CN110450639A - 一种电气化列车受电弓碳滑板装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电气化列车受电弓碳滑板装置，包括碳滑板、固定架、滑板安装座、天平支撑架和横托架，所述碳滑板安装在固定架内形成碳滑板模块，碳滑板模块的两端安装在滑板安装座上，所述滑板安装座通过天平支撑架安装在横托架上，所述的横托架连接受电弓，还包括沿着碳滑板模块长度方向安装的振动转换器。与现有技术相比，本发明能够控制受电弓网接触力的波动及碳滑板的振动幅值，实现了碳滑板结构振动能量转移及转换，控制弓网相对异常动态颤振，从而降低受电弓碳滑板的接触摩擦损耗，并提高受电平稳性，改善受流质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种电气化列车受电弓领域，尤其是涉及种电气化列车受电弓碳滑板装置。
背景技术
电气化铁路运输车辆的动力采用驱动电机***，受电弓是轨道交通列车受流装置，安装在机车车顶上，是电气化列车从接触网取得电能的关键电器设备之一。受电弓结构一般包括滑板条和天平支撑及横托架的弓头***、平衡杆、上臂杆、下臂杆、拉杆和底架等，为了满足受流的稳定性和连续性，需要受电弓与接触网(导线)保持良好的跟随性。
在列车正常运营行驶过程中，由于轨道的不平顺性及车轮多边形和轮轨粗糙度等轮轨滚动动态对车辆的激励及车辆***本身动力***激励等引起车体不同幅度及不同频率的振动，该振动就会通过车体直接传播到受电弓底座上，进而引起受电弓的振动。同时受电弓与接触网的滑行及摆动和难免的弓网冲击激励也引起受电弓的振动，由于这种复杂的振动及滑板条的动态特性在受电弓碳滑板的不同位置造成弓网接触力幅值及相对滑动幅值动态波动，这种在不同位置的不同动态波动将产生碳滑板的不均匀磨耗，振动引起的动态接触力及动态相对滑动位移也大大地加快了碳滑板的磨损速度。虽然受电弓的弓形结构及阻尼***可以隔离及吸收缓解部分较高频率的振动，但对中低频(低于200HZ)的振动不能有效隔离和吸收，这就造成碳滑板与接触导线的高幅值振动，使受电弓碳滑板异常磨耗，甚至导致弓网事故；碳滑板异常磨耗，严重的在地铁运营线路中碳滑板寿命从正常的一般80个星期(1年半)降到不到1个星期，需要花费大量的人力和财力去频繁更换，同时也是巨大的安全隐患。
目前，城市轨道交通的地下线路，广泛采用刚性接触网，由于刚性接触网与柔性接触网相比弹性小，弓网的跟随性变差，相对于柔性接触网，刚性接触网在受电弓振动的时，造成的危害更大。当前，城市轨道交通碳滑板超磨(异常磨损)现象较普遍，这种现象造成轨道交通运营的安全隐患及成本的加大。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电气化列车受电弓碳滑板装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电气化列车受电弓碳滑板装置，包括碳滑板、固定架、滑板安装座、天平支撑架和横托架，所述碳滑板安装在固定架内形成碳滑板模块，碳滑板模块的两端安装在滑板安装座上，所述滑板安装座通过天平支撑架安装在横托架上，所述的横托架连接受电弓，还包括沿着碳滑板模块长度方向安装的振动转换器。
进一步地，所述的振动转换器包括至少一个调频谐振动力阻尼单元，其中，每个调频谐振动力阻尼单元包括谐振弹簧机构和谐振质量机构，所述的谐振弹簧机构包裹谐振质量机构。
进一步地，所述的振动转换器包括至少一个调频谐振动力阻尼单元，其中，每个调频谐振动力阻尼单元包括谐振弹簧机构和谐振质量机构，所述的谐振弹簧机构和谐振质量机构间隔层叠设置。
进一步地，所述的谐振弹簧机构为具有复刚度阻尼特性的粘弹材料。
进一步地，所述的每个调频谐振动力阻尼单元安装在固定架的下方；或者固定架内设有内腔，调频谐振动力阻尼单元安装在内腔内。
进一步地，所述的调频谐振动力阻尼单元为颗粒状碰撞体，每个颗粒状碰撞体由谐振弹簧机构包裹谐振质量机构形成。
进一步地，所述的多个调频谐振动力阻尼单元按修正碳滑板的异常磨损形状的设计要求沿碳滑板模块的长度方向离散布置，所述的碳滑板的异常磨损形状是碳滑板上表面受网线磨损沿长度方向形成不同磨损量的异常磨损形状对应于碳滑板模态形状，所述的碳滑板模态形状是在碳滑板运行受载约束条件下在垂直方向、横向及扭转的模态形状，所述的碳滑板模态形状与碳滑板模块相应的谐振频率对应。
进一步地，还包括安装模块，所述的安装模块包括底板和连接件，所述的振动转换器安装在底板上，底板通过连接件连接固定架。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明通过在固定板上设置振动转换器，用于修正碳滑板的异常动态形状来控制受电弓网接触力的波动及碳滑板的振动幅值，振动转换器采用特定的结构和布局实现了碳滑板结构振动能量转移及转换，控制弓网相对异常动态颤振，从而降低受电弓碳滑板的接触摩擦损耗，并提高受电平稳性，改善受流质量。
2、本发明结构简单，实施方便，既可以直接在现有的受电弓碳滑板上应用，也可以在新设计的受电弓碳滑板中引入。
附图说明
图1为实施例一的结构示意图。
图2为实施例一振动转换器的结构示意图。
图3为实施例一振动转换器的侧视剖视示意图。
图4为实施例二的结构示意图。
图5为实施例三的结构示意图。
图6为异常磨损形状的结构示意图。
图7为碳滑板模态形状的结构示意图。
图8为实施例四的结构示意图。
图9为实施例五的结构示意图。
图10为实施例六的结构示意图。
图11为实施例七的结构示意图。
附图标记：1、碳滑板模块，11、碳滑板，12、固定架，13、内腔，2、滑板安装座，3、天平支撑架，4、横托架，5、调频谐振动力阻尼单元，51、谐振弹簧机构，52、谐振质量机构，6、安装模块，61、底板，62、连接件，7、异常磨损形状，71、碳滑板模态形状。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一
不同型号受电弓的某些零件有可能不同，但其基本结构差别很小，受电弓结构一般包括弓头***、平衡杆、上臂杆、下臂杆、拉杆和底架等。如图1所示，本实施例提供了一种电气化列车受电弓碳滑板装置，包括碳滑板11、固定架12、滑板安装座2、天平支撑架3、振动转换器和横托架4，其中，横托架4连接弓头***，碳滑板11安装在固定架12内形成碳滑板模块1，碳滑板模块1的两端安装在滑板安装座2上，滑板安装座2通过天平支撑架3安装在横托架4上。振动转换器沿着碳滑板模块1长度方向安装在固定架12的下方。
如图2所示，振动转换器包括至少一个调频谐振动力阻尼单元5，本实施例采用左右两个调频谐振动力阻尼单元5。其中，每个调频谐振动力阻尼单元5包括谐振弹簧机构51和谐振质量机构52，谐振弹簧机构51包裹谐振质量机构52。如图3所示，多个谐振质量机构52被包裹在谐振弹簧机构51内部。谐振弹簧机构51为具有复刚度阻尼特性的粘弹材料，并且刚度阻尼特性的粘弹材料阻尼损耗因子范围为0-1，比如洛阳船舶材料研究所研制的型号SA-3阻尼板(<<粘弹性阻尼材料>>，国防工业出版社，2012年，165页)，或洛阳船舶材料研究所研制的型号PD-1灌注型阻尼材料(<<粘弹性阻尼材料>>，国防工业出版社，2012年月，139页)，谐振质量机构52采用国家标准GB/T24511-2017型号303不锈钢。由谐振弹簧机构51和谐振质量机构52组成的调频谐振动力阻尼单元5的等效刚度ke与等效质量me之比满足谐振频率f范围2-2000Hz，谐振频率f＝(ke/me)0.5/(2π)。
本实施例还包括安装模块6，该安装模块6包括底板61和连接件62，振动转换器安装在底板61上，底板61通过连接件62连接固定架12。连接件62可以为锚固螺栓、或弹性夹子、或高强度胶、或焊接体。底板61为安装调频谐振动力阻尼单元5的过渡板、或调频谐振动力阻尼单元5的外约束板的专用安装板。
实施例二
如图4所示，本实施例提供了一种电气化列车受电弓碳滑板装置，其基本结构和实施例一相同，其区别点在于：振动转换器为一个长条的调频谐振动力阻尼单元5，并且通过安装模块6设置在固定架12的下方，调频谐振动力阻尼单元5的具体结构也和实施例一相同。
实施例三
如图5所示，本实施例提供了一种电气化列车受电弓碳滑板装置，其基本结构和实施例一相同，其区别点在于：振动转换器为多个调频谐振动力阻尼单元按照修正碳滑板的异常磨损形状沿碳滑板模块1的长度方向离散布置，碳滑板的异常磨损形状7是碳滑板上表面受网线磨损沿长度方向形成不同磨损量的异常磨损形状7(如图6所示)对应于碳滑板模态形状71，碳滑板模态形状71(如图7所示，1st～5th为五种可能的模态形状)是在碳滑板运行受载约束条件下在垂直方向、横向及扭转的模态形状，并且碳滑板模态形状71与碳滑板模块1相应的谐振频率对应。
实施例四
如图8所示，本实施例提供了一种电气化列车受电弓碳滑板装置，其基本结构和实施例一相同，其区别点在于：振动转换器的调频谐振动力阻尼单元5通过安装模块6设置在固定板的下方，调频谐振动力阻尼单元5为球形的谐振弹簧机构51包裹住球形的谐振质量机构52。安装模块6的底板61为套在谐振弹簧机构51外的球壳，通过螺栓连接固定架12的底面。
实施例五
如图9所示，本实施例提供了一种电气化列车受电弓碳滑板装置，包括碳滑板11、固定架12、滑板安装座、天平支撑架、振动转换器和横托架，其中，横拖架连接弓头***，碳滑板安装在固定架12内形成碳滑板模块1，碳滑板模块1的两端安装在滑板安装座上，滑板安装座通过天平支撑架安装在横托架上。固定架12内设有内腔13，振动转换器沿着碳滑板模块1长度方向安装在内腔13中。振动转换器的结构和实施例一相同。
实施例六
如图10所示，本实施例提供了一种电气化列车受电弓碳滑板装置，其基本结构和实施例五相同，其区别点在于：振动转换器的调频谐振动力阻尼单元5为颗粒状碰撞体，每个颗粒状碰撞体由谐振弹簧机构51包裹谐振质量机构52形成。
实施例七
如图11所示，本实施例提供了一种电气化列车受电弓碳滑板装置，其基本结构和实施例五相同，其区别点在于：振动转换器的调频谐振动力阻尼单元5包括谐振弹簧机构51和谐振质量机构52，谐振弹簧机构51和谐振质量机构52间隔层叠设置安装在固定架12的下方。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种电气化列车受电弓碳滑板装置，包括碳滑板(11)、固定架(12)、滑板安装座(2)、天平支撑架(3)和横托架(4)，所述碳滑板安装在固定架(12)内形成碳滑板模块(1)，碳滑板模块(1)的两端安装在滑板安装座(2)上，所述滑板安装座(2)通过天平支撑架(3)安装在横托架(4)上，所述的横托架(4)连接受电弓，其特征在于，还包括沿着碳滑板模块(1)长度方向安装的振动转换器。
2.根据权利要求1所述的电气化列车受电弓碳滑板装置，其特征在于，所述的振动转换器包括至少一个调频谐振动力阻尼单元(5)，其中，每个调频谐振动力阻尼单元(5)包括谐振弹簧机构(51)和谐振质量机构(52)，所述的谐振弹簧机构(51)包裹谐振质量机构(52)。
3.根据权利要求1所述的电气化列车受电弓碳滑板装置，其特征在于，所述的振动转换器包括至少一个调频谐振动力阻尼单元(5)，其中，每个调频谐振动力阻尼单元(5)包括谐振弹簧机构(51)和谐振质量机构(52)，所述的谐振弹簧机构(51)和谐振质量机构(52)间隔层叠设置。
4.根据权利要求2或3所述的电气化列车受电弓碳滑板装置，其特征在于，所述的谐振弹簧机构(51)为具有复刚度阻尼特性的粘弹材料。
5.根据权利要求2或3所述的电气化列车受电弓碳滑板装置，其特征在于，所述的每个调频谐振动力阻尼单元(5)安装在固定架(12)的下方；或者固定架(12)内设有内腔(13)，调频谐振动力阻尼单元(5)安装在内腔(13)内。
6.根据权利要求2所述的电气化列车受电弓碳滑板装置，其特征在于，所述的调频谐振动力阻尼单元(5)为颗粒状碰撞体，每个颗粒状碰撞体由谐振弹簧机构(51)包裹谐振质量机构(52)形成。
7.根据权利要求5所述的电气化列车受电弓碳滑板装置，其特征在于，所述的多个调频谐振动力阻尼单元(5)按修正碳滑板的异常磨损形状(7)沿碳滑板模块(1)的长度方向离散布置，所述的碳滑板的异常磨损形状(7)是碳滑板上表面受网线磨损沿长度方向形成不同磨损量的异常磨损形状(7)对应于碳滑板模态形状(71)，所述的碳滑板模态形状(71)是在碳滑板运行受载约束条件下在垂直方向、横向及扭转的模态形状，所述的碳滑板模态形状(71)与碳滑板模块(1)相应的谐振频率对应。
8.根据权利要求1所述的电气化列车受电弓碳滑板装置，其特征在于，还包括安装模块(6)，所述的安装模块(6)包括底板(61)和连接件(62)，所述的振动转换器安装在底板(61)上，底板(61)通过连接件(62)连接固定架(12)。
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