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地铁车辆受电弓

时间:2023-06-05 11:36:36
地铁车辆受电弓8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯
 

地铁车辆是城市轨道交通系统的重要组成部分,也是技术含量较高的机电设备。一般地铁车辆由多部分组成,如车体、受电弓、通风系统、制动系统、牵引系统、内装体统等等,而每一个构造又包含了千千万万个小零件。复杂,但融入了地铁研发人员的创造与智慧。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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电气化铁路的牵引动力是电力机车,机车本身不带能源,所需能源由电力牵引供电系统提供。牵引供电系统主要是指牵引变电所和接触网两大部分。变电所设在铁道附近,它将从发电厂经高压输电线送来的电流,送到铁路上空的接触网上。接触网是向电力机车直接输送电能的设备,是电气化铁路的动脉。我国电气化铁路的牵引供电制式从一开始就采用单相工频(50赫)25KV交流制。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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电力机车利用车顶的受电弓从接触网获得电能,牵引列车运行。因此,受电弓是电力机车从接触网接触导线上受取电流的一种受流装置它通过绝缘子安装在电力机车的车顶上,是一种铰接式的机械构件。当受电弓升起时,其滑板与接触网导线直接接触,从接触网导线上受取电流,并将其通过车顶母线传送至机车内部,供机车使用。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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全世界多数地铁均采用直流电作供电,不使用所需设备较复杂,车身和架空电缆也需要较高的交流电作供电。很多地铁系统为了减少隧道的建造成本,会使用第三轨供电而不采用高架电缆,以降低隧道钻掘的高度来节省建造成本。也有使用高架电缆的地铁,它们的高架电缆,一般也非常低矮,接近紧贴车顶,以减低隧道高度来节省建造成本。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯
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使用受电弓的地铁:如上海轨道交通、广州地铁(一号线、二号线、三号线、八号线)、深圳地铁(除龙岗线外)、南京地铁、成都地铁、沈阳地铁、东京地下铁(并非全部)、京都市营地下铁。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

受电弓类型8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

按结构形式分,受电弓分为双臂受电弓和单臂受电弓两种。双臂受电弓结构对称,侧向稳定性好,但结构复杂,调整困难。单臂受电弓结构简单,尺寸小,重量轻,调整容易,具有良好的动特性,高速时动态跟随性及受流特性较好,故而被现代电力机车广泛采用。

动作原理8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

电力机车上安装有两台受电弓,正常运行时一般只升后弓,前弓备用。

(1)升弓:压缩空气经电空阀均匀进入传动气缸,气缸活塞压缩气缸内的降弓弹簧,此时升弓弹簧使下臂杆转动,抬起上框架和滑板,受电弓匀速上升,在接近接触线时有一缓慢停滞,然后迅速接触接触线。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

(2)降弓:传动气缸内压缩空气经受电弓缓冲阀迅速排向大气,在降弓弹簧作用下,克服升弓弹簧的作用力,使受电弓迅速下降,脱离接触网。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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1、怎样检测受电弓?8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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图片流程具体实施步骤:8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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图片2、如何对受电弓故障车处理?8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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主要有三种处理:1、升不起弓的处理;2、受电弓绝缘子闪络的处理;3、机械部件损坏的处理。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯
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受电弓故障相关事件:深圳地铁停运六小时8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

2012年9月5日下午,深圳地铁龙华线发生因供电故障导致停运6个多小时的事故。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

事故原因是:9月5日下午13时37分,列车上行福田口岸方向至少年宫区间时,受电弓故障,将接触网承力索打断,接触网分段绝缘器断裂,受影响范围大约为150米,造成上梅林站-会展中心站上行区段整个接触网断电。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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举例:TSG3-630/25型单臂受电弓8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

目前,电力机车上采用有各种型号的受电弓,如SS1型、SS3B型机车采用的TSG1-600/25型受电弓,SS4改型机车采用的TSG1-630/25型和LV260-2型受电弓,SS6型机车上采用的TSG3-630/25型单臂受电弓,SS9型机车上采用的DSA-200型受电弓等。各型受电弓的某些零部件虽略有不同,但其基本结构有许多相似之处。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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这里以SS6型机车上8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

采用的TSG3-630/25型单臂受电弓为例8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

加以介绍8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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图片TSG3-630/25型单臂受电弓外形8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

TSG3-630/25型单臂受电弓由底架部分、铰链机构、弓头部分、传动机构和控制机构等组成,其基本结构如下图8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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图片TSG3-630/25型单臂受电弓结构简图8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

1-绝缘子;2-纵梁;3-推杆支座;4-调整螺栓;5-下臂杆;6-弧形调整板;8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

7-挂绳;8-升弓弹簧;9-弓头;10-弹簧盒;11-升弓弹簧调整杆;12-横梁;8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

13-转轴;14-阻尼器;15-上部框架;16-推杆;17-中间铰链座;18-平衡杆;8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

19-转臂;20-U形连杆;21-连杆绝缘子;22-传动气缸;23-缓冲阀。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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1、底架部分8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

底架部分是整个受电弓的基座部分。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

底架由纵梁2和横梁12组成,用型材组焊成“T”字形。作为受电弓的基础,通过三个绝缘子固定在机车顶盖上,因此整个受电弓具有耐受一定电压的电气性能。为了使受电弓不发生变形而影响其性能,要求刚性底架有一定的机械强度。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

纵梁2上组焊有推杆支座3,此外,底架上还装有两组升弓弹簧8,一套铰链机构和一副阻尼器14等部件。升弓弹簧由外圈和内圈两组弹簧套装而成,其一端与纵梁相连,另一端与下臂杆的底部相连。阻尼器用于有效地吸收机车高速运行时产生的冲击和振动,保证滑板与接触导线良好的接触,其一端与下臂杆铰链,另一端与推杆支座铰链。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

2、铰链机构8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

铰链机构是用来实现弓头升降运动的机构。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

它包括下臂杆5、上部框架15、推杆16、平衡杆18、中间铰链座17等。这些部件由无缝钢管组焊而成,通过铰链座铰链,各铰链处都装有滚动轴承,并采用金属软编织线进行短接,防止电流对轴承的电蚀。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

上部框架15其一端与弓头弹簧盒10的上铰链用螺栓连接,另一端借助于压板用螺栓装在中间铰链座17上。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

上部框架上还装有平衡杆18,其功能是保证弓头滑板面在受电弓整个工作高度范围内,始终保持水平状态。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

下臂杆5用无缝钢管组焊成“T”字形构件,在转轴13一端有两组升弓弹簧8,与升弓弹簧连接的挂绳7紧贴着弧形调整板6,这样受电弓在工作高度范围内,尽管升弓弹簧拉力有变化,但所产生的升弓转矩,足以维持弓头的接触压力基本不变。阻尼器14一端与下臂杆5铰链,另一端与推杆支座3铰链,当机车高速运行时,弓头滑板与接触导线跟随性更好。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

调节螺栓4的伸出量,便可改变弧形调整板6上的倾角,也就改变了压力特性的摆动趋向。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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3、弓头部分8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

弓头部分由滑板框架、羊角、滑板、弹簧盒、固体润滑剂等组成,如上面的结构简图重(c)所示。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

滑板框架用钢板压制后镀锌而成,羊角为铸铝件。羊角与滑板框架组装,连接成整个弓头外形。在滑板框架上装有两排粉末冶金滑板和两排固体润滑剂。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

滑板是直接与接触导线接触受流的部件,它是受电弓故障率较高的部件之一,最常见的故障是磨耗到限和拉槽。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

目前采用的滑板有碳滑板、钢滑板、铝包碳滑板、粉末冶金滑板等。其中,碳滑板较软,滑板自身磨耗较大,需经常更换,适用于铜接触导线;钢滑板较硬,对接触网磨耗较大,适用于钢铝接触导线;粉末冶金滑板的主要成分是铁、铜和润滑油,它有较好的自润滑性和一定的机械强度,电阻率也较小,与接触网导线接触受流性能良好,既能同时适用于铜接触导线和钢铝接触导线,又有助于减少因滑板损坏而造成的刮弓事故,是目前较为理想的滑板材料。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

SS8型电力机车上采用的TSG3-630/25型单臂受电弓使用的就是粉末冶金滑板,其初始厚度为10mm,磨损至3mm后必须更换。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

弹簧盒使弓头与铰链机构进行弹性连接,保证机车运行时,弓头能随着接触网导线高度和驰度的变化而作前后点头、上下动作,以便改善受流质量。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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4、传动机构8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

传动机构是用来传递力矩,实现对受电弓的升、降运动的控制,它与受电弓为电绝缘。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

传动机构由传动气缸22、连杆绝缘子21、U形连杆20、转臂19等组成。连杆绝缘子连接在传动气缸与U形连杆之间,U形连杆与转臂连接,转臂再与下臂杆转轴连接在一起。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

传动气缸是受电弓的动力装置,进气时升弓,排气时降弓,其缸体与水平面成15°仰角,安装在机车顶盖上。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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5、控制机构8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

控制机构实现对受电弓的升、降弓运动的控制。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

TSG3-630/25型受电弓的控制机构由缓冲阀和升弓电空阀组成,安装在机车内部,以便在机车内部调整升、降弓时间。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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缓冲阀结构示意图8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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1-缓冲阀排气口;2-快排阀快排口;3-快排阀活塞;4-气室;5-快排阀反力弹簧;8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

6-快排阀调节螺钉;7-节流阀调节螺钉;8、9-暗道;10-进气口;11-电空阀。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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缓冲阀实际上是一个流量控制阀,它借助改变通流管路的截面大小来调节气流量,满足受电弓升、降弓过程先快后慢的动作要求,减小对接触网和车顶的冲击和振动,避免降弓时的拉弧现象。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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它由快排阀和节流阀两部分组成,主要包括:气室4、快排阀活塞3、快排阀反力弹簧5、快排阀调节螺钉6、节流阀调节螺钉7、暗道8和9等部件。缓冲阀的进气口10与升弓电空阀下方的进气口相连,压缩空气经缓冲阀阀体内的小孔,通过不同截面的暗道,分别送入节流阀和快排阀。缓冲阀的排气口1与受电弓传动气缸的进风口相连。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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下图的(a)、(b)、(c)图分别表示了受电弓升弓、快速降弓、缓慢降弓的动作原理示意图。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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缓冲阀动作原理示意图8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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(a)升弓过程;(b)快速降弓过程;(c)缓慢降弓过程。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

升弓过程是压缩空气压缩降弓弹簧的过程,节流阀口的大小,直接控制着压缩空气进入传动气缸的快慢。当节流阀口调好后,升弓初始,降弓弹簧的压力最小,克服该力所需要的气压较小,节流阀口的进出气压差最大,此时传动气缸中活塞的移动较快,升弓迅速;随着弓头的逐渐上升,降弓弹簧的压力逐渐增大,克服该力所需要的气压也逐渐增大,因此,节流阀口的气压差逐渐减小,进入气缸的气流逐渐减慢,升弓的速度也逐渐减慢。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

这就实现了受电弓升弓时先快后慢的动作要求,减小了对接触网的冲击和振动。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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降弓时,电空阀失电,传动气缸内的压缩空气经节流阀、电空阀排向大气。降弓初始,传动气缸内气压较大,作用于快排阀上方的力大于快排阀下方弹簧所产生的力,快排阀阀口打开,传动气缸内的压缩空气通过快排阀阀口大量排向大气,使受电弓弓头迅速脱离接触网。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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随着传动气缸内气压的逐渐下降,在快排阀内弹簧作用下,快排阀阀口关闭,气缸内的残余气体从节流阀口徐徐排出,受电弓下降的速度减慢。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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这就保证了弓头迅速脱离接触网避免了拉弧现象,后变成缓慢下降,不会对受电弓底架和车顶产生有害冲击。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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缓冲阀的阀体上有两个成锥形的调节螺钉,如图缓冲阀结构示意图,上面的是降弓时间调节螺钉,下面的是升弓时间调节螺钉。顺时针旋转升弓时间调节螺钉时,节流阀阀口进风量减小,升弓时间延长;反之,则升弓时间缩短。同理,可以调整降弓时间。8m5东莞地铁族-东莞地铁_城际铁路_高铁资讯

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