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1、论SS4改与SS7E电力机车受电弓比较学 生 姓 名： 学 号： 专 业 班 级： 指 导 教 师： 西安铁路职业技术学院毕业设计（论文）摘 要 本文主要阐述SS4改SS7E型电力机车受电弓特性及常见故障处理。为了取得良好的受流效果，高速列车在低速一元弓和二元弓基础上，发展为目前的三元弓，即在二元弓基础上进一步将弓头分为滑板和滑板座，其间设置了支撑弹簧，使受电弓成为三质点。这些受电弓包括德国在ICE3型高速列车上使用的DSA-350SEK型，法国TGV-A型高速列车上使用的GPU型，以及在AGV高速列车上将使用CX型。各型高速列车不论具体结构及设备如何，其关键技术是一致的，可以列出如下十大技术
2、领域。一、交流传动技术；二、复合制动技术；三、高性能转向架技术；四、轻量化技术；五、外型的空气动力学设计技术；六、的控制、监测和诊断技术；七、车间密接式连接技术；八、车厢密封减噪及集便排污技术；九、倾摆式车体技术；十、受电弓技术。通过上述阐述更加深刻的掌握电力机车受电弓特性及常见故障处理。关键词：受电弓；受流特性；弓网故障- I -目 录摘 要I引 言11 SS 4改电力机车受电弓21.1构造21.2 TSG1630/25型受电弓主要技术参数21.3 电力机车受电弓结构分析31.3.1机构31.3.2框架41.3.3气缸传动机构51.4单臂受电弓动作原理61.4.1升弓过程61.4.2降弓过程
3、62 DSA200型单臂受电弓82.1 DSA200型单臂受电弓结构82.2 主要参数112.3 受电弓试验与调整132.3.1 受电弓调整试验应在受电弓安装后进行132.3.2 静态压力特性调整142.3.3 升降弓时间调整152.4 自动降弓装置ADD的调试152.5 维护153弓网故障快速自动降弓装置173.1 弓网故障快速自动降弓装置的功能及特点173.1.1 “自动降弓装置”的主要功能173.1.2 “自动降弓装置”的特点173.2 工作原理173.2.1 关闭“自动降弓装置”173.2.2 开启“自动降弓装置”183.2.3 自动降弓过程183.3 试验方法183.3.1 关闭“自
4、动降弓装置”183.3.2 开启“自动降弓装置”183.3.3 模拟“自动降弓”试验183.4 主要技术参数193.5 日常维护193.6 常见故障及处理193.7 受电弓技术193.7.1 高速列车受电弓的发展193.7.2 受电弓主要技术特性203.7.3 弓网关系进一步优化204 集体运输技术214.1 受电弓和碳滑板214.2 接地回流装置214.3 用于牵引场合的碳刷及刷架224.4 SCHUNK测量系统23结 论24致 谢25参 考 文 献26- III -论SS4改与SS7型电力机车受电弓比较引 言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
5、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。受电弓靠滑动接触而受流，是电力机车与固定供电装置之间的连接环节，其性能的优劣直接影响到电力机车工作的可靠性。随着电力机车运行速度的不断提高，对其受流性能也提出了越来越高的要求。受电弓是通过与固定导线的滑动接触而受流的，滑板的质量是影响受流质量的关键因素之一优质滑板应满足以下的要求： 力学性能好，能承受一定的冲击载荷；摩擦系数低，对接触导线及滑板自身磨耗小；电阻率低，耐弧性强；质轻。运行
6、中要求受电弓动作轻巧、平稳、动态稳定性好。为改善受电弓的动态特性，达到良好的跟随性，减少离线和拉弧，现在很多国家都在试验开发主动控制受电弓。所谓的主动控制受电弓就是在单臂受电弓模型的滑板下加装力传感器、加速传感器和一个响应接触线高度变化和振动的执行器，底座上安装一个用于升降弓以及适应进出站线及隧道等接触线高度变化的执行器，将测得的弓网间的接触力反馈回控制系统去驱动执行机构，以调节接触压力，加速度传感器作为校正。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。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
7、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。本文将主要介绍SS7E电力机车上采用的DSA200型受电弓与SS4电力机车上采用的TSG1-630/25型受电弓。1 SS4改电力机车受电弓图1.1单臂受电弓1.1构造受电弓可分单臂弓和双臂弓两种，均由集电头、上框架、下臂杆（双臂弓用下框架）、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。近来多采用单臂弓（见图1.1）。1.2 TSG1630/25型受电弓主要技术参数 SS4改型电力机车采用的TSG1630/25型；另一类属于气囊式的，如SS7E型电力机车上采用的DSA200型单臂受电
8、弓1。1. 主要技术参数对比TSG1630/25型受电弓的主要技术参数如下；名称 单臂受电弓型号TSG1额定电压25kV额定电流630A工作范围内静态接触压力(7010)N升弓时间（气压为500kPa时，落弓至最大工作高度）8s降弓时间（气压为500kPa时，最大工作高度至落弓位）7s额定工作气压500kPa最小工作气压375 kPa2.3 公式的格式说明最大工作高度1900mm最小工作高度400mm最大升弓高度2400mm滑板单向运动（上升或下降）时，不同高度处静态接触压力差15N受电弓质量（包括支持绝缘子和传动气缸）256kg折叠高度411mm1.3 电力机车受电弓结构分析 TSG1630
9、/25型受电弓主要由滑板机构、框架和气缸传动机构三部分组成。其结构如图1.2所示。 图1.2 TSG1受电弓结构图1滑板弓头；2弓头支承装置；3平衡杆；4上框架；5推杆；6下臂杆；7缓冲阀；8传动风缸；9活塞；10降弓弹簧；11拉杆绝缘子;12滑环；13扇形板；14拐臂；15转轴；16升弓弹簧；17底架：18升弓弹簧调整螺母;19支持绝缘子；20铰链座1.3.1机构滑板机构主要由滑板及支架组成。滑板的主体组成由铝板压制而成，在一定的强度下用吕可减轻其重量。上面有两排宽25mm的接触板，用压板固定，如图1.3所示。采用碳质接触板，可减少接触网导线的磨损，但导线性能较差，且接触板的磨损会较大；采用
10、粉末冶金接触板，可改善导电性能，延长接触板的使用寿命。滑板的直线长度为1200mm且两端处制成弯角形，这是为了防止接触网分叉处接触网导线进入滑板底而造成刮弓事故。为使接触板磨耗均匀，接触网导线与轨距中心线成“之”字形布置。图1.3 滑板1 压板；2接触板；3压板；4铝滑板滑板是通过支架装在上部框架上。支架的结构如图1.4所示。支架由薄钢板制成，内装有小型圆柱螺旋弹簧，使整个滑板在机车运行时随接触网导线驰度的变化而作前后、上下的摆动，以改善受流状况2。图1.4 支架1托架；2横架；3拉杆;4弹簧；5基架1.3.2框架整个框架由上部框架、下臂杆、上臂杆、推杆和底架组成。底架17是由槽钢和球墨铸铁的
11、支架装配而成，并通过三个支持绝缘子安装在机车顶盖上。受电弓的受流运动部件都装在底架上。下臂杆6的转轴由无缝钢管构成，装在底架上。转轴15上焊着两块扇形板13，扇形板上各装有4个调整螺栓，通过调整螺栓的高度可以调整滑板在不同高度时的静态接触压力。下臂杆通过中间铰链座20与上框架4和推杆5相连，中间铰链座为铸铁件3。上框架4由32mm1.5mm的薄壁无缝钢管组焊而成。推杆5由34mm4mm无缝钢管构成，两端分别用正反扣螺扣与推杆铰链座连接，这样可以方便的调整落弓位和最大升弓高度。推杆5与弓头1之间装有19mm1mm无缝钢管制成的平衡杆3，其功能是使弓头滑板在整个工作高度范围内基本处于水平状态，这是
12、单臂受电弓特有的部件。1.3.3气缸传动机构整个传动机构由缓冲阀、传动风缸、连杆、滑环及升降弹簧组成。缓冲阀的结构如图1.5所示。阀体与两个阀座配合形成中心通道，在两个阀座上各开有一槽口，通道中间有一钢球。当电空阀控制的压缩空气进入缓冲阀时，开始经中心通道直接进入传动风缸。因此，这时进入传动风缸的风量既大且快，在此气流推动下当钢球与对应阀座接触后，中心通道被堵塞，压缩空气只能经阀座的槽口进入传动风缸，受到了限制。排风时，由于钢球的运动，传动风缸的压缩空气开始经由中心通道大量排出，当钢球与对应的阀座接触后，又只能经槽口缓慢排出。改变进气阀座和排气阀座的豁口尺寸，即可调整升弓和降弓的时间。传动风缸
13、8单独安装在机车顶盖上，通过拉杆绝缘子11和滑环12与下臂杆6的转轴进行力的传递，在传动风缸中安装了2个长度不等的降弓弹簧10.升弓弹簧有两个，一端用螺杆固定于底架上，另一端经扇形板螺栓固定于转轴上。调整螺杆的长度，可以起改变弹簧张力的作用4。图1.5 缓冲阀1排气阀座；2阀体；3钢球；4进气阀座1.4单臂受电弓动作原理单臂受电弓的连杆机构是由两个四连杆机构组成。下部四连杆机构由下臂杆6、铰链座5、推杆7及底架8组成。其作用是当角度变化时，使滑板上升和下降并保持其运动轨迹基本为一铅垂线。上部四连杆机构由固定在铰链座上的上部框架4与推杆铰接的平衡杆3和支架2组成。其作用是使滑板在整个运动高度保持
14、水平状态。1.4.1升弓过程升弓时，司机操纵受电弓按键开关，控制受电弓的电空阀使气路导通。压缩空气通过缓冲阀7进入传动风缸8，活塞9克服降弓弹簧10的压力向右移动，通过气缸盖上的杠杆支点，使拉杆绝缘子向左移动，同样通过杠杆支点的作用，使滑环12右移，此时拐臂14不受滑环12的约束，下臂杆6便在升弓弹簧的作用下，作顺时针转动。此时，中间铰链座20在推杆5的推动下，做逆时针转动，也即上框架4做逆时针转动，整个受电弓弓头随即升起。当传动风缸8充气后，活塞9处于右侧极限位置时，对应的滑环12也处于右侧极限位置，这时传动风缸8对受电弓无力的作用，弓头滑板对接触网导线的压力完全取决于升弓弹簧16力的大小，而与传动风缸8无关。1.4.2降弓过程降弓时，司机操纵受电弓按键开关，使受电弓的电空阀将缓冲阀7的气路与大气接通，于是传动风缸8内的压缩空气经缓冲阀排向大气。活塞在降弓弹簧10作用下向左移动，使滑环12也向左移动，当滑环12与拐臂14接触后，迫使拐臂跟随着滑环继续左移，强制下臂杆6
