一种城轨车辆受电弓的制作方法

本实用新型特别涉及一种城轨车辆受电弓。

背景技术：

广州地铁3号线刚性悬挂供电网线下120km/h地铁列车的稳定运行，推动了各大城市地铁项目供电网线都采用刚性悬挂结构，站间距的延长对120km/h地铁列车要求量越来越多。目前地铁项目使用的受电弓都沿用以往柔性悬挂供电网线条件下的受电弓，一般主要包括四连杆机构、气囊升弓装置、气路系统、弓头悬挂系统（板簧、拉簧或橡胶弹簧结构）、碳滑板和弓角，其中每个碳滑板的两端都连有用于延长其长度的弓角。气路系统给气囊升弓装置提供气源、气囊升弓给四连杆机构提供驱动力，转轴与四连杆机构支撑起的框架结构相连,转轴两端支撑起弓头悬挂系统,悬挂系统中的板簧、拉簧或是橡胶弹簧通过过渡原件与碳滑板和弓角相连。

由于刚性悬挂网线无法像柔性悬挂供电网线一样缓冲吸收弓网冲击力，导致受电弓框架结构出现了较严重的开裂问题及弓网动态受流燃弧的问题，具体体现在：

第一，由于板簧与碳滑板及弓角之间的连接需要用到过渡连接件，因而簧上质量较大，增加了弓头受到的冲击惯性力，不能保证碳滑板与供电网线的良好接触，受流稳定性差。

第二，弓头依靠平衡杆控制转轴转动角度以弓头转动自由度，使用过程中四连杆机构中的上框架和平衡杆均受到较大的使用应力，容易导致结构件开裂,且弓头转动过程中,平衡杆的作用会导致前后碳滑板受力不均,不能保证碳滑板与供电网线的贴合，受流稳定性差。

第三，由于弓头悬挂系统要通过过渡部件与碳滑板及弓角连接,因而会出现结构装配应力大，同时增加了簧上质量，降低了受流稳定性。

第四，由于四连杆机构中的下臂杆及上框架之间采用焊缝受力的方式，焊缝承力大，产品结构强度低，工作不可靠。

为更好的满足国内刚性悬挂供电网条件下对受电弓的要求，特别是120km/h地铁列车受流稳定性，需设计一款全新的受电弓结构，以承载刚性悬挂网对受电弓产生的冲击震动，提高受电弓的弓网动态受流稳定性。

技术实现要素：

现有的城轨车辆受电弓结构强度低、容易开裂、受流稳定性差。本实用新型的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种城轨车辆受电弓。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种城轨车辆受电弓，包括平衡杆、与平衡杆顶端相连的转轴、转轴一端的第一支撑件、转轴另一端的第二支撑件、第一碳滑板、第二碳滑板、第一碳滑板一端的第一弓角、第一碳滑板另一端的第二弓角、第二碳滑板一端的第三弓角、第二碳滑板另一端的第四弓角，其结构特点是还包括第一弹簧筒、第二弹簧筒、第三弹簧筒和第四弹簧筒，第一支撑架通过第一弹簧筒与第一弓角相连，第一支撑架通过第三弹簧筒和第三弓角相连，第二支撑架通过第二弹簧筒与第二弓角相连，第二支撑架通过第四弹簧筒与第四弓角相连。

采用四个刚度稳定可控的弹簧筒支撑碳滑板及弓角，较之于现有技术中的板簧、拉簧或橡胶弹簧，弹簧筒与碳滑板及弓角之间的连接无需依靠额外的过渡连接件，因而减轻了簧上质量，减小了弓头受到的冲击惯性力，能够更好地保证碳滑板与供电网线的接触，提高受流稳定性。同时，四个独立的弹簧筒悬挂结构减小了每个弹簧筒的悬挂刚度，使其能够更好的缓冲吸收刚性悬挂网线产生的冲击振动，减小受电弓框架结构的使用应力及应力变化幅值，提高结构件的使用寿命。

再者，由于四个弓角相互独立，没有采用连接件连接成整体，因而消除了结构装配应力，减轻受电弓弓头悬挂的簧上质量，提高弓网受流稳定性，同时提高了结构强度，避免了开裂问题，更换碳滑板时只需更换中间的碳滑板段，弓角无需更换，避免了整体式碳滑板每次需将弓角一起更换的问题，降低了材料的浪费及业主的使用成本。

进一步地，所述第一支撑件包括槽型架、连接块、第一支架和第二支架，所述连接块与转轴相连，第一支架的一端与槽型架相铰接，第一支架的另一端与连接块相铰接，第二支架的一端与槽型架相铰接，第二支架的另一端与连接块相铰接，第一弹簧筒和第三弹簧筒分位于槽型架的两端。

受电弓弓头悬挂具有独立的摇摆悬挂系统，使受电弓具有更佳的弓头转动自由度，更好的保证弓头碳滑板与供电网线的贴合度，保证受电弓动态受流稳定性。同时该结构解除了受电弓使用过程中平衡杆受力，更好的保护了受电弓上框架，减小使用应力，避免框架结构开裂问题。取消平衡杆受力，避免受电弓受流过程中碳滑板受到的平衡杆强拉力，消除了碳滑板偏磨问题，提高了碳滑板与网线的贴合面积及弓网动态受流稳定性。

作为一种优选方式，第二支撑件与第一支撑件的结构相同。

进一步地，还包括下臂杆以及上框架，所述下臂杆与上框架之间的管件连接采用穿管焊结构形式。

下臂杆及上框架采用穿管焊结构，避免了焊缝承力的结构设计，提高了结构强度及产品使用稳定性。

与现有技术相比，本实用新型能够承载刚性悬挂网对受电弓产生的冲击震动，动态受流稳定性好，工作可靠性高，成本低。

附图说明

图1为本发明一实施例的主视图。

图2为图1的左视图。

图3为图1的俯视图。

图4为第一支撑件的主视图。

图5为弓头的主视图。

其中，1为绝缘子组装，2为底架，3为拉杆，4为下臂杆，5为压力开关，6为上框架，7为平衡杆，8为阻尼器，9为气阀箱，10为弓头，11为气囊升弓装置，12为气路系统，13为转轴，14为第一支撑件，15为第二支撑件，16为第一碳滑板，17为第二碳滑板，18为第一弓角，19为第二弓角，20为第三弓角，21为第四弓角，22为槽型架，23为连接块，24为第一支架，25为第二支架，26为第一弹簧筒，27为第二弹簧筒，28为第三弹簧筒。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型的一实施例包括平衡杆7、与平衡杆7顶端相连的转轴13、转轴13一端的第一支撑件14、转轴13另一端的第二支撑件15、第一碳滑板16、第二碳滑板17、第一碳滑板16一端的第一弓角18、第一碳滑板16另一端的第二弓角19、第二碳滑板17一端的第三弓角20、第二碳滑板17另一端的第四弓角21，还包括第一弹簧筒26、第二弹簧筒27、第三弹簧筒28和第四弹簧筒，第一支撑架通过第一弹簧筒26与第一弓角18相连，第一支撑架通过第三弹簧筒28和第三弓角20相连，第二支撑架通过第二弹簧筒27与第二弓角19相连，第二支撑架通过第四弹簧筒与第四弓角21相连。第一支撑架、第二支撑架、四个弓角、四个弹簧筒等组成弓头10。

所述第一支撑件14包括槽型架22、连接块23、第一支架24和第二支架25，所述连接块23与转轴13相连，第一支架24的一端与槽型架22相铰接，第一支架24的另一端与连接块23相铰接，第二支架25的一端与槽型架22相铰接，第二支架25的另一端与连接块23相铰接，第一弹簧筒26和第三弹簧筒28分位于槽型架22的两端。

第二支撑件15与第一支撑件14的结构相同。

本实用新型还包括下臂杆4以及上框架6，所述下臂杆4与上框架6之间的管件连接采用穿管焊结构形式。

本实用新型还包括4个绝缘子组装1、两组四连杆机构（由底架2、上框架6、下臂杆4、拉杆3和平衡杆7组成）、压力开关5、阻尼器8、气阀箱9、气囊升弓装置11、气路系统12等。

本发明底架2由矩形钢管焊接而成，整体上为长方形“口”字形结构，底架2为受电弓的支撑结构，上面可用来安装绝缘子、下臂杆4、拉杆3、阻尼器8、气囊升弓装置11、气路系统12(含自动降弓装置)及主电路接口。

拉杆3采用铝棒加工的内螺纹结构，两端安装可调心的端环，作为四杆机构的闭环，其长短可微调，实现受电弓四连杆机构尺寸的调整，消除加工误差对受电弓四连杆机构的影响。

下臂杆4采用三段圆钢管焊接成“工字”型结构，中间的钢管直径较大，以实现两端直管的穿管焊结构，在下臂杆4两端直管中，安装有可调心的密封轴承，消除焊接形位公差导致的内摩擦力过大问题。

上框架6采用铝合金变径管及铝合金管焊接而成的“梯形”单臂式结构，以减轻受电弓的整体质量及归算质量。拉杆3采用铝合金棒加工，端环采用不锈钢加工并压装调心轴承组成，减少受电弓内摩擦力。平衡杆7采用钢管或铝合金管焊接而成。拉杆3和平衡杆7长度都可调节，可对受电弓的两个四连杆机构尺寸进行微调，从而获得更好的升降弓静态接触压力曲线及弓头10平面度，保证受电弓的受流稳定性。

平衡杆7采用钢管焊接而成，两端安装有活动关节轴承，其长度可调，轴承可调心，以消除加工误差对四连杆机构尺寸的影响。

受电弓铰链机构包括下臂杆4、拉杆3、上框架6、底架2和平衡杆7。下臂杆4、拉杆3的下端与底架2通过螺栓铰接；下臂杆4、拉杆3的上端与上框架6通过螺栓铰接；下臂杆4和平衡杆7的一端通过螺栓铰接；平衡杆7的另一端与安装于上框架6顶管中的弓头10转轴13通过螺栓铰接。整个铰链机构中，下臂杆4、拉杆3、上框架6、底架2组成一个平面四连杆升弓机构，下臂杆4、上框架6、及平衡杆7组成另一个平面四连杆机构，控制弓头10升弓过程中水平倾斜角度。

所述阻尼器8一端铰接在底架2上，一端铰接在下臂杆4的下端。当受电弓升弓时，阻尼器8被压缩，阻尼器8压缩过程中阻尼力很小，可以忽略不计，当受电弓降弓时，阻尼器8被拉伸，此时受电弓阻尼器8阻尼起作用，阻尼逐渐增大，在受电弓快要降至较低高度时，阻尼力达到峰值，起到降弓缓冲作用，之后又减少，使受电弓实现平稳降弓。因此受电弓降弓时表现为先快后慢，从而避免了快速降弓对车顶造成冲击。

在连接块23及槽型架22中预装转动轴承，之后用螺栓将两个支架的两端分别与连接块23及槽型架22的两段铰链在一起。装配好后，连接块23与槽型架22支架有一定的距离，如此可以实现槽型架22自由转动的摇摆结构型式。平衡杆7与固定连接块23的转轴13连接在一起，控制了转轴13的转动角度（即控制了弓头10的转动角度），但槽型架22的转动角度不受平衡杆7控制，如此碳滑板面自由转动的同时，避免了平衡杆7的受力，提高了受电弓结构件的使用稳定性。

分别将两个弹簧筒安装于槽型架22的两端，对称布置为四个弹簧筒。两个独立的铸铝弓角连接在一条碳滑板的两端，在铸造弓角中安装有转动轴承，然后通过螺栓使铸铝弓角与槽型架22上的两个弹簧筒连接，如此布置两组碳滑板。采用两组碳滑板独立控制结构，该结构更加简单，同时降低了弹簧筒的簧上质量，提高受电弓受流稳定性，避免了焊接结构弓头10结构件开裂问题，降低了受电弓碳滑板使用成本，提高了结构强度及材料的重复利用率。

所述气囊升弓装置11采用双囊式空气弹簧结构，提高受电弓升弓平稳性及受流稳定性，空气弹簧一端与底架2铰接，另一端通过螺栓、钢丝绳与下臂杆4上的调整板连接。

受电弓通过四个绝缘子组件安装在地铁或轻轨车辆上，在双囊式空气弹簧充气升弓工作时，与供电网线网接触并集取电流，给车辆供电。其中绝缘子采用硅橡胶材料，底架2的四个绝缘子支架都开有圆孔，D型球面垫圈放在四个绝缘子上表面，通过四个螺栓将受电弓与支持绝缘子连接，从而使受电弓与车顶绝缘隔离。D型球面垫圈可以较好的消除车顶及受电弓上绝缘子安装面的不平整导致的安装内应力，提高绝缘子使用稳定性。采用高绝缘性能及强度更高的硅橡胶绝缘子，避免了受电弓使用过程中绝缘子开裂问题，同时能够更好的适应国内重污染的使用环境要求。

所述气阀箱9主要由气动元件组成，以调整机车供风气压值，保证受电弓具有稳定的弓网接触压力，控制机车供风流量及受电弓降弓时气流量，以控制受电弓升降弓时间，并设有安全阀，以保证升弓气囊的使用安全，气阀箱9通过螺栓与受电弓底架2连接。

所述自动降弓装置主要由快排阀等气动元件、气管及接头组成，安装于底架2上，并通过气管将双囊式空气弹簧与碳滑板气道并联起来，以保证出现弓网事故时受电弓能够自动降弓。

所示压力开关5安装于车体内，通过绝缘软管将ADD自动降弓装置上的气压引入压力开关5，在ADD气路中的气压值达到压力开关5开断设定值时，压力开关5给出受电弓升弓到位或开始降弓信号，能够更加有效的避免恶性弓网事故的发生。

本实用新型受电弓能够更好地满足120km/h列车运行速度下从刚性悬挂供电网线上稳定集取电流的要求，为列车稳定运行提供有力保障。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。