Токоприемник электроподвижного состава Советский патент 1993 года по МПК B60L5/24 

ел

с

Использование: электрифицированный железнодорожный транспорт. Сущность изобретения: токоприемник снабжен управляемым динамическим гасителем колебаний, который датчиком.скорости подает сигн ал на блок управления. Если скорость движения такова, что может возникнуть резонанс в системе токоприемник - контактный провод, блок управления подключает к источнику питания привод, который, срабатывая, меняет параметры колебательной системы, состоящей из упругого элемента и груза, таким образом, что частота колебаний груза становится совпадающей с частотой колебаний полоза, но находится в протиоофазе. 2 ил,

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности, к токоприемникам электроподвихсного состава и может быть преимущественно использовано на высокоскоростных электроподвижных составах (ЭПС).

Известен токоприемник высокоскоростного электрбподвижного состава, содержащий основание, шарнирно-рычажную раму, полоз, каретки и подъемные пружины.

В качестве прототипа выбран токоприемник ЭПС, который содержит основание, главный вал, шарнирно-рычажную раму, гидравлический амортизатор, полоз, каретки и подъемные пружины.

Токоприемник имеет контактный полоз, поддерживаемый системой подвижных рам, смонтированных на главных валах, на одном конце из которых расположены кривошипы, выполненные в виде кулисы. Между кривошипами помещена направляющая, соединенная валиком со штоком гидравлического амортизатора, укреплённого шар- нирно на основании.

Недостатком этого токоприемника является то, что при определенной скорости движения ЭПС, когда вынужденная частота колебаний полоза становится равной (или меньшей в целое число раз) частоте свободных колебаний шариирно-рычажной рамы, возникают резонансные колебания рамы, при которых наличие гидроамортизатора не исключает возможности отрывов полоза от контактной сети.

Целью изобретения является повышение качества токосъёма путем уменьшения амплитуды колебаний токоприемника и исключения возможности отрыва полоза от

V О

00

го

контактной сети при резонансных скоростях.

Пост авленная цель достигается тем, что токоприемник снабжен гасителем колебаний, выполненным в виде жестко закрепленного одним концом нз раме линейного упругого элемента, на котором подвижно установлен груз, связанный с приводом, подключенным к источнику питания через блок управления, связанный с датчиком скорости ЭПС.

Предлагаемый токоприемник, обладая указанными ограничительными признаками, позволяет осуществлять токосъем с контактной сети, а благодаря указанным отличительным признакам дает возможность повысить качество токосъема путем уменьшения амплитуды колебаний токоприемника и исключения отрывов полоза от контактной сети при резонансных скоростях.

В известных устройствах-аналогах недостатком является то, что при определенной скорости движения ЭПС, когда вынужденная частота вертикальных колебаний полоза становится равной (или меньшей в целое число раз) частота свободных колебаний шарнирно-рычажной рамы, возникают резонансные колебания рамы, при которых наличие гидроамортизатора не исключает возможности отрывов полоза от контактной сети.

Новизна предлагаемого токоприемника, характеризуемая его отличительными признаками, состоит в том, что он может осуществлять токосъем без нарушения контакта между полозом и контактным проводом при резонансных скоростях за смет дополнения конструкции токоприемника гасителем колебаний.

Указанным свойством не обладает ни одно из известных устройств. Следовательно предлагаемое техническое решение обладает существенными отличиями.

На фйг.1 показан токоприемник, вид сбоку; на фиг.2 - принципиальная схема гасителя колебаний.

toKonpneMHHK содержит опорные валы 1, с которыми связаны подвижная шарнир- но-рычажная рама 2 с закрепленными на ней подъемными пружинами 3, полозом 4 и гасителем колебаний 5, включающим в себя, например, линейный упругий элемент 6, жестко закрепленный одним концом на раме с подвижно установленным на нем гру- зом 7, связанным с приводом 8, состоящим из соленоида 9, сердечника 10, на котором жестко установлены направляющие стойки с роликами 11, и возвратной пружины 12, приводимым в работу от источника питания

постоянного тока 13 с клеммными зажимами 14, 15, 16, который подключен к блоку управления 17, включающим в себя: усилитель 18, питающую группу реле 19-21 с соответствующими замыкающими контактам и реле 22-24 с размыкающими контактами, подключенный к датчику скорости 25.

Токоприемник работает следующим образом.

0 При установке токоприемника в рабочее положение (токоприемник поднят) пружина 3, деформируясь, поворачивает опорные валы 1, на которых жестко закреплены подвижные рамы 2. Рамы 2, поднима5 ясь, прижимают полоз 4 к контактной сети. Гаситель колебаний 5 при всех частотах колебаний токоприемника, отличных от резонансных находится в исходном состоянии и практически не влияет на работу токоприем0 пика вследствие того, что груз 7 в крайнем левом положении обладает малым моментом инерции. Привод 8 не работает и соленоид 9 отключен так как цепь источника питания 13 разорвана замыкающими кон5 тактами-19-21 соответствующих реле. Поэтому возвратная пружина 12 удерживает сердечник 10, который направляющими стойками с роликами 11 фиксирует груз 7 в крайнем левом положении.

0 При движении ЭПС датчик скорости 25 подает непрерывный сигнал на усилитель 18 и далее - на группу реле 19-24. С увеличением скорости растет и величина сигнала. Когда скорость ЭПС достигает определен5 ного значения/при котором частота колебаний токоприемника приближается к резонансной, величина усиленного сигнала достигает уставки реле 19 и оно срабатывает замыкая свой контакт в цепи источника

0 питания 13. Напряжение U/-/14, соответствующее первому резонансу, от источника питания 13 подается на соленоид 9, который включает в работу привод 8. Сердечник 10, преодолевая сопротивление возвратной

5 пружины 12, выдвигается из соленоида 9 и, с помощью жестко закрепленных на нем направляющих стоек с роликами 11, перемещает груз 7 по упругому элементу 6 из крайнего-левого положения на определен0 ную из теоретических расчетов величину, пропорциональную напряжению U/-/ источника питания 13. При этом параметры колебательной системы/состоящей из упругого элемента б и груза 7, становятся таки5 ми, что частота колебаний груза 7 совпадает с частотой колебаний полоза 4, но находится в противофазе. Эти колебания перемещаются через шарнирно-рычажные рамы токоприемника 2 на полоз 4 и периодическая сила, приложенная к полозу 4 становится равной по частоте и величине возмущающей силе, но действует в направлений, обратном этой силе, в результате чего амплитуда вертикальных перемещений полоза 4 становится равной нулю.

При дальнейшем увеличении скорости ЭПС, когда частота колебаний токоприемника выходит за область первого резонанса и токоприемник продолжает работу в нормальном режиме, сигнал от датчика скорости 25, усиленный усилителем 18, становится равным установке реле 22. Последнее, срабатывая, размыкает свой контакт в цепи источника питания 13, обесточивая соленоид 9. Контакт 19 остается замкнутым. Сердечник 10, под действием возвратной пружины 12, втягивается в соленоид 9 и направляющими стойками с роликами 11 перемещает груз 7 в исходное положение (крайнее левое), при котором гаситель колебаний 5 не влияет на процесс динамики токосъема.

Если скорость ЭПС растет и далее, то в системе токоприемник - контактная сеть может возникнуть второй резонанс. Тогда реле 20 замкнет свой контакт в цепи источника питания 13, и напряжение U/-/ 15 будет подано на соленоид 9. Далее работа привода осуществляется в такой же последовательности, что и при наступлении первого резонанса. В результате параметры системы, состоящей из упругого элемента б и груза, 7, меняются таким образом, что уменьшают амплитуду до нуля.

.При выходе колебаний токоприемника за вторую резонансную область от усиленного усилителем 18 сигнала датчика скорости 25, срабатывает реле 23 и размыкает свой контакт в цепи источника питания 13. Реле 19 и 20 удерживают свои контакты в замкнутом положении. Далее отключение привода 8 идет в том же порядке, что и при первом резонансе, в результате чего параметры колебательной системы, состоящей из упругого элемента 8 и груза 7 приобретают исходные значения.

В случае возникновения третьего резонанса реле 21 включает привод 8 на напряженней/-/ 16, и гасит амплитуду колебаний токоприемника, а после выхода токоприемника из области резонансных частот реле 24 отключает привод 8 и возвращает груз 7 в левое крайнее положение. Контакты 19-21 остаются замкнутыми, 22-24 разомкнутыми.

При уменьшении скорости движения ЭПС начиная с максимальной, величина сигнала отдатчика скорости 25 также уменьшается и проходя через усилитель 18, подается на группу реле 19-24. Когда скорость ЭПС

принимает значение, при котором частота колебаний токоприемника падает до верхней границы третьего диапазона резонансных частот, величина сигнала, подаваемого

на реле 24 становится меньше уставки и реле 24 возвращается в исходное состояние, замыкая свой контакт в цепи источника питания 13. Напряжение U/-/ 16 от источника питания 13 подается на соленоид 9.

Привод 8, включаясь в работу, устанавливает груз 7 в положение, при котором происходит гашение амплитуды колебаний токоприемника.

При дальнейшем уменьшении скорости

ЭПС, когда частота колебаний токоприемника достигает нижней границы третьего диапазона резонансных частот, уменьшенный сигнал от датчика скорости 25, прошедший через усилитель 18, становится меньше

уставки реле 21 и оно размыкает свой контакт в цепи источника питания 13. Привод 8 обесточивается и с помощью возвратной пружины 12 возвращает груз 7 в исходное положение.

Прохождение токоприемником второго и перяого диапазона резонансных частот колебаний происходит аналогичным образом. В результате контакты 19-21 становятся разомкнутыми, а 22-24 - замкнутыми.

Гаситель колебаний рассчитан на три диапазона резонансных частот колебаний токоприемника. В общем случае он может быть выполнен на любое количество диапазонов, для чего следует изготовить источник

питания с необходимым количеством клем- мных зажимов с напряжениями на них, соответствующими резонансным частотным диапазонам и включить в группу реле по одному реле с замыкающим контактом и

одному с размыкающим контактом на один, резонансный диапазон.

Применение предложенного устройства позволяет уменьшить амплитуду токоприемника и исключить отрывы полоза от

контактного провода при резонансной скорости, в результате чего повышается качество токосъема.

Формула изобретения .Токоприемник электроподвижнсго состава, содержащий установленную на осно- вэнии шарнирно-рычажную раму с .закрепленными на ней подъемным пружинами и половом, связанным с рамой с по- мощью кареток с упругими элементами, гаситель колебаний, связанный с рамой и основанием, отличающийся тем, что, с целью повышения качества токосъема путем снижения амплитуды колебаний токо- приемника и исключения отрывов полоза .

при резонансных скоростях, гаситель колебаний выполнен п виде жестко закрепленного одним концом на раме линейного упругого элемента, на котором подвижно

установлен груз, связанный с приводом, подключенным к источнику питания через блок управления, связанный с датчиком скорости электроподвижного состава.

ft/2.2