三自由度混聯(lián)式受電弓的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電力動(dòng)車或機(jī)車運(yùn)行的電氣設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種空間三個(gè)自由度方向均能減振的三自由度混聯(lián)式受電弓。
【背景技術(shù)】
[0002]受電弓也稱集電弓，是電力機(jī)車從接觸網(wǎng)受取電能的電氣設(shè)備，安裝在車頂上。受電弓作為電機(jī)車的關(guān)鍵部件之一，對(duì)車輛的高速安全穩(wěn)定運(yùn)行起著關(guān)鍵作用。在高速列車行車中，對(duì)于受電弓與接觸網(wǎng)之間的平順度要求非常高，稍有差錯(cuò)，就容易發(fā)生故障。尤其是在動(dòng)車組和地鐵列車的運(yùn)行中，要依靠受電弓從接觸網(wǎng)中獲取電力，驅(qū)動(dòng)機(jī)車前進(jìn)，一旦兩者脫離，機(jī)車就會(huì)斷電并失去控制，甚至有可能導(dǎo)致列車脫軌。
[0003]目前電機(jī)車所使用的受電弓可分為雙臂式，單臂式，垂直式和石津式四大類。其中，雙臂式受電弓亦稱“菱”形受電弓，但現(xiàn)因保養(yǎng)成本較高，加上故障時(shí)有扯斷電車線的風(fēng)險(xiǎn)，目前部分新出廠的鐵路車輛，已改用單臂式受電弓；亦有部分鐵路車輛(例如新干線300系列車)從原有的雙臂式受電弓，改造為單臂式受電弓。用的最多的是“之”(Z)( < )字形的受電弓，其優(yōu)點(diǎn)是比雙臂式受電弓噪音較低，故障時(shí)也較不易扯斷電車線，為目前較普遍的受電弓類型。垂直式受電弓亦稱“T”字形(亦叫作翼形)受電弓，其低風(fēng)阻的特性較適合高速行駛，以減少行車時(shí)的噪音，主要用于高速鐵路車輛。但是由于成本較高，垂直式受電弓已經(jīng)沒有使用(日本新干線500系改造時(shí)由垂直式受電弓改為單臂式受電弓)。石津式受電弓是由日本R山電氣軌道的第六代社長、石津龍輔于1951年發(fā)明的，又稱為“岡電式”、“岡軌式”。除雙臂式外，其它結(jié)構(gòu)的受電弓都采用串聯(lián)式結(jié)構(gòu)。
[0004]電氣化鐵路停電、停運(yùn)事故中弓網(wǎng)事故占總事故的80%左右，每年由于弓網(wǎng)事故造成的經(jīng)濟(jì)損失計(jì)算是相當(dāng)可觀的。目前使用的受電弓造成的弓刮網(wǎng)或網(wǎng)刮弓的事故比較嚴(yán)重。表現(xiàn)為，輕則刮斷一根吊鉉和打掉受電弓接觸板條，重則刮斷接觸網(wǎng)導(dǎo)線、承力索，支柱傾倒，機(jī)車受電弓完全毀壞，接觸網(wǎng)停電，中斷行車等。所有這些事故若發(fā)生在一些特殊地域環(huán)境條件下，將會(huì)給搶修帶來很多困難和危險(xiǎn)。近年來，針對(duì)弓網(wǎng)事故，雖然從受電弓到接觸網(wǎng)都不同程度地作了改善，從管理上提高設(shè)備技術(shù)性能，弓網(wǎng)事故有一定下降，但由于受電弓結(jié)構(gòu)上的固有缺限，并未從根本上解決上述問題。
[0005]電機(jī)車的受電弓與接觸線的受流質(zhì)量主要取決于受電弓和接觸網(wǎng)之間的相互作用。為保證牽引電流的順利流通，受電弓和接觸線之間必須有一定的接觸壓力。弓網(wǎng)接觸壓力如果太小，會(huì)增加離線率；如果太大，會(huì)使滑板和接觸線間產(chǎn)生較大的機(jī)械磨耗。弓網(wǎng)實(shí)際接觸壓力由四部分組成:受電弓升弓裝置施加于滑板，使之向上的垂直力為靜態(tài)接觸壓力；由于接觸懸掛本身存在彈性差異，接觸線在受電弓抬升作用下會(huì)產(chǎn)生不同程度的上升，從而使受電弓在運(yùn)行中產(chǎn)生上下振動(dòng)，使受電弓產(chǎn)生一個(gè)與其本身歸算質(zhì)量相關(guān)的上下交變的動(dòng)態(tài)接觸壓力；受電弓在運(yùn)行中受空氣流作用產(chǎn)生的一個(gè)隨速度增加而迅速增加的氣動(dòng)力；受電弓各關(guān)節(jié)在升降弓過程中產(chǎn)生的阻尼力。此外，電機(jī)車在運(yùn)行過程中如遇側(cè)風(fēng)，還會(huì)對(duì)受電弓產(chǎn)生較大的側(cè)向力。
[0006]傳統(tǒng)受電弓受固有結(jié)構(gòu)形式的限制，弓頭以垂直方向的運(yùn)動(dòng)為主，僅在垂直方向上設(shè)置預(yù)緊力和用于減振的緩沖裝置，而在其它方向上沒有減振裝置。此外，現(xiàn)有受電弓沒有設(shè)置弓頭分離裝置，在發(fā)生弓網(wǎng)相刮時(shí)，弓頭上的刮板無法脫開，這容易導(dǎo)致弓網(wǎng)相刮事故。現(xiàn)有的受電弓不僅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，而且很少考慮側(cè)向受力和弓網(wǎng)相刮時(shí)的保護(hù)措施，存在一定的安全隱患。
[0007]針對(duì)現(xiàn)有受電弓運(yùn)動(dòng)自由度和減振性能不足等方面的問題，現(xiàn)有專利文獻(xiàn)也提出了一些解決方案，如申請?zhí)枮?01410409208.9的中國專利公開了一種三自由度混聯(lián)減振受電弓，包括固定在底座上的電驅(qū)傳動(dòng)系統(tǒng)，以及弓頭，還包括橫向減振器、并聯(lián)支撐架和縱向減振器，在底座上設(shè)有四個(gè)橫向減振器，在并聯(lián)支撐架的頂部設(shè)有四個(gè)縱向減振器，弓頭上設(shè)有分離器，能實(shí)現(xiàn)空間三個(gè)自由度方向的承載與減振，還可避免脫弓和刮網(wǎng)等安全事故的發(fā)生，提高受電弓的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和對(duì)接觸網(wǎng)的適應(yīng)性，但其結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，控制不便，成本較高；申請?zhí)枮?01410409246.4的中國專利公開了一種基于雙并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三自由度混聯(lián)受電弓，包括底座、雙并聯(lián)支撐架、縱向減振器、安全銷軸、滑板支柱和滑板，在中連板上設(shè)有兩組縱向減振器，在導(dǎo)向支架與滑板之間設(shè)有安全銷軸，該發(fā)明能實(shí)現(xiàn)空間三個(gè)自由度方向的承載與減振，對(duì)接觸網(wǎng)的適應(yīng)性較好，但其對(duì)制造精度要求較高，且控制不便，成本較高。
[0008]本發(fā)明涉及的一種采用混聯(lián)機(jī)構(gòu)作為受電弓滑板的支撐與升降裝置，使弓頭滑板的具有空間兩個(gè)移動(dòng)一個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)動(dòng)共三個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度，并在上述三個(gè)自由度方向上具有減振功能，而且具有快速升弓、快速脫網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，能克服現(xiàn)有受電弓存在的技術(shù)缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有受電弓技術(shù)的不足，提供一種在空間三個(gè)方向上均能減振的三自由度混聯(lián)式受電弓。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
[0010]一種三自由度混聯(lián)式受電弓，包括底座和弓頭滑板，還包括并聯(lián)升弓機(jī)構(gòu)和弓頭減振器。其中，在所述的底座下方的四個(gè)角上設(shè)有支撐絕緣子；所述的并聯(lián)升弓機(jī)構(gòu)的底部安裝在底座上；所述的弓頭減振器有四組，且對(duì)稱固定在并聯(lián)升弓機(jī)構(gòu)的頂部，用于實(shí)現(xiàn)受電弓的縱向減振；所述的弓頭滑板通過安全螺釘固定在弓頭減振器的頂部。
[0011]所述的并聯(lián)升弓機(jī)構(gòu)主要用于支撐弓頭減振器和弓頭滑板，并實(shí)現(xiàn)弓頭滑板的升降和觸網(wǎng)、脫網(wǎng)功能。所述的并聯(lián)升弓機(jī)構(gòu)包括前升弓支鏈、后升弓支鏈、快速作用氣缸和中連板。其中，所述的前升弓支鏈、后升弓支鏈的結(jié)構(gòu)完全相同，且對(duì)稱布置在底座與中連板之間；所述的前升弓支鏈的下端與底座通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，前升弓支鏈的上端與中連板通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接；所述的后升弓支鏈的下端與底座通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，后升弓支鏈的上端與中連板通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接；所述的快速作用氣缸位于中連板的正下方，用于實(shí)現(xiàn)弓頭滑板的快速升降與快速觸網(wǎng)、脫網(wǎng)功能，所述的快速作用氣缸的前端與前升弓支鏈通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，所述的快速作用氣缸的后端與后升弓支鏈通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接；所述的中連板位于前升弓支鏈、后升弓支鏈的頂部，用于連接前升弓支鏈、后升弓支鏈，以及安裝弓頭減振器，且在所述的中連板上設(shè)有方形工藝孔。
[0012]所述的前升弓支鏈包括前支撐耳座、前伸縮氣缸、前同步軸、前氣缸連桿、前減振彈簧和前頂連桿。其中，所述的前支撐耳座、前伸縮氣缸和前頂連桿的數(shù)量均為二，所述的前減振彈簧的數(shù)量為四；所述的前支撐耳座通過螺釘與底座相固連；所述的前伸縮氣缸的下端與前支撐耳座通過第一轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，所述的前伸縮氣缸的上端與前同步軸通過第二轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接；所述的前氣缸連桿位于兩個(gè)前伸縮氣缸之間，且與前伸縮氣缸固連；所述的前減振彈簧套在前同步軸上，且對(duì)稱布置在前伸縮氣缸的上端兩側(cè)；所述的前頂連桿的下端與前同步軸通過第三轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，前頂連桿的上端與中連板通過第四轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接；在兩根前頂連桿之間設(shè)有前加強(qiáng)鋼索。
[0013]所述的后升弓支鏈包括后支撐耳座、后伸縮氣缸、后同步軸、后氣缸連桿、后減振彈簧和后頂連桿，所述的后支撐耳座、后伸縮氣缸和后頂連桿的數(shù)量均為二，所述的后減振彈簧的數(shù)量為四；所述的后支撐耳座通過螺釘與底座相固連；所述的后伸縮氣缸的下端與后支撐耳座通過第五轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，所述的后伸縮氣缸的上端與后同步軸通過第六轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接；所述的后氣缸連桿位于兩個(gè)后伸縮氣缸之間，且與后伸縮氣缸固連；所述的后減振彈簧套在后同步軸上，且對(duì)稱布置在后伸縮氣缸的上端兩側(cè)；所述的后頂連桿的下端與后同步軸通過第七轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，后頂連桿的上端與中連板通過第八轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接；在兩根后頂連桿之間設(shè)有后加強(qiáng)鋼索。
[0014]所述的快速作用氣缸的前端與前氣缸連桿通過第九轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接，快速作用氣缸的后端與后氣缸連桿通過第十轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接。
[0015]所述的前伸縮氣缸、后伸縮氣缸采用兩級(jí)或三級(jí)伸縮氣缸，主要用于實(shí)現(xiàn)并聯(lián)升弓機(jī)構(gòu)的垂直升降以及在垂直方向上的減振功能；所述的快速作用氣缸采用雙作用氣缸，主要用于實(shí)現(xiàn)弓頭滑板與接觸網(wǎng)之間的快速接觸與分離。
[0016]所述的并聯(lián)升弓機(jī)構(gòu)中的第一轉(zhuǎn)動(dòng)副、第二轉(zhuǎn)動(dòng)副、第三轉(zhuǎn)動(dòng)副、第四轉(zhuǎn)動(dòng)副、第五轉(zhuǎn)動(dòng)副、第六轉(zhuǎn)動(dòng)副、第