо от скорости движения вагона и атмосферных условий.
Задачей (техническим результатом) заявляемого устройства является увеличения срока службы токоприемника.
Поставленная задача достигается тем, что в токоприемнике нижнего токосъема, содержащий башмак с держателем, находящимся в постоянном контакте снизу с контактным рельсом, цилиндрическую пружину, введены кулачок, закрепленный на оси вращения и соединенный с одним концом пружины, другой конец которой закреплен на брусе, выполненный с переменным радиусом закругления, стержни-направляющие поступательного движения башмака, и трос, сходящий с кулачка, переброшенный через неподвижный блок и соединенный с держателем башмака.
На Фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства.
На Фиг. 2 приведена схема сил, действующих на кулачок.
Токоприемник нижнего токосъема монтируется на деревянном брусе, закрепленном на колесной тележке вагона.
Предлагаемое устройство (ФИГ. 1) содержит токосъемный башмак 1, который находится в постоянном контакте снизу с контактным рельсом 2; держатель башмака 3, жестко и перпендикулярно закрепленный к башмаку, скользящий внутри втулки, укрепленной на брусе; стержни-направляющие 4 движения башмака, жестко соединенные с башмаком, скользящие внутри втулок, укрепленных на брусе; кулачок 5, закрепленный на оси вращения, которая находится на брусе; пружина 6, одним концом крепится к кулачку, а другим к брусу; трос 7, сходящий с кулачка, переброшенный через неподвижный блок 8 и соединенный с держателем башмака.
Устройство работает следующим образом.
Начальное положение кулачка 5 соответствует углу поворота его на угол ψпр. В этом положении пружина 6 растянута и нажатие башмака 1 на рельс 2 равно заданному Q0. При уменьшении толщины башмака или рельса пружина 6 сжимается, а кулачок 5 будет поворачиваться по часовой стрелки, но заданное значение нажатия Q0 башмака на рельс будет сохраняться постоянным. Постоянство усилия Q0 обеспечивается постоянством по величине силы натяжения троса 7. Постоянство силы натяжения троса 7 при повороте кулачка обеспечивается тем, что профиль кулачка 5 выполнен с переменным радиусом закругления. Конечному положению кулачка соответствует угол ψ=0. В этом положении пружина растянута на заданное значение λ.
Для того, чтобы усилие в тросе 7 было во время поворота кулачка постоянным, необходимо чтобы моменты сил Q0 и упругой силы F=с(λ+R0ψ) относительно оси вращения кулачка были равны (ФИГ. 2)
Q0d=с(λ+R0ψ)R0,
где Q0 - заданное усилие в тросе, сходящего с кулачка,
с - жесткость пружины,
ψ - угол поворота кулачка,
λ - деформация пружины при ψ=0,
R0 - радиус барабана кулачка,
d - длина перпендикуляра, опущенного из центра барабана кулачка на линию троса.
Отсюда длина перпендикуляра d, опущенного из центра барабана кулачка О на линию троса 7 должна изменяться по закону
где
Кулачок 5, выполненный по приведенным формулам, обеспечит постоянство усилия в тросе 7, а значит и постоянство усилия между башмаком и контактным рельсом. Обеспечение постоянного усилия между башмаком и контактным рельсом, или постоянного контакта, предотвратит образования электрической дуги, недопустимый нагрев, оплавление и разрушение контактных частей. Тем самым увеличится срок службы башмака, а значит и всего токоприемника.
В известном устройстве башмак, по мере уменьшении толщины его, поворачивается, а в заявленном устройстве башмак, по мере уменьшения его толщины, перемещается поступательно, что улучшает условия съема тока с контактного рельса.
Реферат
Изобретение относится к токоприемникам транспортных средств. Токоприемник нижнего токосъема содержит башмак с держателем, находящимся в постоянном контакте снизу с контактным рельсом, цилиндрическую пружину, кулачок, стержни-направляющие поступательного движения башмака, неподвижный блок и трос. Кулачок закреплен на оси вращения и соединен с одним концом пружины, другой конец которой закреплен на брусе. Кулачок выполнен с переменным радиусом закругления. Трос, сходящий с кулачка, переброшен через неподвижный блок и соединен с держателем башмака. Технический результат заключается в увеличении срока службы токоприемника. 2 ил.
