токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства

Формула изобретения

Токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства, содержащий металлический каркас с размещенной в нем углесодержащей пластиной с контактной поверхностью, основанием, выполненным в виде ласточкина хвоста, контактирующим с металлическим каркасом, отличающийся тем, что контактная поверхность пластины выполнена дугообразной формы, радиусом 2 - 5 м и имеет заходную часть, угол наклона которой к основанию составляет 30 - 60^o.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к электротранспорту и может быть использовано в качестве токосъемных элементов электрического транспортного средства, например, на трамвае или электровозе.

Известна угольная вставка для железнодорожного пантографа, применяемая, в частности, в токоприемниках электроподвижного состава, которая представляет из себя прямоугольную пластину у основания которой выполнены выступы в форме "ласточкина хвоста". Контактная поверхность такой конструкции выполнена параллельно площади основания (А.С. 1397323 от 03.05.1988 г.).

Недостаток известной конструкции в том, что в процессе прохождения вставки по контактному проводу наблюдается износ контактной поверхности вследствие значительной концентрация динамических нагрузок по причине, связанной с формой выполнения контактной поверхности вставки: плоская рабочая поверхность.

Известна угольно-графитовая контактная вставка для токоприемников электроподвижного состава, содержащая корпус в виде трапецеидальной пластины с основанием и контактной поверхностью, основание выполнено в виде "ласточкина хвоста" и контактирует с корпусом (Цветметинформация, инф. лист Т-05952 от 28.03.1972 г.).

Недостатком указанной конструкции угольно-графитовой вставки является относительно быстрый износ средней части поверхности контакта вследствие высоких динамических нагрузок, возникающих в процессе эксплуатации из-за несовершенства конструкции.

Наиболее близким аналогом, выбранным в качестве прототипа, является углеродная вставка для пантографа, содержащая корпус в виде башмака с фланцами, плоским основанием и плоской контактной поверхностью, имеющая основание, выполненное в виде "ласточкина хвоста" и удерживаемая в корпусе (патент США 4578546, кл. B 60 L 5/20 "Вставка для токового силового пантографа" опубл. 25.03.1986 г.).

Недостатком указанной конструкции углеродной вставки является относительно быстрый износ средней части поверхности контакта вследствие высоких динамических нагрузок, действующих на плоскую поверхность контакта углеродной вставки, не имеющей к тому же угла наклона на заходной части контактной поверхности к основанию вставки. Кроме того, в конструкции применено достаточно сложное устройство регулирования прижима вставки пантографа к контактному проводу, что в реальных условиях работы электротранспорта не позволяет избежать механических повреждений из-за конструкции самой углеродной вставки. Такая конструкция ненадежна в эксплуатации и требует дополнительных материальных затрат.

Исследованиями установлено, что наибольшему износу в процессе эксплуатации подвергается центральная часть вставки. Вставка такой конструкции имеет одинаковую высоту по всей длине. Однако в процессе эксплуатации вставки средняя ее часть изнашивается в 3-5 раз быстрее, чем крайние. Кроме того, плоская поверхность контакта вставки в процессе работы испытывает значительные динамические нагрузки, способствующие быстрому износу и механическому разрушению вставки.

Задачей изобретения является повышение износостойкости контактной вставки за счет снижения динамических нагрузок при прохождении вставки по контактному проводу.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемый токосъемный элемент токоприемника электрического транспортного средства содержит металлический каркас с размещенной в нем токосъемной углеродсодержащей пластиной с контактной поверхностью, основанием, выполненным в виде "ласточкина хвоста", контактирующим с каркасом, отличающийся от известной конструкции тем, что контактная поверхность выполнена дугообразной формы радиусом 2,0-5,0 метров и имеет заходную часть, угол наклона которой к основанию пластины составляет 30-60 градусов.

Повышение износостойкости токосъемного элемента достигается тем, что контактная поверхность углеродсодержащей пластины выполнена дугообразной формы, радиусом от 2,0 до 5,0 метров, кроме того, контактная поверхность имеет заходную часть, угол наклона которой к основанию пластины составляет 30-60 градусов. Такая форма выполнения пластины приводит к значительному снижению величин динамических нагрузок, возникающих при прохождении указанного токосъемного элемента по контактному проводу, что приводит к повышению его износостойкости.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается тем, что контактная поверхность пластины выполнена дугообразной формы радиусом 2,0-5,0 метров, которая имеет заходную часть, угол наклона которой к основанию составляет 30-60 градусов. Таким образом токосъемный элемент соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и другими техническими решениями в данной области техники, не выявили в них указанную совокупность признаков изобретения, что позволило сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Токосъемный элемент токоприемника может быть использован в электрических транспортных средствах, в частности городском и железнодорожном транспорте, в том числе в электропоездах, локомотивах и трамваях, поэтому соответствует критерию изобретения "промышленная применимость".

Токосъемный элемент токоприемника транспортного средства, содержащий металлический каркас 1 (фиг. 1) с размещенной в нем углеродсодержащей пластиной 2 (фиг. 1) с контактной поверхностью 3 (фиг. 1) и плоским основанием 4 (фиг. 2), выполненным в виде "ласточкина хвоста" 5 (фиг. 2), контактирующим с металлическим каркасом 1.

Контактная поверхность 3 углеродсодержащей пластины выполнена дугообразной формы радиусом 2,0-5,0 метров, с заходной частью 6 (фиг. 2). Заходная часть 6 контактной поверхности 3 выполнена под углом 30-60 градусов к основанию пластины 4.

Токосъемный элемент работает следующим образом.

Углеродсодержащая пластина 2 (фиг. 1), расположенная в металлическом каркасе 1 (фиг. 2), укрепленная в нем с помощью основания 4 (фиг. 2), выполненного в виде "ласточкина хвоста" 5 (фиг. 2), для быстрого и надежного крепления пластины, скользит контактной поверхностью дугообразной формы 3 (фиг. 1) радиусом 2,0-5,0 метров по контактному проводу, передавая ток от провода к двигателю электрического агрегата.

При этом выполненная под углом 30-60 градусов к основанию 4 пластины 2 (фиг. 1) заходная часть 6 (фиг. 2) контактной поверхности дугообразной формы дополнительно снижает динамические нагрузки, действующие на элемент, величину износа и число поломок. Кроме того, контактная поверхность 3 (фиг. 1) углеродсодержащей пластины 2, выполненная дугообразной формы, за счет радиуса 2,0-5,0 метров позволяет увеличить толщину средней части токосъемного элемента 1 (фиг. 1) в 1,5 раза и, как следствие, увеличить пробег такой пластины в 1,5 раза.

В процессе работы на линии углеродсодержащая пластина 2, укрепленная в каркасе 1, движется перпендикулярно контактному проводу, скользя по нему, при этом пластина 2 испытывает значительные динамические нагрузки. Контактная поверхность 3 пластины, выполненная дугообразной формы радиусом 2,0-5,0 метров и заходная часть 6, выполненная под углом 30-60 градусов к основанию пластины 4, позволяют значительно снизить эти нагрузки. Разработанная конструкция токосъемного элемента токоприемника электрического транспортного средства позволяет повысить износостойкость за счет снижения динамических нагрузок и уменьшить в процессе работы искрообразование и подгары.

Пример 1 (предлагаемая конструкция) на основе углеродсодержащей композиции (патент N 1790201 от 29.07.1993 г.), состоящей из углеродного наполнителя и фенол-формальдегидного связующего, было изготовлено по десять токосъемных элементов каждого варианта с радиусом контактной поверхности равным 3,5 метра с различным углом наклона заходной части контактной поверхности к основанию.

Пластина выполнена с контактной поверхностью дугообразной формы, а заходная часть выполнена под углом 25-65 градусов к основанию (см. таблицу).

Пример 2 (по прототипу) изготовлено 10 вставок. Результаты испытания таких вставок в качестве трамвайного токосъема представлены в таблице.

Испытания вставок, изготовленных по прототипу и по изобретению предлагаемой проходили в сухую погоду на одно маршруте.

Испытания предлагаемой конструкции показали, что изменение радиуса контактной поверхности токосъемной углеродсодержащей пластины в пределах от 5,0 до 2,0 м значительно снижает величины динамических нагрузок, действующих на токосъемный элемент, и тем самым значительно снижает удельный износ вставок.

Указанные величины радиуса дают возможность повысить высоту рабочей зоны, снизить величины динамических нагрузок, действующих на токосъемный элемент, а следовательно, и увеличить срок службы трамвайной вставки до ее замены. Кроме того, выполнение контактной поверхности дугообразной формы способствует сглаживанию дефектов контактной сети. Выполнение радиуса контактной поверхности более 5,0 метров значительно увеличивает динамические нагрузки, действующие на вставку, радиус менее 2,0 метров хоть и позволяет дополнительно снизить динамические нагрузки, действующие на вставку, но усложняет конструкцию и не возможен к применению на существующих контактных сетях.

Как следует из таблицы, при применении пластины радиусом контактной поверхности 3,5 м, увеличилась толщина рабочей части, кроме того изготовление заходной части контактной поверхности под углом 30-60 градусов к основанию снижает величины динамических нагрузок, действующих на токосъемный элемент, что позволяет увеличить пробег на такой вставке в 1,5-2,0 раза.

Запредельные значения угла наклона заходной части контактной поверхности к основанию привели к износу материала токосъемного элемента и большему числу поломок (см. таблицу). Причем угол наклона заходной части к основанию более 60 градусов, как и угол менее 30 градусов приводит к значительному увеличению нагрузок, действующих на торцевую часть. При этом на пластинах, выполненных по прототипу, в процессе работы наблюдается более высокий износ, и они имеют микросколы.

Таким образом, выбранная конструкция токосъемного элемента токоприемника для электрического транспортного средства позволяет значительно снизить величины динамических нагрузок, а следовательно, и износ в процессе эксплуатации на электроподвижном составе, т.е. увеличить пробег токосъемного элемента токоприемника электрического транспортного средства.