Конструкции токоприемников

Токоприемниками согласно стандарту называют тяговые электри­ческие аппараты, предназначенные для создания электрического кон­такта электрооборудования подвижного состава с контактной сетью. Конструкция токоприемника должна обеспечивать съем тока задан­ного значения при максимальной скорости движения, на которую рас­считан электроподвижной состав.

На советских и зарубежных электрифицированных железных доро­гах эксплуатируются токоприемники разнообразных конструкций. Объясняется это тем, что электрификация железных дорог осуществ­ляется как на постоянном, так и на переменном токе, а применяемый электроподвижной состав имеет различную мощность и конструкцион­ную скорость. Наибольшее распространение получили пантографные токоприемники (пантографа).

В Советском Союзе на электровозах и электросекциях перемен­ного тока установлены токоприемники ТЛ-13У. На электровозах по­стоянного тока наибольшее применение получили токоприемники П-3, П-5 и ЮРР, на электросекциях постоянного тока — ТЛ-13У или ТЛ-13М, используют также токоприемники П-І и ДЖ-5. Токоприемни­ки ТЛ-13У и ТЛ-14М (рис. Ї35) различаются только типами полоза (соответственно с угольными вставками и металлокерамическими пла­стинами). За рубежом имеются токоприемники с незамкнутой (асим­метричной) системой подвижных рам, а также с перекрещивающимися нижними рамами.

Токоприемники представляют собой сложные пространственные ме­ханизмы, состоящие из системы различных рычагов и легких рам, шарнирно соединенных между собой и обеспечивающих перемещение по­лозов по вертикали. Полозы закрепляют на рамах с помощью кареток, обеспечивающих необходимое подрессоривание полозом, а также их угловое перемещение относительно верхнего шарнира рам токоприем­ника. Подъемно-опускающие механизмы токоприемников (рис. 136). состоят из подъемных / и опускающих 2 пружин, пневматического ци­линдра 3 и системы рычагов 4 пневматического привода. Опускающие пружины могут быть размещены внутри пневматического цилиндра (рис. 136, а, б) или выполнены в виде наружных пружин (рис. 136, в). С целью уменьшения массы пневматического цилиндра его выполняют ступенчатым: больший диаметр имеет та часть, в которой перемещает­ся поршень, меньший — где расположена пружина.

Токоприемники, имеющие подъемно-опускающие механизмы, пока­занные на рис. 136, работают следующим образом. Когда давление воз-

-209-

духа в пневматическом ци­линдре равно атмосферному и опускающая пружина разжата, токоприемник находится в опущенном положении.

Для подъема токоприем­ника в цилиндр через редук­ционное устройство (клапан) подавай! сжатый воздух, ко­торый, перемещая поршень н связанную? ним систему ры­чагов, сживает опускающие пружины, (пружину). При этом подъемные пружины, находившихся в растянутом со­стоянии, сокращаются и под­нимают, нижние и верхние рамы токоприемника, вслед­ствие чего, его полозы прижи­маются к контактному прово­ду. Для опускания токоприемника выпускают сжатый воздух из ци­линдра, опускающие пружины разжимаются и через систему рычагов передают усилия на рамы токоприемника; при этом подъемные пру­жины растягиваются, а вся подвижная система токоприемника.воз­вращается в начальное положение.

Редукционные клапаны в пневматических цилиндрах токоприемни­ков предназначены для автоматического изменения скорости вертикального перемещения полоза при подъеме, и опускании токоприем­ника.

Они обеспечивают быстрый начальный подъем опущенного токоприемиика, а затем медленное его приближение к контактному прово­ду, чтобы полоз коснулся контактного провода без, удара, При опу­скании токоприемника полоз, наоборот, быстро отрывается от кон­тактного провода, а затем спокойно опускается вниз. Такие режимы

-210-

достигаются автоматическим регулированием. Скорости подачи сжа­того воздуха в цилиндр и выпуска его в атмосферу. Время подъема токоприемника из сложенного положения до максимальной рабочей высоты при номинальном давлении сжатого воздуха должно состав­лять 7—10 с, а время опускания — 3,5—6 с.

Постоянный контакт полоза токоприемника с проводом в случае изменения его высоты обеспечивается при движении электроподвиж­ного состава перемещением подвижной системы токоприемника н ра­ботой только его подъемных пружин.

Каретки токоприемников (рис. 137) предназначены для улучшения качества токосъема при проходе «жестких» точек (мест с резким умень­шением эластичности контактного провода или наличием на нем со­средоточенных масс — зажимов и др.) и струновых пролетов цепной контактной подвески, в которых- контактный провод имеет неодинако­вую 'эластичность. В эти моменты полозы вертикально перемеща­ются благодаря кареткам, т. е. с контактным проводом взаимодей­ствует не весь токоприемник, а только его верхний узел, имеющий не­большую массу. Это уменьшает динамическую составляющую нажа­тий токоприемника на контактный провод, что обеспечивает лучшее ка­чество токосъема, особенно при высоких скоростях движения электрО¹-поездов. В двух полезных токоприемниках каретки обеспечивают так­же равномерное нажатие между полозами.

'•'Качественный токосъем токоприемниками при более высоких ско­ростях движения обеспечивают демпфированием их рам, а в некоторых случаях — и полозов. Демпфирование рам осуществляют с помощью телескопических гидравлических демпферов.

Элементы токоприемника перемещаются вертикально при его дви­жении вдоль контактной подвески в результате неодинаковой эластич­ности контактного провода в струновых пролетах, неодинаковой эластичности цепных подвесок в середине пролета и у опор, местных: изменений высоты подвеса контактного провода над верхом головок рельсов у малогабаритных искусственных сооружений, на станциях и т. п.

Неодинаковая эластичность контактного провода в струновых пролетах вызывает вертикальные колебания полоза токоприемника с амплитудой 0,03—0,04 м и длиной волны 5—10 м, а в середине пролета

-211-

и у опор — с амплитудой 0,2—0,3 м при длине волны 50—80 м. Мест­ные изменения высоты подвеса контактного провода у искусственных сооружений и на станциях (выполняемые с постепенным уклоном кон­тактного провода, например 0,002) вызывают значительные вертикаль­ные перемещения полоза токоприемника, достигающие 1,2—1,5 м. Таким образом, на большей части линии полоз токоприемника совершает вертикальные перемещения с амплитудой до 0,35 м и только на ко­ротких участках пути — значительные вертикальные перемещения, постигающие 1,5 м. Этим обстоятельством пользуются при разработке конструкций токоприемников для высоких скоростей движения.

Чтобы обеспечить большой рабочий ход (1,5—2 м) и качественный токосъем при высоких скоростях движения, токоприемники выполня­ют сдвоенными (двухступенчатыми), т. е. из двух расположенных од­на над другой подвижных систем (рис. 138). Верхняя подвижная си­стема с рабочим ходом 0,4—0,5 м и небольшой массой взаимодействует контактной подвеской по высоте в пределах разности отжатий кон­тактного провода в середине пролета и у опор; обе подвижные системы токоприемника взаимодействуют с контактной подвеской на участках со значительным изменением высоты подвеса контактного провода над уровнем головок рельсов.

Одной из разновидностей таких токоприемников является токоприемник Сп-6М (рис. 138, а). Он состоит из двух подвижных систем; нижней в виде параллелограмма / и верхней 2 в виде пятизвенника При небольших изменениях высоты контактного провода ± 0,3 м с ним взаимодействует только верхняя система, имеющая небольшую массу 24,5 кг, нижняя система при этом остается неподвижной. При значительных изменениях высоты контактного провода вступает в ра-

-212-

боту и нижняя система токоприемника. Достигается это автоматиче­ски с помощью пневматической связи между верхней Ч нижней под­вижными системами. Токоприемник Сп-бМ имеет следующие характе­ристики: допустимый длительный ток при движении 1650 А, рабочий ход 2,15 м, ширина полоза 440 мм, масса полоза 15 кг, приведенная масса токоприемника 24,5 кг.

В верхней и нижней системах токоприемника установлены двух­сторонние (симметричные) гидравлические демпферы.

Во Франции для скоростей до 400 км/ч создан сдвоенный токопри­емник (рис, 138, б). Функцию нижней подвижной системы в нем вы­полняет упрощенная рама токоприемника AM с демпферами, а верхней подвижной системы — небольшой асимметричный токоприемник AM с рабочим ходом 0,4, его масса равна 14 кг. Нижняя система, так же как и токоприемника Сп-бМ, вступает в работу только при значительных изменениях высоты контактного провода над уровнем головок рельсов. Такая работа токоприемника достигается соответствующим демпфиро­ванием нижней и верхней подвижных систем токоприемника гидравли­ческими амортизаторами.

Для линий, рассчитанных на скорость движения поезов 250— 350 км/ч, рабочий диапазон высоты подвеса контактного провода над уровнем верха головок рельсов принимают равным не более 0,5— 0,55 мм. Это позволяет использовать легкие малогабаритные токо­приемники с небольшим рабочим ходом (не более 0,85 м).

Дата добавления: 2015-09-03