каретка токоприемника наземного электротранспорта

Формула изобретения

1. Каретка токоприемника наземного электротранспорта, содержащая основание каретки со стойками, тяги и токосъемные элементы, которые установлены на основании шарнирно, отличающаяся тем, что стойки снабжены рычагами, которые связаны кинематически между собой посредством пружин, а основание каретки в средней части снабжено ограничителями хода пружин, кинематически связывающих рычаги стоек.

2. Каретка токоприемника наземного электротранспорта по п.1, отличающаяся тем, что токосъемные элементы кинематически связаны между собой при помощи гибкой тяги, длина которой больше, чем расстояние между токосъемными элементами.

3. Каретка токоприемника наземного электротранспорта по п.2, отличающаяся тем, что гибкая тяга выполнена из токопроводящего материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к транспортной технике, а именно к токоприемникам наземного электротранспорта.

Известен верхний узел токоприемника транспортного средства [1], содержащий основание кареток с токосъемными элементами, шарнирно установленное на боковых опорах, связанных с рамой пантографа, снабженной поперечной перекладиной, связанной с помощью двух шарниров с рамой пантографа и с помощью дополнительных шарниров - с боковыми опорами, на концах которых выполнены колена, соединенные возвратной пружиной, причем один из шарниров, связывающих поперечную перекладину с рамой пантографа, установлен в продольном пазу, выполненном в перекладине.

Однако известная конструкция, обеспечивая перемещение токосъемных элементов в вертикальной и горизонтальной плоскостях, при небольших отклонениях стоек в процессе движения не обеспечивает одинакового нажатия на токопровод первым и вторым токосъемным элементом на токопровод, что поясняется разной величиной плеч прилагаемых усилий от пружины. Для второго токосъемного элемента по ходу движения момент сил пружины может дойти до нуля, а значит, вертикальная составляющая - нажатие на токопровод - равна нулю. С другой стороны, при прохождении неровностей передний по ходу токосъемный элемент будет воспринимать всю нагрузку по давлению, что ухудшает показатели качества работы и снижает надежность устройства в целом.

Также недостатком данного устройства является то, что при изменении положения (наклона относительно горизонта вследствие провисания в зоне крепления подвесок) токопровода основание кареток и токосъемные элементы сохраняют постоянно горизонтальное положение, совершая плоскопараллельное движение, и не могут копировать токопровод, что, в свою очередь, вызывает дополнительный перепад нажатия на токопровод со стороны разноименных элементов. Вследствие разного нажатия токосъемных элементов на токопровод происходит повышенный износ трущихся поверхностей.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является верхний узел токоприемника по заявке №2001100760, содержащий основание кареток с токосъемными элементами, боковые стойки, которые шарнирно установлены на основании и шарнирно связаны между собой при помощи пластины с отверстием, на шарнирах поворота стоек установлены двуплечие рычаги подъема, прикрепленные к стойкам, а разноименные плечи двуплечих рычагов связаны между собой посредством пружин.

Такое расположение стоек каретки и пружин с одной стороны при малом предварительном натяжении пружин приводит к их провисанию, и при начальном положении токосъемных лыж они стараются сходиться, что не всегда благоприятно влияет на процесс токосъема.

В случае большего натяжения пружин, связывающих стойки, каретки в работе полностью не позволяют обеспечить предварительный наклон и оказываются вертикальными, так как сила трения вставки о токопровод значительно ниже противодействующей силы пружин. В свою очередь, это обстоятельство снижает качество токосъема, так как в работе чаще токосъем осуществляется одной вставкой из-за негоризонтальности токопровода (наклон или подъем вследствие одинарной подвески токопровод, особенно летом, провисает аналогично синусоиде).

С другой стороны, используемая тяга с продолговатыми отверстиями также не всегда срабатывает. Эксплуатационная проверка новой конструкции токоприемника, проводимая нами с 2000 года, показала, что пластина с отверстиями вследствие удара первой по ходу вставки о препятствия на токопроводе (пересечки с троллейбусными токопроводами, провисание изоляторов подвески и т.п.) воздействует на вторую вставку через пластину и, как следствие, сама пластина изгибается, что снижает технологическую надежность каретки и нарушает ее нормальную работу.

Цель изобретения - повышение технологической надежности каретки.

Указанная цель достигается тем, что каретка токоприемника наземного электротранспорта, содержащая основание кареток со стойками, тяги и токосъемные элементы, которые установлены на основании шарнирно, выполнена так, что стойки снабжены рычагами, которые связаны кинематически между собой посредством пружин, а основание каретки в средней части снабжено ограничителями хода пружин, кинематически связывающих рычаги стоек.

Причем токосъемные элементы кинематически связаны между собой при помощи гибкой тяги, которая выполнена из токопроводящего материала, а ее длина больше чем расстояние между токосъемными элементами.

Стойки, кинематически связанные между собой при помощи гибкой тяги, имеют возможность свободного хода друг относительно друга, что позволяет в полной мере осуществить независимую подвеску. В то же время удаление друг от друга токосъемных вставок ограничивается длиной гибкой тяги.

При большом удалении друг от друга (или приближении токосъемных вставок друг к другу) благодаря ограничителям хода пружины, которыми снабжено основание каретки, создается усилие в самой пружине за счет растяжения и изгиба.

Эти усилия противодействуют удалению или сближению токосъемных вставок, что смягчает динамические нагрузки при преодолении препятствий, благодаря их упругой связи. Таким образом повышается надежность технологического процесса токосъема.

С другой стороны, при движении транспорта из-за неизбежных неровностей, например, провисание токопровода в зоне подвесок (большой перепад высоты, т.е. наклон относительно горизонтали, вследствие чего токосъемные вставки должны касаться токопровода на разной высоте относительно головки рельсов), перекрестки с троллейбусной линией и т.п., точка контакта оказывается на разной высоте, и благодаря независимой подвеске токосъемных элементов обеспечивается одновременное касание обеих вставок, что дает постоянный и надежный токосъем.

Одна из вставок в случае отсутствия токопровода всегда занимает вертикальное положение, так как вторая вставка, принимая усилие нажатия токопровода, наклоняется и натягивает пружину, а часть пружины для стойки, свободной от усилия нажатия, принимает горизонтальное положение, что, в свою очередь, обеспечивает вертикальное положение свободной стойки.

Надо отметить, что благодаря ограничителям пружин одна из вставок может занять только вертикальное положение, тем самым исключается наклон стойки с токосъемным элементом против движения, так как пружина в средней ее части опирается на ограничители и не может перемещаться выше или ниже линии, соединяющей шарниры стоек с рычагами.

Например, при движении транспорта один контакт оказывается на разрыве (разрыв появляется на перекрестках), в этом случае один из элементов контактирует с токопроводом, а второй элемент за счет воздействия силы пружины стремится повернуться вперед и контактирует с токопроводом, быстрее проходя разрыв, а далее аналогично происходит при прохождении второго элемента.

Предельное положение наклона, расхождения токосъемных вставок друг от друга ограничивается длиной гибкой тяги. Возможны случаи, что на разрывах контактного провода (на пересечках) первый по ходу токосъемный элемент за счет сил инерции старается наклониться вперед. Вследствие этих движений токосъемный элемент может соударяться с токопроводом с большей силой, чем при ограничении движения гибкой тягой.

Благодаря ограничению длины гибкой тяги, незначительно превышающей расстояние между токосъемными элементами, устраняется возможность встречного удара токосъемных элементов. Длина гибкой тяги зависит от принятого соотношения конструктивно-кинематических размеров механизма подвески токосъемных элементов.

С другой стороны, гибкая тяга исключает возможность расхождения токосъемных элементов в начальный период касания их о токопровод за счет натяжения и воздействия ограничителей пружины, расположенных на основании каретки.

Выполнив гибкую тягу длиной больше, чем расстояние между токосъемными элементами в их нормальном положении, создаем возможность расположения токосъемных элементов на разной высоте при работе на наклонных участках токопровода.

Предложенная конструкция надежно обеспечивает постоянный контакт токосъемных вставок с токопроводом за счет полной независимой подвески токосъемных вставок.

Гибкая тяга, выполненная из токопроводящего материала, ограничивает движение вставок в разные стороны друг от друга, одновременно является шунтом между токосъемными вставками и основанием каретки, выполняя тем самым две функции, что позволяет уменьшить металлоемкость устройства.

Рассматриваемые конструктивные особенности механизма, как показала эксплуатационная проверка, позволяют обеспечить равномерный износ токосъемных элементов и надежность токосъема.

Рассмотренные конструктивные особенности верхнего узла токоприемника значительно повышают технологическую надежность токосъема и плавность прохождения неровностей на контактной сети токосъемными элементами.

Рассмотренные конструктивно-кинематические особенности устройства позволяют значительно упростить и облегчить конструкцию, снизить массу каретки, так как используется одна пружина, а также создать постоянство давления токосъемных вставок на контактную сеть, что позволит максимально снизить износ трущихся поверхностей в зоне контакта. Следовательно, повышается эффективность токоприемника в целом как по конструктивным показателям, так и по эксплуатационным свойствам.

Приведенная совокупность новых признаков и свойств каретки токоприемника позволяет сделать вывод о соответствии предложенного устройства критериям новизны и изобретательского уровня и о том, что между совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь.

На фиг.1 представлена схема каретки токоприемника наземного электротранспорта, вид сбоку; на фиг.2 - общий вид каретки токоприемника наземного электротранспорта (справа сзади); на фиг.3 - общий вид стоек с гибкой тягой (в качестве гибкой тяги используется шунт) и пружиной каретки с ограничителями; на фиг.4 - схема работы и положение токосъемных вставок при условии, что вставки работают синхронно (на ровном участке токопровода); на фиг.5 - схема работы и положение токосъемных вставок при условии, что вставки сближаются; на фиг.6 - схема работы токосъемных вставок при условии, что первая вставка по ходу движения ниже второй.

Каретка токоприемника наземного электротранспорта содержит основание 1 (см. фиг.1, фиг.3) с шарнирно установленными стойками 2, на которых смонтированы токосъемные элементы 3. Токосъемные вставки 3 связаны между собой при помощи гибкой тяги 4, выполненной из токопроводящего материала. Стойки 2 снабжены рычагами 5, установленными под углом 90 градусов к оси самой стойки 2, которые образуют двуплечий рычаг. Рычаги 5, выполнены с возможностью регулирования по длине и связаны друг с другом при помощи пружин 6. На основании 1 с обеих сторон пружины установлены ограничители 7. Токосъемные элементы 3 в процессе работы соприкасаются с токопроводом 8. Каретка токоприемника выполнена так, что стойки 2 по шарнирам образовывают параллелограмм, и токосъемные элементы 3 совершают плоско-параллельное движение.

Каретка токоприемника наземного электротранспорта работает следующим образом.

Общий вид каретки токоприемника наземного электротранспорта представлен на фиг.2. При движении наземного электротранспорта токосъемные элементы скользят по токопроводу 8. Стойки 2, преодолевая усилие пружины 6, наклоняются против движения транспорта, как показано на фиг.4. При этом за счет усилия пружины 6 возникает сила, стремящаяся возвратить стойки 2 с токосъемными элементами 3 в вертикальное положение.

В случае, если токосъемные элементы 3 будут приближаться друг к другу, за счет ограничителей 7 пружина будет деформироваться на изгиб и растяжение (см. фиг.5), и возникающие при этом силы оказываются больше, чем сила трения токосъемных элементов 3 о токопровод 8, что приводит стойки 2 в рабочее положение (см. фиг.4 или 6). Такой случай (фиг.5) возможен при отпускании токоприемника в момент касания токосъемных элементов 3 о токопровод 8 перед началом работы.

При прохождении наклонных участков, провисающих изоляторов, или каких-либо других препятствий, или неисправностей контактной сети первый токосъемный элемент 3 за счет наклона его стоек 2 принимает положение ниже, чем второй токосъемный элемент 3 по ходу движения транспорта, как показано на фиг.6. При дальнейшем движении транспорта второй токосъемный элемент 3 проходит препятствие аналогично, при этом стойки 2, связанные со вторым элементом 3, наклоняются больше, чем стойки 2, поддерживающие первый (по ходу движения) токосъемный элемент 3. На фиг.6 видно, что при наклоне одного из токосъемных элементов 3 второй токосъемный элемент принимает строго вертикальное положение благодаря расположению ограничителей 7 на основании 1, которые ограничивают вертикальный ход пружины 6. При этом в пружине 6 создается усилие на растяжение в одной половине (вторая половина по ходу движения), а во второй части, где стойки наклонены больше, создается усилие за счет изгиба и растяжения (это первый токосъемный элемент 3 по ходу движения, фиг.6).

При условии расхождения токосъемный элементов 3, стойки первого и второго токосъемных элементов 3 наклоняются в противоположные стороны, а их ход ограничивается длиной гибкой тяги 4 за счет ее натяжения.

Аналогично происходит движение узлов и деталей при движении транспорта назад.

При прохождении неровностей и наклонных участков контактной сети токосъемные элементы 3 могут принимать разную высоту благодаря независимой их подвеске (см. фиг.3,4, 6).

Благодаря особенностям механизма каретки токоприемника нажатие на токопровод со стороны токосъемных элементов 3 на разных стойках 2 будет разным при прохождении неисправностей контактной сети.

Со стороны второго токосъемного элемента 3 будет создаваться значительно большее нажатие на токопровод по сравнению с первым токосъемным элементом 3 (фиг.6, плечи воздействия усилия прижатия к токопроводу токосъемных элементов 3 разные), вследствие этого происходит более плавный проход препятствия токосъемным элементом 3. Токосъемный элемент 3, на который будет действовать больший результирующий момент сил пружин, отталкивает каретку токоприемника от токопровода вниз за счет большего нажатия, чем нажатие, создаваемое механизмом подвески токоприемника.

Изложенные особенности конструкции подтверждают преимущество независимой подвески токосъемных элементов по способности самопредохранения при проходе препятствий на токопроводе и обеспечения минимальных перегрузок, что позволяет повысить надежность механизма токоприемника в целом. Аналогично рассуждая, можно рассмотреть проход препятствия вторым по ходу движения токосъемным элементом 3. При прохождении препятствия вторым токосъемным элементом проход происходит аналогично.

Таким образом, применение предложенной каретки токоприемника наземного электротранспорта позволяет при любом воздействии встречных динамических нагрузок обеспечить самопредохранение токосъемных элементов, одинаковое нажатие на токопровод со стороны обоих токосъемных элементов, уменьшение плотности тока, равномерный износ трущихся поверхностей, повышение технологической надежности каретки.

Источники информации

1. А.С. СССР №846323, М.кл.³ В 60 L 5/08. Опубл. 15.07.81. БИ № 26.

2. Положительное решение по заявке №2001110760, МПК 7 В 60 L 5/08. Верхний узел токоприемника наземного электротранспорта.