三自由度混联式受电弓的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电力动车或机车运行的电气设备领域，特别涉及一种空间三个自由度方向均能减振的三自由度混联式受电弓。
【背景技术】
[0002]受电弓也称集电弓，是电力机车从接触网受取电能的电气设备，安装在车顶上。受电弓作为电机车的关键部件之一，对车辆的高速安全稳定运行起着关键作用。在高速列车行车中，对于受电弓与接触网之间的平顺度要求非常高，稍有差错，就容易发生故障。尤其是在动车组和地铁列车的运行中，要依靠受电弓从接触网中获取电力，驱动机车前进，一旦两者脱离，机车就会断电并失去控制，甚至有可能导致列车脱轨。
[0003]目前电机车所使用的受电弓可分为双臂式，单臂式，垂直式和石津式四大类。其中，双臂式受电弓亦称“菱”形受电弓，但现因保养成本较高，加上故障时有扯断电车线的风险，目前部分新出厂的铁路车辆，已改用单臂式受电弓；亦有部分铁路车辆(例如新干线300系列车)从原有的双臂式受电弓，改造为单臂式受电弓。用的最多的是“之”(Z)(<)字形的受电弓，其优点是比双臂式受电弓噪音较低，故障时也较不易扯断电车线，为目前较普遍的受电弓类型。垂直式受电弓亦称“T”字形(亦叫作翼形)受电弓，其低风阻的特性较适合高速行驶，以减少行车时的噪音，主要用于高速铁路车辆。但是由于成本较高，垂直式受电弓已经没有使用(日本新干线500系改造时由垂直式受电弓改为单臂式受电弓)。石津式受电弓是由日本R山电气轨道的第六代社长、石津龙辅于1951年发明的，又称为电式”、“冈轨式”。除双臂式外，其它结构的受电弓都采用串联式结构。
[0004]电气化铁路停电、停运事故中弓网事故占总事故的80%左右，每年由于弓网事故造成的经济损失计算是相当可观的。目前使用的受电弓造成的弓刮网或网刮弓的事故比较严重。表现为，轻则刮断一根吊铉和打掉受电弓接触板条，重则刮断接触网导线、承力索，支柱倾倒，机车受电弓完全毁坏，接触网停电，中断行车等。所有这些事故若发生在一些特殊地域环境条件下，将会给抢修带来很多困难和危险。近年来，针对弓网事故，虽然从受电弓到接触网都不同程度地作了改善，从管理上提高设备技术性能，弓网事故有一定下降，但由于受电弓结构上的固有缺限，并未从根本上解决上述问题。
[0005]电机车的受电弓与接触线的受流质量主要取决于受电弓和接触网之间的相互作用。为保证牵引电流的顺利流通，受电弓和接触线之间必须有一定的接触压力。弓网接触压力如果太小，会增加离线率;如果太大，会使滑板和接触线间产生较大的机械磨耗。弓网实际接触压力由四部分组成:受电弓升弓装置施加于滑板，使之向上的垂直力为静态接触压力；由于接触悬挂本身存在弹性差异，接触线在受电弓抬升作用下会产生不同程度的上升，从而使受电弓在运行中产生上下振动，使受电弓产生一个与其本身归算质量相关的上下交变的动态接触压力;受电弓在运行中受空气流作用产生的一个随速度增加而迅速增加的气动力；受电弓各关节在升降弓过程中产生的阻尼力。此外，电机车在运行过程中如遇侧风，还会对受电弓产生较大的侧向力。
[0006]传统受电弓受固有结构形式的限制，弓头以垂直方向的运动为主，仅在垂直方向上设置预紧力和用于减振的缓冲装置，而在其它方向上没有减振装置。此外，现有受电弓没有设置弓头分离装置，在发生弓网相刮时，弓头上的刮板无法脱开，这容易导致弓网相刮事故。现有的受电弓不仅结构稳定性差，而且很少考虑侧向受力和弓网相刮时的保护措施，存在一定的安全隐患。
[0007]针对现有受电弓运动自由度和减振性能不足等方面的问题，现有专利文献也提出了一些解决方案，如申请号为201410409208.9的中国专利公开了一种三自由度混联减振受电弓，包括固定在底座上的电驱传动系统，以及弓头，还包括横向减振器、并联支撑架和纵向减振器，在底座上设有四个横向减振器，在并联支撑架的顶部设有四个纵向减振器，弓头上设有分离器，能实现空间三个自由度方向的承载与减振，还可避免脱弓和刮网等安全事故的发生，提高受电弓的结构稳定性和对接触网的适应性，但其结构过于复杂，控制不便，成本较高；申请号为201410409246.4的中国专利公开了一种基于双并联机构的三自由度混联受电弓，包括底座、双并联支撑架、纵向减振器、安全销轴、滑板支柱和滑板，在中连板上设有两组纵向减振器，在导向支架与滑板之间设有安全销轴，该发明能实现空间三个自由度方向的承载与减振，对接触网的适应性较好，但其对制造精度要求较高，且控制不便，成本较高。
[0008]本实用新型涉及的一种采用混联机构作为受电弓滑板的支撑与升降装置，使弓头滑板的具有空间两个移动一个独立转动共三个运动自由度，并在上述三个自由度方向上具有减振功能，而且具有快速升弓、快速脱网的优点，能克服现有受电弓存在的技术缺陷。
【发明内容】
[0009]本实用新型的目的是针对现有受电弓技术的不足，提供一种在空间三个方向上均能减振的三自由度混联式受电弓。本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。
[0010]—种三自由度混联式受电弓，包括底座和弓头滑板，还包括并联升弓机构和弓头减振器。其中，在所述的底座下方的四个角上设有支撑绝缘子;所述的并联升弓机构的底部安装在底座上;所述的弓头减振器有四组，且对称固定在并联升弓机构的顶部，用于实现受电弓的纵向减振;所述的弓头滑板通过安全螺钉固定在弓头减振器的顶部。
[0011]所述的并联升弓机构主要用于支撑弓头减振器和弓头滑板，并实现弓头滑板的升降和触网、脱网功能。所述的并联升弓机构包括前升弓支链、后升弓支链、快速作用气缸和中连板。其中，所述的前升弓支链、后升弓支链的结构完全相同，且对称布置在底座与中连板之间；所述的前升弓支链的下端与底座通过第一转动副相连接，前升弓支链的上端与中连板通过第四转动副相连接;所述的后升弓支链的下端与底座通过第五转动副相连接，后升弓支链的上端与中连板通过第八转动副相连接;所述的快速作用气缸位于中连板的正下方，用于实现弓头滑板的快速升降与快速触网、脱网功能，所述的快速作用气缸的前端与前升弓支链通过第九转动副相连接，所述的快速作用气缸的后端与后升弓支链通过第十转动副相连接;所述的中连板位于前升弓支链、后升弓支链的顶部，用于连接前升弓支链、后升弓支链，以及安装弓头减振器，且在所述的中连板上设有方形工艺孔。
[0012]所述的前升弓支链包括前支撑耳座、前伸缩气缸、前同步轴、前气缸连杆、前减振弹簧和前顶连杆。其中，所述的前支撑耳座、前伸缩气缸和前顶连杆的数量均为二，所述的前减振弹簧的数量为四；所述的前支撑耳座通过螺钉与底座相固连;所述的前伸缩气缸的下端与前支撑耳座通过第一转动副相连接，所述的前伸缩气缸的上端与前同步轴通过第二转动副相连接;所述的前气缸连杆位于两个前伸缩气缸之间，且与前伸缩气缸固连;所述的前减振弹簧套在前同步轴上，且对称布置在前伸缩气缸的上端两侧;所述的前顶连杆的下端与前同步轴通过第三转动副相连接，前顶连杆的上端与中连板通过第四转动副相连接；在两根前顶连杆之间设有前加强钢索。
[0013]所述的后升弓支链包括后支撑耳座、后伸缩气缸、后冋步轴、后气缸连杆、后减振弹簧和后顶连杆，所述的后支撑耳座、后伸缩气缸和后顶连杆的数量均为二，所述的后减振弹簧的数量为四；所述的后支撑耳座通过螺钉与底座相固连;所述的后伸缩气缸的下端与后支撑耳座通过第五转动副相连接，所述的后伸缩气缸的上端与后同步轴通过第六转动副相连接;所述的后气缸连杆位于两个后伸缩气缸之间，且与后伸缩气缸固连;所述的后减振弹簧套在后同步轴上，且对称布置在后伸缩气缸的上端两侧;所述的后顶连杆的下端与后同步轴通过第七转动副相连接，后顶连杆的上端与中连板通过第八转动副相连接;在两根后顶连杆之间设有后加强钢索。
[0014]所述的快速作用气缸的前端与前气缸连杆通过第九转动副相连接，快速作用气缸的后端与后气缸连杆通过第十转动副相连接。
[0015]所述的前伸缩气缸、后伸缩气缸采用两级或三级伸缩气缸，主要用于实现并联升弓机构的垂直升降以及在垂直方向上的减振功能;所述的快速作用气缸采用双作用气缸，主要用于实现弓头滑板与接触网之间的快速接触与分离。
[0016]所述的并联升弓机构中的第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副、第六转动副、第七转动副、第八转