ГОЛОВКА ТОКОПРИЕМНИКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ЭЛЕКТРОТЯГОЙ Российский патент 1998 года по МПК B60L5/08 

Изобретение относится к токосъемникам для силовых цепей транспортных средств с электротягой, в частности, к конструкциям скользящих башмаков и их несущих средств и может быть использовано, например, на транспортных средствах, в частности, троллейбусах.

Известна головка токоприемника транспортного средства с электротягой, содержащая люльку, прикрепленную к оси. Две щеки, служащие опорой для оси, приварены к основанию поворотной части головки. Хвостовик поворотной части размещен во втулке держателя головки и зафиксирован от продольных перемещений. Обойма с контактной вставкой крепится к люльке. Ось симметрии обоймы смещена в направлении движения по отношению к горизонтальной оси. Повышенные ширина и масса головки затрудняют ее прохождение в специальных частях контактной сети, увеличивают вероятность повреждения головки при ее заклинивании в элементах подвески контактной сети. Прохождение тока по оси и хвостовику приводит к их искровой эрозии и снижению срока службы головки. Ухудшение качества поверхности, а также загрязнение поверхностей скольжения при эксплуатации увеличивают неравномерность износа контактной вставки.

Заявленное изобретение направлено на упрощение конструкции головки, уменьшение ее массы и габаритов, увеличение срока эксплуатации, повышение надежности и ремонтопригодности, улучшение качества токосъема, повышение равномерности износа вставки, снижение износа контактных проводов.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от известной головки токоприемника, содержащей две щеки, люльку, горизонтальную и вертикальную оси, контактную вставку и держатель головки, с которым связана упомянутая вертикальная ось, в предлагаемой головке щеки выполнены с гнездами, в которые входит контактная вставка, и прикреплены к люльке, которая соединена шарнирно с вертикальной осью при помощи горизонтальной оси.

Люлька содержит гнездо, в котором размещен хвостовик вертикальной оси.

Между упором вертикальной оси и люлькой установлен упругий элемент.

Люлька связана электрически с держателем головки при помощи шунта.

Вертикальная ось связана с держателем головки с возможностью упругого перемещения в заданных пределах в продольном направлении.

Нижняя часть вертикальной оси выполнена полой и в полость помещен упругий элемент.

Вертикальная ось закреплена в сухаре, который установлен на держателе головки посредством поперечного горизонтального шарнира, ось которого смещена относительно вертикальной оси в сторону, противоположную движению. Головка токоприемника снабжена фиксатором предельного усилия, удерживающим головку в рабочем положении, в котором сухарь оперт на упор держателя головки.

На фиг. 1 представлена головка токоприемника (передняя щека условно не показана); на фиг.2 - сечение А-А головки на фиг.1; на фиг.3 - вариант головки токоприемника с подпружиненной вертикальной осью; на фиг.4 - то же, что и на фиг. 3 с узлом опрокидывания вертикальной оси; на фиг.5 - вид по стрелке Б на фиг.4; на фиг.6 - расчетная схема действующих на головку усилий.

Головка токоприемника (фиг.1 и 2) содержит щеки 1 с гнездами, контактную вставку 2, люльку 3, шунт 4, горизонтальную ось 5, вертикальную ось 6 и держатель 7 головки. Хвостовик вертикальной оси 6 размещен в гнезде люльки 3, которая связана с ним шарнирно при помощи горизонтальной оси. Этой же осью к люльке 3 крепятся щеки 1, в гнезда которых входит контактная вставка 2. Вертикальная ось 6 шарнирно связана с держателем 7 головки, связанным электрически через шунт 4 с люлькой 3. Для обеспечения более равномерного износа контактной вставки 2 ось симметрии люльки 3 смещена в сторону движения по отношению к вертикальной оси 6. С этой же целью упругий элемент 8 надет на хвостовик вертикальной оси 6, упирается в упор вертикальной оси 6 в люльку 3, способствует ее возврату в горизонтальное положение.

Для повышения стабильности токосъема и снижения вероятности схода головки токоприемника с контактного провода вертикальная ось 6 выполнена полой (фиг. 3), в полость вставлен упругий элемент (пружина) 9. Осевое перемещение вертикальной оси 6 ограничивается ее упором и ограничителем перемещений 10 (пружинным кольцом). Отверстие 11 обеспечивает выравнивание давления воздуха при продольном перемещении вертикальной оси 6. Для уменьшения коэффициента трения и повышения долговечности упругий элемент 9 упирается в вертикальную ось 6 через шарик 12.

Для повышения надежности головки токоприемника и исключения заклинивания головки в элементах контактной сети вертикальная ось 6 закреплена в сухаре 13, имеющем крышку 14 (фиг.14). Сухарь 13 шарнирно связан с держателем 7 головки посредством горизонтальной оси 15. Фиксатор предельного усилия 16 (фиг. 5) крепится к держателю 7 головки горизонтальной осью 15 и удерживает головку в рабочем положении. В рабочем положении головки сухарь 13 опирается на упор держателя 7 головки.

Головка токоприемника работает следующим образом.

При движении люльки 3 может покачиваться в обе стороны вокруг горизонтальной оси 5 с отклонением на требуемый угол (например, до 15 градусов) и поворачиваться в обе стороны на угол до 180 градусов вместе с контактной вставкой 2 и вертикальной осью 6 в держателе 7 головки (фиг.1 и 3), или в сухаре 13 (фиг.4). Шарнирное соединение люльки 3 и вертикальной оси 6, вертикальной оси 6 и держателя 7 головки или сухаря 13 обеспечивает малые зазоры в сочленениях, что исключает удары и обеспечивает долговечность соединения. Электрическая связь люльки 3 с держателем 7 головки через шунт 4 исключает повреждение поверхностей скольжения от прохождения тока. Благодаря развитым поверхностям скольжения обеспечиваются малые удельные давления (около 2 кг/см² на упоре вертикальной оси 6 и около 6-7 кг/см² на горизонтальной оси 5. Хвостовик вертикальной оси 6 входит в гнезда люльки 3, что исключает загрязнение поверхностей скольжения и обеспечивает их долговечность.

Смещение оси люльки 3 в направлении движения по отношению к вертикальной оси 6 позволяет уравновесить момент от трения контактной вставки 2 по контактному проводу и обеспечивает ее равномерный износ.

Упругий элемент 8 упирается в упор вертикальной оси 6 и в люльку 3, удерживая люльку 3 в горизонтальном положении. При наклоне люльки 3 возникает момент сил, стремящийся вернуть люльку 3 в горизонтальное положение. Благодаря этому износ контактной вставки 2 становится более равномерным. Уменьшается плотность тока через контактную вставку, что увеличивает срок ее эксплуатации.

При номинальном усилии прижатия головки токоприемника к контактному проводу усилие передается через упор вертикальной оси 6 и через упругий элемент 9, что исключает возникновение колебаний при изменении усилия прижатия в заданных пределах. В случае значительного уменьшения усилия прижатия головки к контактному проводу упругий элемент 9 обеспечивает прижатие контактной вставки 2 к контактному проводу, что улучшает токосъем и уменьшает вероятность соскакивания головки с контактного провода. Уменьшается искрение, что уменьшает износ контактных проводов.

Фиксатор предельного усилия 16 удерживает головку в рабочем положении. При этом, сухарь 13 упирается в упор держателя 7 головки. При соскакивании головки с контактного провода и ее упоре в элементы контактной сети возрастает горизонтальное усилие, действующее на головку.

При достижении предельного усилия фиксатор 16 освобождает сухарь 13 и последний начинает проворачиваться вокруг горизонтальной оси 15, уходя под держатель 7 головки, что исключает повреждение как головки, так и элементов контактной сети.

Оптимальные поперечные размеры предлагаемой головки токоприемника обеспечивают надежное прохождение специальных частей контактной сети. Относительно малые масса и габариты головки в сочетании с приведенными выше конструктивными особенностями сводят к минимуму количество сходов головки с контактного провода. Некоторые из приведенных вариантов головки токоприемника практически исключают возможность ее заклинивания в элементах подвески. Прижатие контактной вставки всей поверхностью к контактному проводу обеспечивает малое удельное давление, снижает плотность тока в месте контакта и износ как контактной вставки, так и контактного провода.

Наличие шарнирных соединений позволило уменьшить зазоры и, как следствие, уменьшить ударные нагрузки. Отсутствие ударных нагрузок и электрической эрозии поверхностей скольжения, малые удельные давления (до 7 кг/см²), с учетом изложенного выше, обеспечивает высокую надежность и долговечность головки.

Головка токоприемника имеет высокую ремонтопригодность.

В головке токоприемника ось симметрии люльки смещена в направлении движения по отношению к горизонтальной оси, что позволяет компенсировать момент силы трения контактной вставки по контактному проводу и обеспечить равномерный износ контактной вставки.

Расчетная схема приведена на фиг.6.

Уравнение моментов

где q - удельное давление;
l - половина длины контактной вставки;
l₁ - смещение горизонтальной оси по отношению к оси симметрии люльки;
l₂ - расстояние от горизонтальной оси до контактного провода;
откуда l₁ = kl₂
F = 2gl; Г = kP = 2kgl
P - усилие прижатия головки к контактному проводу;
F - сила трения;
K - коэффициент трения.

Введение упругого элемента 8 позволяет компенсировать колебания коэффициента трения и измерение расстояния от горизонтальной оси контактного провода при износе контактной вставки.

Использование: на транспортных средствах, в частности, троллейбусах. Сущность изобретения: головка токоприемника содержит две щеки, люльку, горизонтальную и вертикальную оси, контактную вставку и держатель головки, с которым связана упомянутая вертикальная ось, люлька содержит гнездо, в котором размещен хвостовик вертикальной оси и соединены шарнирно при помощи горизонтальной оси, щеки выполнены с гнездами и прикреплены к люльке, при помощи горизонтальной оси между упором вертикальной оси и люлькой может быть установлен упругий элемент, люлька связана электрически с держателем головки при помощи шунта. Вертикальная ось может быть закреплена в сухаре с возможностью упругого перемещения в заданных пределах в продольном направлении, а сухарь установлен на держателе головки посредством поперечного горизонтального шарнира, при этом головка токоприемника снабжена фиксатором предельного усилия, удерживающим ее в рабочем положении, в котором сухарь опирается на упор держателя головки. Нижняя часть вертикальной оси выполнена полой и в полость помещен упругий элемент. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Головка токоприемника транспортного средства с электротягой, содержащая щеки, люльку, контактную вставку, горизонтальную ось, смещенную относительно поперечной плоскости симметрии люльки с возможностью уравновешивания момента силы трения моментом силы тяжести и моментом силы прижатия головки токоприемника к контактному проводу, и вертикальную ось, связанную с держателем головки, отличающаяся тем, что щеки выполнены с гнездами, в которых размещена контактная вставка, и прикреплены к люльке, а последняя соединена шарнирно с вертикальной осью при помощи горизонтальной оси, размещенной в соответствующих отверстиях щек, люльки и вертикальной оси. 2. Головка по п.1, отличающаяся тем, что люлька содержит гнездо, в котором размещен хвостовик вертикальной оси, щеки прикреплены к люльке при помощи горизонтальной оси. 3. Головка по п.1 или 2, отличающаяся тем, что вертикальная ось выполнена с упором, причем между упором вертикальной оси и люлькой установлен упругий элемент. 4. Головка по любому из пп.1 3, отличающаяся тем, что вертикальная ось связана с держателем головки с возможностью упругого перемещения в заданных пределах в продольном направлении, при этом нижняя часть вертикальной оси выполнена полой и в полость помещен упругий элемент. 5. Головка по любому из пп.1 4, отличающаяся тем, что держатель головки содержит сухарь, прикрепленный к корпусу держателя посредством поперечного горизонтального шарнира, ось которого смещена относительно упора корпуса держателя и вертикальной оси, которая шарнирно закреплена в сухаре с возможностью упругого перемещения в заданных пределах в продольном направлении и опирается в него упором, а головка токоприемника снабжена фиксатором предельного усилия, удерживающим головку в рабочем положении, в котором сухарь опирается на упор корпуса держателя головки.