受電弓結(jié)構(gòu)原理及應(yīng)用.doc

目錄1.概述12.弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)13.工作特點(diǎn)24.受電弓結(jié)構(gòu)25.受電弓分類36.受電弓的工作原理47.受流質(zhì)量57.1.靜態(tài)接觸壓力57.1.1.額定靜態(tài)接觸壓力57.1.2.同高壓力差67.1.3.同向壓力差67.2.最高升弓高度67.3.弓頭運(yùn)行軌跡61. 概述受電弓是電力牽引機(jī)車從接觸網(wǎng)取得電能的電氣設(shè)備，安裝在機(jī)車或動(dòng)車車頂上。2. 弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)研究電氣化鐵道機(jī)車（動(dòng)力車）受電弓與接觸網(wǎng)動(dòng)態(tài)作用關(guān)系與振動(dòng)問題的學(xué)科領(lǐng)域。電力機(jī)車是通過受電弓滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線間的滑動(dòng)接觸而獲取電能的，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的受電弓通過相對(duì)靜止的接觸網(wǎng)時(shí)，接觸網(wǎng)受到外力干擾，于是在受電弓和接觸網(wǎng)兩個(gè)系統(tǒng)間產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的相互作用，弓網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生特定形態(tài)的振動(dòng)。當(dāng)振動(dòng)劇烈時(shí)，可以造成受電弓滑板與接觸導(dǎo)線脫離接觸，形成離線，產(chǎn)生電弧和火花，加速電器的絕緣損傷，對(duì)通信產(chǎn)生電磁干擾，更嚴(yán)重的是直接影響受流，甚至?xí)斐晒╇娝矔r(shí)中斷，使列車喪失牽引力和制動(dòng)力。而弓網(wǎng)之間接觸力過大時(shí)，雖可大大降低離線率，但接觸導(dǎo)線與受電弓滑板磨耗增大，使用壽命縮短。因此，良好的弓網(wǎng)關(guān)系是確保列車穩(wěn)定可靠地受流的基本前提。弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)的主要任務(wù)就是要研究并抑制弓網(wǎng)系統(tǒng)有害振動(dòng)，確保受電弓與接觸網(wǎng)系統(tǒng)相互適應(yīng)、合理匹配，為不同營(yíng)運(yùn)條件（特別是高速運(yùn)行）下的受電弓與接觸網(wǎng)結(jié)構(gòu)選型和參數(shù)設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。評(píng)價(jià)弓網(wǎng)關(guān)系和受流質(zhì)量，一般采用弓網(wǎng)接觸壓力、離線率、接觸導(dǎo)線抬升量、受電弓振幅、接觸網(wǎng)彈性系數(shù)、接觸導(dǎo)線波動(dòng)傳播速度和受電弓追隨性等指標(biāo)。弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)的研究，通常以理論研究為主，并結(jié)合必要試驗(yàn)，通過建立受電弓與接觸網(wǎng)振動(dòng)模型來預(yù)測(cè)上述性能指標(biāo)，從而改進(jìn)或調(diào)整系統(tǒng)設(shè)計(jì)。弓網(wǎng)系統(tǒng)最初的動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)只是基于一些簡(jiǎn)化的數(shù)學(xué)模型而進(jìn)行的，隨著列車運(yùn)行速度的提高，弓網(wǎng)系統(tǒng)的模型越來越復(fù)雜，從20世紀(jì)70年代開始，計(jì)算機(jī)作為一種輔助模擬工具被用于弓網(wǎng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而使得弓網(wǎng)動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域得到極大豐富和發(fā)展。3. 工作特點(diǎn)（1）受電弓無振動(dòng)而有規(guī)律地升起，直至最大工作高度；（2）靠滑動(dòng)接觸而受流。要求滑板與接觸導(dǎo)線接觸可靠，受電弓和接觸網(wǎng)特別是接觸網(wǎng)要磨耗小，升、降弓不產(chǎn)生過分沖擊。（3）升弓時(shí)滑板離開底架要快，貼近接觸導(dǎo)線要慢，防彈跳。（4）降弓時(shí)脫離接觸導(dǎo)線要快，以防拉弧；落在底架上要慢，以防對(duì)低架有過分的機(jī)械沖擊。4. 受電弓結(jié)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由傳動(dòng)氣缸、緩沖閥、連桿絕緣子、連桿、升弓彈簧和降弓彈簧等組成。傳動(dòng)氣缸是受電弓的動(dòng)力裝置，進(jìn)氣時(shí)升弓，排氣時(shí)降弓。緩沖閥是控制受電弓升、降弓速度的部件。型號(hào)：DSA250速度：200km/h試驗(yàn)速度：250km/h最大工作電流：1000A額定電壓：25kV靜態(tài)接觸力（可調(diào)節(jié)）：70N輸入壓縮空氣：4-10bar70 N接觸壓力下標(biāo)稱氣壓 ：3.5bar工作高度 ：940 - 2850mm重量：117kg升弓時(shí)間10s降弓時(shí)間6s1底架組裝 2.阻尼器 3.升弓裝置 4.下臂組裝5.弓裝配 6.下導(dǎo)桿 7.上臂組裝 8.上導(dǎo)桿圖5-1 受電弓結(jié)構(gòu)5. 受電弓分類雙臂式：雙臂式集電弓乃最傳統(tǒng)的集電弓，亦可稱“菱”形集電弓，因其形狀為菱形。但現(xiàn)因保養(yǎng)成本較高，加上故障時(shí)有扯斷電車線的風(fēng)險(xiǎn)，目前部分新出廠的鐵路車輛，已改用單臂式集電弓；亦有部分鐵路車輛（例如新干線300系列車）從原有的雙臂式集電弓，改造為單臂式集電弓。單臂式：除了雙臂式，其后亦有單臂式的集電弓，亦可稱為“之”（Z）（）字形的集電弓。此款集電弓的好處是比雙臂式集電弓噪音為低，故障時(shí)也較不易扯斷電車線，為目前較普遍的集電弓類型。而依據(jù)各鐵路車輛制造廠的設(shè)計(jì)方式不同，在集電弓的設(shè)計(jì)上會(huì)有些許差異。垂直式：除了上述兩款集電弓，還有某些集電弓是垂直式設(shè)計(jì)，亦可稱成“T”字形（亦叫作翼形）集電弓，其低風(fēng)阻的特性特別適合高速行駛，以減少行車時(shí)的噪音。所以此款集電弓主要用于高速鐵路車輛。但是由于成本較高，垂直式集電弓已經(jīng)沒有使用（日本新干線500系改造時(shí)由垂直式集電弓改為單臂式集電弓）。石津式：日本岡山電氣軌道的第六代社長(zhǎng)，石津龍輔1951年發(fā)明，又稱為“岡電式”、“岡軌式”。6. 受電弓的工作原理（1）升弓：壓縮空氣經(jīng)電空閥均勻進(jìn)入傳動(dòng)氣缸，氣缸活塞壓縮氣缸內(nèi)的降弓彈簧，此時(shí)升弓彈簧使下臂桿轉(zhuǎn)動(dòng)，抬起上框架和滑板，受電弓勻速上升，在接近接觸線時(shí)有一緩慢停滯，然后迅速接觸接觸線。（2）降弓：傳動(dòng)氣缸內(nèi)壓縮空氣經(jīng)受電弓緩沖閥迅速排向大氣，在降弓彈簧作用下，克服升弓彈簧的作用力，使受電弓迅速下降，脫離接觸網(wǎng)。7. 受流質(zhì)量負(fù)荷電流通過接觸線和受電弓滑板接觸面的流暢程度，它與滑板與接觸線間的接觸壓力、過渡電阻、接觸面積有關(guān)，取決于受電弓和接觸網(wǎng)之間的相互作用。 為保證牽引電流的順利流通，受電弓和接觸線之間必須有一定的接觸壓力。弓網(wǎng)實(shí)際接觸壓力由四部分組成：受電弓升弓系統(tǒng)施加于滑板，使之向上的垂直力為靜態(tài)接觸壓力（一般為70N或90N）；由于接觸懸掛本身存在彈性差異，接觸線在受電弓抬升作用下會(huì)產(chǎn)生不同程度的上升，從而使受電弓在運(yùn)行中產(chǎn)生上下振動(dòng)，使受電弓產(chǎn)生一個(gè)與其本身歸算質(zhì)量相關(guān)的上下交變的動(dòng)態(tài)接觸壓力；受電弓在運(yùn)行中受空氣流作用產(chǎn)生的一個(gè)隨速度增加而迅速增加的氣動(dòng)力；受電弓各關(guān)節(jié)在升降弓過程中產(chǎn)生的阻尼力。 弓網(wǎng)接觸壓力能直觀的反映受電弓滑板和接觸線間的接觸情況，它必須符合正態(tài)分布規(guī)律，在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。如果太小，會(huì)增加離線率；如果太大，會(huì)使滑板和接觸線間產(chǎn)生較大的機(jī)械磨耗。為保證受電弓具有可靠的受流質(zhì)量，應(yīng)盡量減小受電弓的歸算質(zhì)量，增加接觸懸掛的彈性均勻性?；宓馁|(zhì)量和機(jī)電性能對(duì)受流質(zhì)量影響很大。7.1. 靜態(tài)接觸壓力7.1.1. 額定靜態(tài)接觸壓力它是指在靜止?fàn)顟B(tài)下，受電弓弓頭滑板在工作高度范圍內(nèi)對(duì)接觸網(wǎng)導(dǎo)線的壓力。該值的大小，直接影響受流質(zhì)量。壓力值偏小，受流時(shí)離線率高，離線瞬間所產(chǎn)生的電弧，影響著正常的受流，而且使滑板和接觸網(wǎng)導(dǎo)線間的表面光滑度惡化，從而加劇摩擦偶件的磨損。此外，接觸壓力偏小，接觸電阻就大，在機(jī)車未運(yùn)動(dòng)時(shí)傳導(dǎo)較大電流，會(huì)在接觸網(wǎng)導(dǎo)線和滑板間產(chǎn)生高溫，從而損壞接觸導(dǎo)線或滑板。壓力值偏大，機(jī)械摩擦增大，磨損也隨之增加，影響接觸網(wǎng)導(dǎo)線和滑板的使用壽命。試驗(yàn)證明：靜態(tài)接觸壓力值70N是最佳值。并規(guī)定了壓力值的允許偏差為10N。7.1.2. 同高壓力差它是指受電弓弓頭在同一高度下，上升和下降時(shí)的靜態(tài)接觸壓力差。該值的大小，表征了受電弓各運(yùn)動(dòng)鉸接部分的摩擦力大小。由于摩擦力始終與運(yùn)動(dòng)方向相反，因此當(dāng)接觸網(wǎng)導(dǎo)線向下傾斜而要求弓頭滑板跟隨著下降時(shí)，該摩擦力使接觸壓力增加。同理，上升時(shí)接觸壓力小。所以為了減小摩擦力，在受電弓中的各鉸接部分均裝有滾動(dòng)軸承。TSG型受電弓規(guī)定同高壓力差不大于15N。7.1.3. 同向壓力差它是指在工作高度范圍內(nèi)，受電弓上升時(shí)和下降時(shí)的最大靜態(tài)接觸壓力差。該值的大小表征了受電弓的總體調(diào)整水平。TSG型受電弓規(guī)定該值不大于10N。7.2. 最高升弓高度它是指受電弓按其結(jié)構(gòu)所能升起的最高限度。通常該值小些，可以縮小受電弓的總體尺寸。但實(shí)際上，從弓頭高度為1900mm時(shí)的額定壓力到最高升弓高度時(shí)的零值壓力，是逐漸變化的，不可能突變，所以此變化過程所需要的高度是必不可少的。TSGI型受電弓最高升弓高度24