一种小转角受电弓弓头平衡机构的制作方法

本发明属于受电弓技术,具体涉及一种小转角受电弓弓头平衡机构。

背景技术：

单碳滑板受电弓在与接触网接触受流时，接触面积容易受受电弓弓头平衡机构动态运动而引起的以垂直于轨道纵向中性面的垂线为轴的弓头偏转角的影响。当弓头偏转角较大时，单碳滑板与刚性接触网的接触由线接触变为点接触，使受流质量急剧下降，容易烧损碳滑板和接触网。

根据中国标准动车组对350km/h高速受电弓的要求，弓头平衡机构在受电弓滑板的最小高度300mm到最大高度2400mm范围内，受电弓滑板的转动角度小于±2°。

图1、图2为本公司先前设计出的一种单碳滑板受电弓结构，包括上臂杆、下臂杆、拉杆、弓头、以及对弓头进行平衡的平衡杆系统，该平衡杆系统包括与下臂杆2上端铰接的第一杆3、与上臂杆1上端铰接的第二杆4、与弓头转轴7铰接的第四杆6、一端与第二杆4的自由端铰接且另一端与第四杆6的自由端铰接的第三杆5；所述第一杆3的另一端与第二杆4的中部铰接，上臂杆1上端延伸设有连接部8，该连接部8与弓头转轴7铰接。

下臂杆2与第一杆3的铰接点为e，第一杆3与第二杆4的铰接点为j，上臂杆1与第二杆4的铰接点为f，第二杆4与第三杆5的铰接点为g，第三杆5与第四杆6的铰接点为i，连接部8与弓头转轴7的铰接点为k。

该受电弓结构在运行中，受电弓弓头偏转角最大达10.7度，远大于规范值，偏转角曲线如图3所示。这将严重影响受电弓受流质量。

另外，对本案中所提到的方向词汇进行定义，在轨道车辆领域中，技术人员通常认定的方向有三种：

垂向：竖直垂直于轨面的方向。

纵向：沿着轨道的方向。

横向：水平垂直于轨道的方向。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明旨在提供一种弓头偏转角小、受流质量好的受电弓弓头平衡机构。

本发明解决问题的技术方案是：一种小转角受电弓弓头平衡机构,包括平衡杆系统，该平衡杆系统包括与下臂杆上端铰接的第一杆、与上臂杆上端铰接的第二杆、与弓头转轴的中间位置固定连接的第四杆、一端与第二杆的自由端铰接且另一端与第四杆的自由端铰接的第三杆；

所述第一杆设置于上臂杆的正下方，第一杆的另一端与第二杆的中部铰接，上臂杆上端延伸设有连接部，该连接部与弓头转轴铰接，所述第二杆为弧形杆，其弯曲方向朝向第一杆；

所述上臂杆、下臂杆、第一杆、第二杆、第三杆、第四杆在同一铅垂面上，在该铅垂面上以上臂杆与第二杆的铰接点f为坐标原点，纵向为x轴、垂向为z轴建立平面坐标系；

第一杆与第二杆的铰接点j坐标为（xj，zj），第二杆与第三杆的铰接点g的坐标为（xg，zg），第三杆与第四杆的铰接点i的坐标为（xi，zi），第四杆与弓头转轴的固定点h的坐标为（xh，zh）；

其中，20≤xj≤90，-80≤zj≤-20；10≤xg≤100，-160≤zg≤-80；150≤xi≤230，-230≤zi≤-150；146≤xh≤206，-60≤zh≤0。

优选的，第一杆与第二杆的铰接点j坐标为（56.3，-64.4），第二杆与第三杆的铰接点g的坐标为（38.6，-141.1），第三杆与第四杆的铰接点i的坐标为（206.4，-205.1），第四杆与弓头转轴的固定点h的坐标为（176.5，-27.8），单位为mm。

在受电弓滑板从最小高度300mm变化到最大高度2400mm时，其弓头的偏转角范围为-0.71°～0.71°。该偏转角已在标准设计±2°的范围内，且高于标准。

所述弓头转轴为π形结构，包括中空的中间管、与中间管两端的管壁固定连接的弯弧段，所述弯弧段的两端与弹性缓冲装置连接；

所述连接部为固定在上臂杆上端且相对铅垂面对称设置的一对连接杆，连接杆与上臂杆杆身一起组成y形结构，连接杆端部与中间管两端一一对应铰接。

本发明具有如下优势：

1.通过改变受电弓平衡系统各杆件转动铰的相对位置，使弓头在工作范围内偏转角由10.7°度减少到0.71°，控制在2°标准范围内。

2.通过显著减小弓头的偏转角，使受电弓与刚性接触网的接触面积增大，有效改善了受电弓的受流质量，减少了弓网损伤。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为现有技术受电弓平面图。

图2为现有技术受电弓立体图。

图3为现有技术受电弓弓头偏转角的变化曲线。

图4为本发明受电弓结构图。

图5为图3中弓头结构放大图。

图6为本发明弓头结构立体图。

图7为本发明弓头偏转角的变化曲线。

图中：1、上臂杆，2、下臂杆，3、第一杆，4、第二杆，5、第三杆，6、第四杆，7、弓头转轴，8、连接部，71、中间管，72、弯弧段，81、连接杆。

具体实施方式

如图4～6所示，一种小转角受电弓弓头平衡机构,包括平衡杆系统，该平衡杆系统包括与下臂杆2上端铰接的第一杆3、与上臂杆1上端铰接的第二杆4、与弓头转轴7的中间位置固定连接的第四杆6、一端与第二杆4的自由端铰接且另一端与第四杆6的自由端铰接的第三杆5。

所述第一杆3设置于上臂杆1的正下方，第一杆3的另一端与第二杆4的中部铰接。上臂杆1上端延伸设有连接部8，该连接部8与弓头转轴7铰接。所述第二杆4为弧形杆，其弯曲方向朝向第一杆3。

所述弓头转轴7为π形结构，包括中空的中间管71、与中间管71两端的管壁固定连接的弯弧段72，所述弯弧段72的两端与弹性缓冲装置连接。

所述连接部8为固定在上臂杆1上端且相对铅垂面对称设置的一对连接杆81。连接杆81与上臂杆1杆身一起组成y形结构，连接杆81端部与中间管71两端一一对应铰接。

所述上臂杆1、下臂杆2、第一杆3、第二杆4、第三杆5、第四杆6在同一铅垂面上。在该铅垂面上以上臂杆1与第二杆4的铰接点f为坐标原点，纵向为x轴、垂向为z轴建立平面坐标系。

第一杆3与第二杆4的铰接点j坐标为（xj，zj），第二杆4与第三杆5的铰接点g的坐标为（xg，zg），第三杆5与第四杆6的铰接点i的坐标为（xi，zi），第四杆6与弓头转轴7的固定点h的坐标为（xh，zh）。

其中，20≤xj≤90，-80≤zj≤-20；10≤xg≤100，-160≤zg≤-80；150≤xi≤230，-230≤zi≤-150；146≤xh≤206，-60≤zh≤0。

优选的，第一杆3与第二杆4的铰接点j坐标为（56.3，-64.4），第二杆4与第三杆5的铰接点g的坐标为（38.6，-141.1），第三杆5与第四杆6的铰接点i的坐标为（206.4，-205.1），第四杆6与弓头转轴7的固定点h的坐标为（176.5，-27.8），单位为mm。如图7所示，为采用优选方案得到的弓头偏转角的变化曲线，偏转角已在标准设计±2°的范围内，且高于标准。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种小转角受电弓弓头平衡机构,包括平衡杆系统，该平衡杆系统包括与下臂杆上端铰接的第一杆、与上臂杆上端铰接的第二杆、与弓头转轴的中间位置固定连接的第四杆、一端与第二杆的自由端铰接且另一端与第四杆的自由端铰接的第三杆；第一杆的另一端与第二杆的中部铰接，上臂杆上端延伸设有连接部，该连接部与弓头转轴铰接，所述第二杆为弧形杆，其弯曲方向朝向第一杆。本发明通过改变受电弓平衡系统各杆件转动铰的相对位置，显著减小弓头的偏转角，使受电弓与刚性接触网的接触面积增大，有效改善了受电弓的受流质量，减少了弓网损伤。

技术研发人员：王先锋;袁文辉;张彦林;蒋忠城;冯叶;陈敏坚
受保护的技术使用者：中车株洲电力机车有限公司
技术研发日：2017.11.09
技术公布日：2018.04.13