Технические характеристики токоприемника
Общий вид токоприемника
1-основание; 2-рама нижняя; 3-рама верхняя; 4-тяга нижняя; 5-тяга верхняя; 6-каретка; 7-тяга подъема; 8а-рычаг; 8б-рычаг со шлицами; 9-опора торсиона; 10-пневмопривод; 11-тяга опускания; 12-петля; 13-изолятор опорный; 15, 16-шунты; 17-экран; 18-кулачок; 19-торсион; 20-гайка М8; 21-шайба пружинная; 22-серьга; 23-болт М10; 24-гайка М10; 25-кольцо стопорное; 26-крышка; 27-кольцо уплотнительное; 28-подшипник; 29-болт; 30-подшипник;31-ось; 32-ось; 33-кулачок; 34-цапфа; 35-болт М6; 36-шайба; 37-вилка; 38-подшипник; 39-болт М8х1; 40-гайка корончатая М8х1; 41-шплинт; 42-кронштейн; 43-гайка М16; 44-ролик; 45-буфер; 46-прокладки; 47-гайка М6: 48-шайба пружинная; 49-болт М16; 50-гайка М16; 51-шайба пружинная; 52-болт М16; 53-гайка М16; 54-шайба пружинная; 55-буфер; 56-болт М6; 57-шайба пружинная; 58-прижим; 59-болт М6; 60-гайка М6; 61-шайба пружинная; 62-ограничитель; 63-полоз; 64-болт М12; 65-гайка М12; 66-шайба пружинная; 67-прокладка; 68-болт М8; 69-гайка М8; 70-шайба; 71-шайба пружинная; 72-болт М10; 73-гайка М10; 74-шайба; 75-шайба пружинная.
Описание токоприемника
Токоприемник АТ 2400 предназначен для передачи от контактной сети напряжением 3000 В постоянного тока в энергосеть электровоза 2ЭС4К.
Токоприемник представляет собой конструкцию, выполненную по схеме асимметричного полупантографа с торсионным механизмом подъема и механизмом опускания на базе серийного пневмоцилиндра со встроенными пружинами.
Все узлы и агрегаты токоприемника расположены на основании 1, которое тремя лапами через опорные изоляторы 13 крепится на крыше электровоза.
Систему подвижных рам составляют: нижняя рама 2, верхняя рама 3, тяга нижняя 4 и тяга внешняя 5. Нижняя рама 2 устанавливается на стойках основания 1, см. сечение Д-Д, на оси 31. В токоприемнике применены подшипники 30 с защитными шайбами и фиксирующими болтами 29.
Аналогичным подшипниковым узлом нижняя рама 2 соединяется с верхней рамой 3, см. сечение Е-Е.
К щекам нижней рамы 2 болтами 52 и гайками 53 с шайбами 54 крепится кулачок 18 механизма подъема, см. сечения Б-Б и П-П.
Механизм подъема, см. сечения Б-Б и Г-Г, состоит из тяги подъема 7, кулачка 18, и торсиона 19, который одним концом связан с подвижным рычагом 8, а другим – с основанием 1 через опору торсиона 9.
Механизм опускания состоит из привода 10 со встроенными возвратными пружинами и тяги опускания 11. Привод 10 болтами 64 и гайками 65 и шайбами 66, см. сечение У-У, жестко закреплен на основании 1, а тяга опускания 11 петлей 12 через ролик 44 сопряжена с рычагами нижней рамы 2, см. сечение К-К. Узел верхний состоит из каретки 6 и полоза 63.
Каретка 6, см. сечения В-В, Ж-Ж и З-З, установлена через цапфы 34 в подшипниках скольжения 38, закрепленных болтами в поперечине верхней рамы 3, и через рычаг каретки соединена с верхней тягой 5 системы подвижных рам болтом 39 с корончатой гайкой 40.
На каретке установлены два экрана 17 для компенсации сил встречного потока воздуха при движении электровоза.
Электрическая связь полоза 63 с системой подвижных рам осуществляется двумя шунтами 16, крепящимися к полдозу болтами 68 и гайками 69 с шайбами 71 через шайбы с горячим лужением 70 и клеммам рамы верхней 3 – болтами 72 и гайками 73 с шайбами 74 с горячим лужением, см. сечение Ф-Ф.
Электрическая связь рамы нижней 2 с основанием 1 и верхней рамой 3 осуществляется шунтами 15. Шунты крепятся к клеммам рам и основания болтами 72 и гайками 73 с шайбами 75 через шайбы 74 с горячим лужением, см. сечения Х-Х и Ц-Ц.
Кинематическая схема токоприемника
1 - основание; 2 - рама нижняя; 3 - рама верхняя; 4 - тяга нижняя; 5 - тяга верхняя; 6 - каретка; 7 - тяга подъема; 8 - рычаг; 9 - опора торсиона; 10 - пневмопривод; 11 - тяга опускания; 12 - петля; 18 - кулачок; 19 - торсион; 44 - ролик; 63 - полоз.
Работа токоприемника
Токоприемник имеет три режима работы: подъем, опускание и токосъем.
В сложенном положении давление в цилиндре привода токоприемника отсутствует. Торсион механизма подъема усилием возвратных пружин привода закручен на максимальный угол. Токоприемник при этом надежно удерживается в сложенном положении.
Подъем токоприемника.
В сложенном положении ТП давление под поршнем в цилиндре привода 10 отсутствует. Торсион 19 механизма подъема усилием возвратных пружин привода через тягу опускания 11, скобу 12, ролик 44, рчаг нижней рамы 2, кулачок 18, тягу подъема 7 и рычаг 8 закручен на максимальный угол. Токоприемник при этом усилии минимально сжатых пружин надежно удерживается в сложенном положении, опираясь рамой нижней 2 на буфер 45, концы рамы верхней 3 на два буфера 55, закрепленных гайками 47 с шайбами 48 на основании 1 (сечения Л-Л и Р-Р). Плотность прижатия рам к буферам обеспечивается за счет набора прокладок 46, устанавливаемые под буферы 55.
При подаче давления воздуха в привод 10, поршень привода выдвигает шток и перемещает связанную с ним тягу опускания 11. Тяга опускания, перемещаясь, дает возможность раскручиваться торсиону 19, который через рычаг 8, тягу подъема 7 и кулачрк 18 начинает подъем токоприемника. При упоре токоприемника в контактный провод подъемная сила токоприемника замкнется на него, а поршень привода начинает воспринимать всю упругую силу возвратных пружин привода, возрастающую до упора его в ограничительный бурт цилиндра. В этот момент упругая сила возвратных пружин достигает максимального значения, которое и определяет минимальное давление воздуха в приводе, необходимое для удержания поршня в этом положении.
На кинематической схеме представлен токоприемник в поднятом положении. В этом положении пружины привода максимально сжаты. Тяга опускания 11 выдвинута в крайне правое положение. Торсион 19 механизма подъема через рычаг 8, тягу подъема 7, кулачок 18, раму нижнию 2 и раму верхнюю 3 удерживает систему подвижных рам с верхним узлом 6, который прижат к контактному проводу с расчетным усилием. При этом верхний узел 6, при взаимодействии с контактным проводом имеет возможность перемещения в вертикальной плоскости вместе с системой подвижных рам во всем рабочем диапазоне подъема за счет перемещения ролика 44 рычага нижней рамы 2 в петле 12 тяги опускания 11.
Опускание токоприемника.
При стравливании воздуха из полости привода токоприемника, упругая сила возвратных пружин перемещает поршень вместе с тягой 11 в исходное положение. Петля 12, воздействуя через ролик 44 на рычаг нижней рамы, опускает токоприемник в исходное положение. При этом упругой силой возвратных пружин привода через кулачок 18, тягу подъема 7 и рычаг 8 происходит закручивание торсиона 19 механизма подъема. При полном стравливании воздуха из привода поршень занимает исходное положение, а токоприемник под действием усилия возвратных пружин удерживается в сложенном положении.
Токосъем.
Надежность работы токоприемника в режиме токосъема обеспечивается постоянным поджатием полоза поднятого токоприемника к контактному проводу за счет энергии закрученного торсиона 19 механизма подъема, передаваемого на верхний узел через систему подвижных рам.
Ток снятый полозом 63 с контактного провода, передается в силовую цепь электровоза по шунтовым соединениям полоза с верхней рамой, верхней рамы с нижней рамой, нижней рамы с основанием и по силовой шине электровоза, подсоединенной к козырьку основания.
Описание и работа основных частей токоприемника
Основание. Основание предназначено для монтажа всех систем и механизмов ТП. Оно сварено из двух продольных балок, трех поперечных балок, продольной и двух поперечных балок для установки пневмопривода и двух стоек с втулками для крепления нижней рамы.
Система подвижных рам. Система подвижных рам предназначена для подъема верхнего узла из сложенного положения до контактного провода и восприятия действующих на верхний узел продольных и поперечных нагрузок.
Она состоит из нижней рамы 2, верхней рамы 3, нижней тяги 4 и верхней тяги 5.
Рама нижняя.
1 - колодка; 2 - балка; 3, 9 - рычаг; 4 - клемма; 5, 6 - щека; 7 - втулка; 8 - поперечина верхняя; 11, 13 - обойма; 12 - поперечина; 14 - шпилька.
Рама нижняя показана на рисунке 1.7, представляет собой сварную конструкцию из труб и деталей, изготовленных из алюминиевого сплава АМг 6.
Она состоит из балки 2; колодки 1; поперечины 12; двух щек 5 и 6 для установки кулачка механизма подъема; рычагов 3 и 9 для соединения через ролик с тягой опускания; четырех клемм 4 для крепления шунтов; двух обойм 11 и 13 и верхней поперечины 8. В рычаг 3 вварена бонка 10 для крепления кронштейна датчика положения ТП. В выточке обойм 11, 13 и верхней поперечины 8 запрессованы стальные втулки 7 для установки подшипников, через которые рама нижняя крепится на основании (подшипниковые узлы в обоймах 11 и 13) и соединяется с рамой верхней (подшипниковые узлы в поперечине верхней 8). В колодку 1 ввернуты две шпильки 14 для установки кронштейна верхней тяги.
Рама верхняя.
1 - поперечина; 2 - стрела; 3 - накладка; 4 - щека; 5 - укосина; 6 - затыльник; 7 - рычаг; 8 - клемма; 9 - консоль.
Рама верхняя представляет собой сварную конструкцию из труб и деталей, изготовленных из алюминиевого сплава АМг 6.
Она состоит из поперечины 1, на которую устанавливается верхний узел ТП; стрелы 2; двух щек 4, расположенных на консолях 9 и предназначенных для шарнирного соединения верхней рамы с нижней; рычага 7 с затыльником 6 и укосинами 5. Через отверстие А в рычаге 7 верхняя рама соединяется с тягой нижней. Для крепления шунтов к раме приварены четыре клеммы 8.
Тяга нижняя. Тяга нижняя 4 (сечения И-И и Л-Л), предназначена для обеспечения заданной траектории подъема верхнего узла и состоит из тяги, в один конец которой ввернута серьга, и двух обойм с подшипниками 30, соединенными с серьгой и вторым концом тяги пальцами со шплинтами. Через одну обойму тяга нижняя 4 соединена с рамой верхней 3, а через вторую - с кронштейном 42, установленном на основании 1.
Тяга верхняя. Тяга верхняя 5 (сечения В-В и З-З), предназначена для удержания верхнего узла 6 в строго горизонтальном положении при работе ТП. Она представляет собой изогнутую алюминиевую трубу с вилкой на одном конце и резьбовой втулкой на другом (тяга Э). В резьбовую втулку тяги Э ввернута вилка Я с контргайкой Ю. Соединение тяги Э с рамой нижней 2 и вилки Я с рычагом каретки 6 верхнего узла осуществляется через втулки, зажатые в тяге Э и вилке Я болтами 39 с гайками 40 и установленные на бессмазочные подшипники скольжения, запрессованные в серьге 22 и в рычаге каретки.
Механизм подъема. Механизм подъема (сечения Б-Б и Г-Г), предназначен для подъема с помощью системы подвижных рам верхнего узла к контактному проводу (КП) и прижатия его к КП с заданным усилием в рабочем диапазоне.
Механизм подъема включает в себя тягу подъема 7, кулачок 18, рычаг 8 (рычаги 8а и 86), торсион 19 и опору торсиона 9.
Тяга подъема показана на рисунке ниже, состоит из планки 3; двух вилок 1, соединенных с планкой пальцами 2 и двух звеньев 6, соединенных между собой и с одной из вилок пальцами 7 через подшипниковые узлы.
1 - вилка; 2 - палец; 3 - планка; 4 - винт; 5 - гайка; 6 - звено; 7 - палец.
Один конец тяги подъема 7 (сечение Б-Б) соединен с рычагом 8а, а другой - с кулачком 18, закрепленном на щеках нижней рамы 2 двумя болтами 52 с гайками 53 и шайбами 54 (сечение П-П).
Рычаг 8 (сечение Г-Г), установлен в щеках основания 1 на двух шариковых подшипниках с защитными шайбами 28. Он состоит из рычага 86 со шлицами, сваренного из стальных труб, и рычага 8а, установленного на рычаге 86. В полость труб рычага 86 помещен торсион 19, который одним концом связан со шлицами рычага 86, а другим - со шлицами опоры торсиона 9, прикрепленной к щеке основания 1 болтами 23 с гайками 24.
Необходимое значение контактного нажатия ТП обеспечивается гайкой Щ, расположенной на рычаге 8а (сечение Б-Б).
Механизм опускания. Механизм опускания предназначен для принудительного опускания ТП и удерживания его в сложенном положении. Он состоит из привода ТП 10 и тяги опускания 11.
Привод ТП (серийный привод токоприемника П5) представляет собой пневмоцилиндр со встроенными возвратными пружинами. Давление воздуха в цилиндр подается через штуцер, вваренный в крышку цилиндра.
Тяга опускания 11 (сечение К-К) одним концом навинчена на резьбовой конец штока пневмоцилиндра и фиксируется на нем гайками 43. Второй конец тяги опускания соединен с петлей 12, в которой расположен ролик 44, закрепленный на рычагах нижней рамы 2 болтом 49 с гайкой 50 и шайбой 51.
Настройка положения петли 12 относительно ролика 44 производится навинчиванием тяги опускания 11 на шток пневмоцилиндра.
Верхний узел. Верхний узел (сечения В-В и Г-Г) предназначен для съема электрического тока с контактного провода и дополнительного подрессоривания токо-съемной части относительно конца верхней подвижной рамы ТП. Он состоит из каретки 6 и сменного полоза 63, прикрепленного к каретке четырьмя болтами 59, гайками 60 и шайбами 61.
Каретка является основной несущей частью верхнего узла. В конструкции верхнего узла использована поперечно-рессорная каретка.
Поперечно-рессорная каретка показана на рисунке ниже, включает в себя раму каретки 9, два упругих шарнира 1 и две рессоры 3.
Рама каретки 9 представляет собой алюминиевую трубу, расположенную поперек направления движения электровоза. В средней части рамы приварен рычаг 10 с запрессованным в него бессмазочным подшипником скольжения, через который узел верхний устанавливается на тягу верхнюю. По краям трубы приварены поперечины 7, через которые каретка соединяется с рамой верхней. На поперечинах 7 закреплены опоры 6, на которых устанавливаются аэродинамические экраны.
1 - упругий шарнир; 2 - подушка; 3 - рессора; 4 - верхний упор; 5 - нижний упор; 6 - опора; 7 - поперечина; 8 - накладка; 9 - рама каретки; 10 - рычаг; 11 - скоба.
Также в состав каретки входят элементы подвески полоза ТП. Подвеска полоза представляет собой две стальные рессоры 3, закрепленные на обоих концах каретки накладками 8. На свободных концах рессор 3 жестко закреплены два упругих шарнира 1, посредством которых каретка связана с полозом. Ход рессор вверх ограничен верхними упорами 4, установленными на концах рамы каретки и отрегулированными по высоте таким образом, чтобы отрыв рессор от них обеспечивался при превышении минимального уровня контактного нажатия и под действием веса полоза.
Ход каждой рессоры вниз ограничен нижним упором 5, отрегулированным по высоте таким образом, чтобы обеспечивалось упирание в него рессоры 3 при превышении предельно-допустимой в этот момент нагрузки на рессору. Применением этих упоров исключается поломка рессоры при перегрузках.
Упругие шарниры 1 представляют собой пружины кручения с продольной относительно направления движения осью, которые одним концом устанавливаются на рессоре 3, а другим закрепляются на полозе. Упругие шарниры обеспечивают поворот концов рессор 3 относительно полоза вокруг продольной оси, поворот полоза относительно каретки вокруг поперечной оси для самоустановки полоза при нажатии на контактный провод, удержание полоза от поперечного перемещения относительно каретки, а также продольное смещение полоза относительно каретки для смягчения ударных нагрузок при наезде полоза на препятствие в контактной сети. Для защиты упругих шарниров и рессор от чрезмерных нагрузок установлены скобы 11, а на рессоры 3 надеты подушки 2 из резинотканевого рукава.
Полоз.
1 - рог; 2 - полоз; 3 - вставка; 4 - поперечина.
Полоз состоит из рамы 2, на которой расположены два ряда контактных вставок 3, двух рогов 1 и двух поперечин 4. С помощью поперечин полоз крепится к упругим шарнирам каретки (сечение Т-Т). Электрическая связь полоза с рамой верхней осуществляется двумя шунтами 16 (сечение Ф-Ф).
При сложенном положении ТП рессоры 3 вместе с полозом прижаты к верхним упорам 4, а упругие шарниры 1 удерживают полоз в горизонтальном положении. При подъеме ТП контактный провод нажимает на полоз, рессоры 3 отрываются от упоров 4 и перемещаются между верхними 4 и нижними 5 упорами.
Под действием усилия контактного нажатия упругие шарниры 1 также деформируются, увеличивая рабочий ход каретки. При этом они удерживают полоз в поперечном направлении и беспрепятственно позволяют полозу поворачиваться вокруг поперечной оси и самоустанавливаться на контактном проводе.
При динамическом возрастании нагрузки на полоз рессора упирается в нижний упор 5 (головку болта), в результате чего длина её уменьшается, а жесткость возрастает. Одновременно, в этот момент, упругий шарнир 1 деформируется на максимально-допустимую величину и выбирает зазор между полозом и подушкой.
При дальнейшем возрастании нагрузок на полоз упругий шарнир 1 более не деформируется, т.к. усилие от полоза передается непосредственно на рессору через подушку 2. При воздействии на полоз предельного продольного усилия упругий шарнир 1 сдаёт на величину зазора между ограничителем 62 (сечение Т-Т) и подушкой 2 и смягчает тем самым ударные нагрузки. При выходе контактного провода на рог полоза рессора 3 на противоположном конце упирается в верхний упор 4, предотвращая чрезмерный перекос полоза.
При движении электровоза на ТП действуют силы встречного потока воздуха, вертикальные составляющие которых при движении электровоза вперед (коленом назад) увеличивают усилие поджатия полоза к ТП, а при движении назад уменьшают это усилие. Для обеспечения постоянства контактного нажатия при изменении скорости и направления движения, а также при изменении высоты подъема ТП на каретке применены два аэродинамических экрана 17 (сечение Ж-Ж), установленные на опорах 6 каретки на подшипниках скольжения.
В сложенном положении ТП плоскости экранов 17 (сечение Ж-Ж), параллельны поверхности основания. При подъеме ТП верхний узел остается параллельным поверхности основания, а верхняя рама поворачивается относительно основания, а значит и относительно верхнего узла. При этом, закрепленные на конце верхней рамы 3 кулачки 33, поворачиваясь вместе с верхней рамой, отклоняют охватывающие их вилки 37 и жестко связанные с ними экраны 17, увеличивая тем самым угол атаки экранов по мере подъема ТП. При движении электровоза вперед экраны имеют отрицательный угол атаки, благодаря чему они уменьшают контактное нажатие полоза на КП. При движении электровоза назад экраны имеют положительный угол атаки, увеличивая тем самым контактное нажатие полоза на КП.
|