Асимметричный токоприемник электроподвижного состава с механизмом аварийного опускания и клапаном предельной высоты
Изобретение относится к области транспортной техники, в частности к токоприемникам электроподвижного состава.
Асимметричный токоприемник для электроподвижного состава состоит из основания, пневмопривода, который взаимодействует с шарнирно сочлененным несущим рычагом и верхней рамой, на которой размещены каретки с полозом (полозами), причем верхняя рама связана шарнирным поводком с основанием, тяги синхронизации кареток, устройства аварийного опускания и клапана предельной высоты. Устройство аварийного опускания имеет подвижный в осевом направлении шток с радиальной канавкой и двумя шариками, расположенными под углом друг к другу. Один из шариков, размещенный с возможностью перемещения, взаимодействует с запорным клапаном в магистрали пневмопривода через передаточный узел, а второй шарик подпружинен с возможностью регулировки. Передаточный узел выполнен в виде двуплечего рычага, взаимодействующего одним плечом с передвигающимся по штоку шариком, а другим с запорным клапаном, размещенным на несущем рычаге перед шарниром. Шток выполнен с двумя кольцевыми проточками, расположенными симметрично по отношению к установленному в шарнире пальцу, и несет компенсационную пружину, расположенную по одну из сторон шарнира в зависимости от направления несимметричности кареток или ее отсутствия. При этом канавка штока имеет длину, равную диаметру перемещаемого по штоку шарика при срыве. Защитный хомут, снабженный отверстиями, размещен на выходной магистрали запорного клапана с возможностью перемещения относительно выходного отверстия этой магистрали клапан предельной высоты на подводящей сжатый воздух в пневмопривод трубе основания, состоящий из корпуса, с установленным в нем герметизированным клапаном со встроенной в нем пружиной размещенной на оси с головкой, крышки с расположенной на ней с возможностью перемещения блокирующей защелкой, взаимодействующей с осью, а между корпусом и крышкой в канавке оси размещена на пальце корпуса концевая защелка, причем последняя, находясь фигурным профилем в проточке клапана, взаимодействует с регулируемым фиксирующим предельную высоту подъема токоприемника элементом несущего рычага и с пружиной возврата закрепленной на крышке, а устройство аварийного опускания имеет узел регулировки с расширенным диапазоном усилия срыва, состоящий из шарика, поджатого пружиной с толкателем к штоку, гайки с втулкой, вкрученной в корпус.
Технический результат - повышение надежности работы в аварийной ситуации, универсальность конструкции, возможность регулировки усилия срыва, обеспечение надежной фиксации в опущенном положении при срабатывании устройства, возможность регулирования скорости аварийного опускания токоприемника, обеспечение аварийного опускания токоприемника при выезде на бесконтактный участок, универсальность конструкции клапана предельной высоты (может устанавливаться на электроподвижном составе переменного и постоянного тока).
Изобретение относится к области транспортной техники, в частности, к токоприемникам электрического подвижного состава.
Известен асимметричный токоприемник, состоящий из основания, пневмопривода, взаимодействующего с шарнирно сочлененным несущим рычагом и верхней рамой, на которой размещены каретки с полозами, причем верхняя рама связана шарнирным поводком с основанием, тяги синхронизации кареток и устройства аварийного опускания, имеющего подвижный в осевом направлении шток с радиальными канавками и шарик, взаимодействующий с запорным клапаном в магистрали пневмопривода через передаточный узел, выполненный в виде двуплечего рычага, взаимодействующего одним плечом с шариком, а другим - с запорным клапаном, размещенным на несущем рычаге перед шарниром, при этом ширина средней канавки штока выполнена больше диаметра шарика (патент РФ 
2494630, МПК В60L 5/28).
Недостатком этого токоприемника является то, что запорный клапан устройства аварийного опускания, размещенный на несущем рычаге перед шарниром, поджат той же пружиной, которая воспринимает через передаточный узел усилие срыва шарика, расположенного в средней канавке штока, что ведет к более быстрому изнашиванию запорного клапана, возможному нарушению герметичности и, как следствие - ложному отрыву токоприемника от КП.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является асимметричный токоприемник для электроподвижного состава, который состоит из основания, пневмопривода, взаимодействующего с шарнирно сочлененным несущим рычагом и верхней рамой, на которой размещены каретки с полозом (полозами), причем верхняя рама связана шарнирным поводком с основанием тяги синхронизации кареток и устройством аварийного опускания, снабженном узлом регулировки усилия срыва, имеющим подпружиненный шарик, расположенный в канавке штока под любым углом к месторасположению срывного шарика, а шток имеет две кольцевые проточки, выполненные симметрично по отношению к установленному в шарнире подпружиненному пальцу, компенсационную пружину, расположенную по одну из сторон шарнира (в зависимости от направления несимметричности установки кареток или ее отсутствия), а длина канавки штока равна диаметру срывного шарика, причем защитный хомут запорного клапана на выходной магистрали снабжен отверстиями и имеет возможность перемещения относительно выходного отверстия магистрали. (Патент 2428327, В60L 5/28)
К недостаткам данного токоприемника относится отсутствие защиты при выезде на бесконтактный участок с поднятым токоприемником, увеличенный по вертикали габарит узла регулировки и слабость его пружины, что ограничивает диапазон регулировки усилия срыва.
Технической задачей предлагаемой полезной модели асимметричного токоприемника является повышение надежности работы устройства в аварийной ситуации при ударах полоза о недопустимо выступающие части контактной подвески, создание возможности расширения диапазона регулировки усилия срыва при меньшем габарите узла регулировки по вертикали, обеспечение защиты при выезде на бесконтактный участок с поднятым токоприемником.
Поставленная задача решается тем, что в известном токоприемнике, состоящем из основания, пневмопривода, взаимодействующего с шарнирно сочлененными несущим рычагом и верхней рамой, с размещенными на ней каретками с полозами и связанными шарнирным поводком с основанием, тяги синхронизации кареток и устройства аварийного опускания, имеющего подвижный в осевом направлении шток с радиальными канавками и шарик, размещенный в средней канавке и взаимодействующий с запорным клапаном в магистрали пневмопривода через передаточный узел, выполненный в виде двуплечего рычага, взаимодействующего одним плечом с шариком, а другим с запорным клапаном, размещенным на несущем рычаге перед шарниром, причем устройство аварийного опускания снабжено узлом регулировки усилия срыва, имеющим подпружиненный шарик, расположенный в канавке штока под любым углом к месторасположению срывного шарика, а шток имеет две кольцевые проточки, выполненные симметрично по отношению к установленному в шарнире подпружиненному пальцу, компенсационную пружину, расположенную по одну из сторон шарнира (в зависимости от направления несимметричности установки кареток или ее отсутствия), а длина канавки штока равна диаметру срывного шарика, причем защитный хомут запорного клапана на выходной магистрали снабжен отверстиями и имеет возможность перемещения относительно выходного отверстия магистрали, отличающийся тем, что токоприемник содержит клапан предельной высоты на подводящей сжатый воздух в пневмопривод трубе основания, состоящий из корпуса, с установленным в нем герметизированным клапаном со встроенной в нем пружиной размещенной на оси с головкой, крышки с расположенной на ней с возможностью перемещения блокирующей защелкой, взаимодействующей с осью, а между корпусом и крышкой в канавке оси размещена на пальце корпуса концевая защелка, причем последняя, находясь фигурным профилем в проточке клапана, взаимодействует с регулируемым фиксирующим предельную высоту подъема токоприемника элементом несущего рычага и с пружиной возврата закрепленной на крышке, а устройство аварийного опускания имеет узел регулировки с расширенным диапазоном усилия срыва при меньшем вертикальном габарите.
Положительный эффект состоит в том, что за счет установки на токоприемнике клапана предельной высоты обеспечивается аварийное опускания токоприемника при выезде на бесконтактный участок, универсальность конструкции клапана предельной высоты (может устанавливаться на электроподвижном составе переменного и постоянного тока), а также повышение надежности работы токоприемника в аварийной ситуации при ударах полоза о недопустимо выступающие части контактной подвески. Наличие в устройстве аварийного опускания узла регулировки усилия срыва позволило регулировать усилие срыва и снизить его влияние на работу запорного клапана, что обеспечило снижение износа запорного клапана и повышение надежности герметизации несущего рычага, а, следовательно, повышение стабильности контактного нажатия. Кроме этого, выбор на подвижном штоке ширины канавки, равной диаметру срывного шарика, позволяет устройству работать с различными каретками, имеющими поворотный кронштейн с полозом или поворачивающимися на тяге синхронизации.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
На фиг.1 - асимметричный токоприемник электроподвижного состава, общий вид;
на фиг.2 - асимметричный токоприемник, общий вид со стороны клапана предельной высоты;
на фиг.3 - асимметричный токоприемник с механизмом аварийного опускания и клапаном предельной высоты в нормальном режиме работы;
на фиг.4 - механизм аварийного опускания в нормальном режиме работы токоприемника;
на фиг.5 - рабочее положение механизма аварийного опускания асимметричного токоприемника при ударе полоза о препятствие на контактном проводе;
на фиг.6 - клапан предельной высоты подъема асимметричного токоприемника..
Асимметричный токоприемник электроподвижного состава, содержащий основание 1 с установленным на нем пневмоприводе 2, который через шарнир взаимодействует с несущим рычагом 3, имеющим два плеча: короткое 4, сочлененное с пневмоприводом 2 и длинное, выполненное в виде трубы 5 с двумя отверстиями для входа и выхода сжатого воздуха, причем входное отверстие соединено воздухопроводом 6 с пневмоприводом 2, имеет верхнюю раму 7, закрепленную шарнирно на длинном плече несущего рычага 3, и тягу 8 шарнирно сочлененую с основанием 1 и с верхней рамой 7, а также устройство аварийного опускания 9 на оси 10 и клапан предельной высоты подъема 11. На свободном конце верхней рамы 7 установлены две каретки 12, которые соединены тягой синхронизации 13. На них размещен полоз (полоза) 14, имеющий контактные элементы 15. Полоз (полоза) 14, связанный жестко с кронштейнами кареток 12, имеет возможность углового поворота на каретках и вертикального перемещения за счет подрессоривания пружиной 16 и подвижности рычагов 17 кареток 12.
Устройство аварийного опускания 9 с шарниром 18, который исключает затирания при возможных перекосах продольной оси тяги синхронизации 13 при подъеме и опускании токоприемника, установлено у верхнего конца трубы 5.
Устройство аварийного опускания 9 имеет подвижный в осевом направлении шток 19 с радиальной канавкой «а» и двумя шариками 20, расположенными в ней под любым углом друг к другу. Шток 19, выполнен с двумя кольцевыми проточками «б» и «в», расположенными симметрично по отношению к установленному в корпусе 21 пальцу 22, поджатом пружиной 23 в резьбовой втулке 24. На штоке 19 размещена компенсационная пружина 25 по одну из сторон корпуса 21 с шарниром 18 в зависимости от направления несимметричности кареток 12 или ее отсутствия.
Один из шариков 20, срывной, размещенный с возможностью перемещения по штоку 19, через передаточный узел 26 взаимодействует в магистрали сжатого воздуха с запорным клапаном 27, поджатым пружиной 28 к втулке 29.
Передаточный узел 26, выполненный в виде двуплечего рычага и расположенный в корпусе 21 на оси 30, взаимодействует одним плечом со срывным шариком 20, а другим - через стержень 31 с запорным клапаном 27, размещенным на несущем рычаге 3 перед шарниром 18, находится в корпусе 21 и закрыт крышкой 32. Узел регулировки, состоящий из шарика 20а, толкателя 33, поджатых пружиной 34, регулировочной втулки 35 и специальной гайки 36, расположен в том же корпусе 21. На выходной магистрали запорного клапана 27 установлен подвижно хомут 37 с отверстиями.
Клапан предельной высоты подъема токоприемника согласно фиг.7 представляет собой корпус 1, в котором установлен с возможностью перемещения подвижный клапан 2 герметизированный резинотехническими элементами 3, закрытый крышкой 4. В углубление отверстия клапана 2 встроена пружина 5, размещенная на оси 6 с головкой 7. Головка 7 с осью 6 предназначена для ручного возврата клапана предельной высоты подъема токоприемника в исходное (закрытое) положение. Крышка 4 с расположенной на ней с возможностью перемещения блокирующей защелкой 8, имеет проточку. Блокирующая защелка 8, предназначенная для обеспечения безопасности обслуживающего персонала при настройке характеристик токоприемника, взаимодействует с осью 6, предотвращая срабатывание подвижного клапана 2. В проточке между корпусом и крышкой в канавке оси 6 размещена на пальце 9 корпуса концевая защелка 10. Концевая защелка 10 взаимодействует с регулируемым элементом несущего рычага, фиксирующим предельную высоту подъема токоприемника. Концевая защелка 10 снабжена пружиной 11, которая своим вторым концом закреплена на крышке 4.
Асимметричный токоприемник электроподвижного состава с механизмом аварийного опускания и клапаном предельной высоты в штатном режиме работает следующим образом: сжатый воздух, подведенный из магистрали питания, поступает в пневмопривод 2; усилие пневмопривода, приложенное к малому плечу 4 несущего рычага 3, поворачивает несущий рычаг 3 на полуосях, закрепленных шарнирно на основании 1; длинное плечо 5 (труба) несущего рычага 3 перемещает вверх средний шарнирный узел токоприемника и вместе с ним верхнюю раму 7; верхний шарнир тяги 8 перемещается вместе с несущим рычагом 3 вверх и передает усилие пневмопривода 2 на верхнюю раму 7 с помощью тяги 8 за счет перемещения ее нижнего шарнира в продольном пазу направляющей рамки основания 1; это обеспечивает поворот верхней рамы 7 относительно несущего рычага 3; каретки 12 с полозом 14 поднимаются вверх до упора контактных элементов 15 в контактный провод. Рычаги 17 кареток 12, преодолевая усилие пружин 16, просаживаются до обеспечения каретками нормируемого контактного нажатия. При выпуске сжатого воздуха из пневмопривода подвижные части токоприемника под действием собственного веса опускаются на буфера. Подрессоренный шток буфера (см. фиг.2) просаживается на пружине, гася энергию удара и предотвращая деформацию подвижных частей токоприемника. Внутренний объем трубы 5 несущего рычага 3, сообщенный с пневмоприводом 2, используется для снижения относительной степени сжатия сжатого воздуха при быстром изменении высоты полоза для стабилизации контактного нажатия.
Работа механизма аварийного опускания происходит следующим образом.
Удар полоза 14 об аварийно выступающие элементы неисправной контактной сети (подвески контактного провода) вызывает дополнительное усилие на тяге синхронизации 13, соосно соединенной со штоком 19 механизма аварийного опускания 9. При смещении штока 19 срывной шарик 20 из канавки «а» перемещается на внешнюю поверхность штока (на наружный диаметр) и поворачивает передаточный узел 26 (двуплечий рычаг), который своим плечом нажимает на стержень 31 запорного клапана 27.
При этом запорный клапан 27, преодолевая усилие пружины 28, перемещается, открывая канал сообщения трубы 5 несущего рычага 3 с атмосферой. Быстрый выход сжатого воздуха приводит к резкому снижению давления в пневмоприводе 2 и аварийному складыванию токоприемника. Одновременно, при перемещении штока 19, преодолевающего усилие компенсационной пружины 25, палец 22 под действием пружины 23 входит в проточку «б» (или «в», в зависимости от направления удара), фиксируя положение штока 19 и обеспечивая этим невозможность самопроизвольного возврата запорного клапана 27 в исходное положение, а, значит, исключает несанкционированный подъем токоприемника в аварийной ситуации.
Для возвращения механизма аварийного опускания в исходное состояние необходимо: отжать палец 22 и переместить шток 19, преодолевая усилие компенсационной пружины 25, в исходное положение до возвращения срывного шарика 20 в канавку «а», при этом освобожденный от усилия двуплечий рычаг 26 поворачивается на оси 30 и стержень 31 под действием пружины 28 смещается до упора запорного клапана 27 в торец втулки 29.
Таким образом, запорный клапан 27 перекрывает канал сообщения трубы 5 несущего рычага 3 с атмосферой. Механизм аварийного опускания готов к работе в штатном режиме.
Узел регулировки дает возможность изменить усилие поджатия шарика 20а к штоку 19, что обеспечивает уменьшение или увеличение силы перемещения срывного шарика 20 на поверхность штока 19 при аварийной ситуации. Эта регулировка позволяет избежать ложных срабатываний механизма аварийного опускания от незначительных препятствий контактного провода.
Перемещая подвижный хомут 37, за счет изменения положения его отверстий относительно выходного отверстия запорного клапана, можно регулировать расход воздуха в атмосферу, то есть снижать или повышать скорость аварийного опускания токоприемника.
Одновременно с подачей в пневматический привод 2 (см. фиг.3) сжатый воздух поступает в корпус клапана предельной высоты 11 как показано на фиг.6. Подвижный клапан 2 (см. фиг.6) зафиксирован в закрытом положении концевой защелкой 10. При подъеме токоприемника на высоту (2050±10)мм (при выезде электровоза на бесконтактный участок с поднятым токоприемником в нарушение установленных инструкций) планка на несущем рычаге 3 токоприемника (см. рисунок 1) воздействует на концевую защелку 10 (см. рисунок 3) клапана предельной высоты и, преодолевая противодействующую силу пружины 9, перемещает концевую защелку 10, освобождая подвижный клапан 6 от ограничения по перемещению внутри корпуса 7. Подвижный клапан 6 под действием рабочего давления сжатого воздуха преодолевает противодействующую силу пружины 3 и перемещается, открывая отверстие для выхода сжатого воздуха в атмосферу. При этом пневматический привод сообщается с атмосферой и происходит быстрый выпуск сжатого воздуха. Резинокордный баллон пневматического привода сжимается, подвижные части токоприемника под действием собственного веса быстро опускаются на буферные устройства. Токоприемник принимает сложенное положение. Подрессоренный шток буферного устройства просаживается на пружине, гася энергию удара и предотвращая деформацию подвижных частей токоприемника.
При снижении давления сжатого воздуха до значения 0,12 МПа (равновесного) сила пружины 3 уравновешивает силу давления сжатого воздуха. Подвижный клапан 2 при этом закрывает отверстие для выхода воздуха в атмосферу.
Для возврата подвижного клапана 2 в клапане предельной высоты подъема токоприемника в закрытое положение, фиксируемое защелкой 10, необходимо прекратить подачу сжатого воздуха в пневмопривод токоприемника и выпустить остатки сжатого воздуха из него до достижения давления от 0,010 до 0,015 МПа. В противном случае защелка 10 не фиксирует подвижный клапан 2, и при повторной подаче сжатого воздуха подвижный клапан 2 откроется и будет стравливать сжатый воздух до равновесного давления.
Для возврата подвижного клапана 2 в исходное (закрытое) положение вручную (если по какой-либо причине пружина 5 не вернула его в исходное положение) предусмотрен ручной дублер, состоящий из оси 6 и установленной на ней головки 7. Для его использования напряжение в контактной сети (при ее наличии) должно быть отключено, контактный провод заземлен с помощью заземляющей штанги. Оператор должен выйти на крышу, осмотреть токоприемник - при его исправности нажать на головку 7 для перемещения оси 6 до упора в подвижный клапан 2 и установки защелки 10 под воздействием силы пружины 11 в проточку на подвижном клапане 2.
Блокирующая защелка 8 при ее установке на ось 6 под головкой 7 предотвращает срабатывание подвижного клапана 2. После установки концевой защелки 10 в исходное положение (нажав на головку 7 до упора оси 6 в подвижный клапан 2) необходимо повернуть блокирующую защелку 8 до ее установки в проточку на оси 6 под головкой 7.
Асимметричный токоприемник для электроподвижного состава, состоящий из основания, пневмопривода, взаимодействующего с шарнирно сочлененным несущим рычагом и верхней рамой, на которой размещены каретки с полозами, причем верхняя рама связана шарнирным поводком с основанием, тяги синхронизации кареток и устройства аварийного опускания, имеющего подвижный в осевом направлении шток с радиальной канавкой и шарик, размещенный в канавке и взаимодействующий с запорным клапаном в магистрали пневмопривода через передаточный узел, выполненный в виде двуплечего рычага, взаимодействующего одним плечом с шариком, а другим с запорным клапаном, размещенным на несущем рычаге перед шарниром, при этом устройство аварийного опускания дополнительно снабжено узлом регулировки усилия срыва с подпружиненным шариком, расположенным в канавке штока под любым углом к местоположению срывного шарика, причем шток имеет две кольцевые проточки, выполненные симметрично по отношению к установленному в шарнире пальцу, компенсационную пружину, расположенную по одну из сторон шарнира в зависимости от направления несимметричности кареток или ее отсутствия, а длина канавки штока равна диаметру шарика, причем защитный хомут выходной магистрали запорного клапана снабжен отверстиями и имеет возможность перемещения относительно выходного отверстия этой магистрали, отличающийся тем, что токоприемник содержит клапан предельной высоты на подводящей сжатый воздух в пневмопривод трубе основания, состоящий из корпуса с установленным в нем герметизированным клапаном со встроенной в нем пружиной, размещенной на оси с головкой, крышки с расположенной на ней с возможностью перемещения блокирующей защелкой, взаимодействующей с осью, а между корпусом и крышкой в канавке оси размещена на пальце корпуса концевая защелка, причем последняя, находясь фигурным профилем в проточке клапана, взаимодействует с регулируемым фиксирующим предельную высоту подъема токоприемника элементом несущего рычага и с пружиной возврата, закрепленной на крышке, а устройство аварийного опускания имеет узел регулировки с расширенным диапазоном усилия срыва при меньшем вертикальном габарите узла.
