本發(fā)明涉及集電靴與接觸軌之間的摩擦性能，特別是涉及一種觸輪組件及采用該觸輪組件的滾動式下接觸集電靴。

背景技術(shù)：

1、隨著社會的不斷發(fā)展，城市的不斷擴(kuò)張，居民出行面臨的擁堵以及汽車尾氣的污染愈加嚴(yán)重，軌道交通已成為人們偏愛的出行方式。接觸軌-集電靴系統(tǒng)是城市軌道交通牽引供電系統(tǒng)采用的主要受流形式之一，集電靴即是軌靴系統(tǒng)種的受流裝置，作為地鐵車輛從外界獲得電能的渠道，集電靴通常被安裝在車輛箱體底部兩側(cè)，其主要由底座、擺臂、鎖定回退機(jī)構(gòu)和電纜線四部分組成；底座主要用于將集電靴固定在車體上，以及固定其他部件，底座同時也起到防塵，避震，隔離保護(hù)的作用；擺臂是一個材料為鋼的長條形結(jié)構(gòu)件，其一端由底座下的軸伸出，另一端用于固定碳滑板，擺臂主要用于連接集電靴與接觸軌，并且將電能從碳滑板處傳輸?shù)郊娧?nèi)；電纜線用于電能的傳輸，其一端連接在碳滑板上，另一端連接在車輛的電力系統(tǒng)中，電纜線要求能夠隨著擺臂進(jìn)項一定幅度的運(yùn)動；為了保證在車輛運(yùn)行時碳滑板能夠與接觸軌有良好的接觸，使受流效果達(dá)到最佳，碳滑板的接觸壓力對接觸軌標(biāo)準(zhǔn)靜壓力一般控制在140n，左右誤差在20n以內(nèi)。

2、軌靴系統(tǒng)相較于弓網(wǎng)系統(tǒng)而言有著結(jié)構(gòu)簡單，體積小重量輕，行車時風(fēng)阻小，施工綜合成本相較于弓網(wǎng)系統(tǒng)更低等優(yōu)點。但是以集電靴作為受流裝置也有著新的問題出現(xiàn)：1、碳滑板與接觸軌之間的滑動磨損比較大，不同于弓網(wǎng)系統(tǒng)中碳滑板和接觸線之間的線面摩擦，碳滑板與接觸軌之間的摩擦屬于面面摩擦，摩擦系數(shù)較高；2、集電靴的碳滑板面與第三軌的接觸部分幾乎不會變化，這造成了第三軌結(jié)構(gòu)的碳滑板磨損較快，并且長時間的摩擦?xí)蛊鋬?nèi)部積熱，造成碳滑板的物理學(xué)和電學(xué)性能發(fā)生改變，影響整體受流效果，這也導(dǎo)致了以第三軌受流的車輛速度難以得到進(jìn)一步的提升；3、列車行駛中碳滑板與接觸軌可能會出現(xiàn)瞬時的離軌導(dǎo)致產(chǎn)生電火花，損傷碳滑板，影響其工作壽命。

3、國內(nèi)外研究主要通過模擬接觸軌和集電靴之間的運(yùn)動，通過不斷改變接觸條件來進(jìn)行模擬實驗。最后將實驗結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)總結(jié)來找到適合軌靴系統(tǒng)的最佳參數(shù)，從而不斷改進(jìn)軌靴系統(tǒng)的摩擦問題；所以當(dāng)下對于集電靴的研究主要是集中在模擬軌靴間的運(yùn)動，建立仿真模型通過不斷改變接觸條件來進(jìn)行模擬實驗，鮮有從結(jié)構(gòu)上考慮對集電靴進(jìn)行改進(jìn)，所以本發(fā)明從改良集電靴結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出一種新式結(jié)構(gòu)的集電靴。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種觸輪組件及采用該觸輪組件的滾動式下接觸集電靴，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中碳滑板與接觸軌之間的摩擦屬于面面摩擦，摩擦系數(shù)較高的問題。

2、為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種觸輪組件，包括第一觸輪支架，所述第一觸輪支架上安裝有兩個第二觸輪支架，所述第二觸輪支架上安裝有觸輪部件，所述觸輪部件包括觸輪、設(shè)置在所述觸輪內(nèi)的碳刷和安裝在所述第二觸輪支架上并穿設(shè)在所述碳刷內(nèi)的固定桿，所述固定桿的外表面上還設(shè)有兩個位于所述碳刷兩側(cè)的固定環(huán)，所述固定環(huán)與第二觸輪支架之間設(shè)有安裝在所述固定桿外表面上的軸承，所述軸承的外表面與觸輪的內(nèi)表面連接。

4、上述技術(shù)方案通過使用觸輪代替碳滑板，使得原先碳滑板與接觸軌的面面接觸轉(zhuǎn)變?yōu)榫€面接觸，使滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，降低其摩擦損耗；同時觸輪相比碳滑板磨損更為均勻，散熱條件更為良好，磨損時帶來的積熱情況得到改善；還有采用一對觸輪可以應(yīng)對列車運(yùn)行中的載荷突變或者軌道的不平順導(dǎo)致瞬間脫軌產(chǎn)生的電火花。

5、于本發(fā)明的一實施例中，所述觸輪的材質(zhì)為石墨，所述觸輪內(nèi)安裝有支撐籠，所述觸輪的外表面上設(shè)有耐磨導(dǎo)電圖層，所述觸輪的內(nèi)表面上設(shè)有石墨潤滑層。

6、于本發(fā)明的一實施例中，所述碳刷的外表面通過第一彈簧與所述觸輪的內(nèi)表面相接觸，所述固定桿內(nèi)開設(shè)有用于放置第一彈簧的圓孔，所述碳刷的內(nèi)表面通過接觸頭與電纜連接。

7、于本發(fā)明的一實施例中，所述碳刷包括碳刷塊和與所述碳刷塊一體成型的兩個凸塊，所述碳刷塊的形狀為弧形，兩個所述固定環(huán)的相對側(cè)設(shè)有與所述凸塊相匹配的限位槽。

8、一種采用所述的觸輪組件的滾動式下接觸集電靴，包括底座，所述底座的側(cè)面通過轉(zhuǎn)動組件連接有與所述第一觸輪支架活動連接的擺臂架，所述底座上設(shè)有用于驅(qū)動擺臂架進(jìn)行擺動的驅(qū)動組件，所述驅(qū)動組件包括安裝在底座上的驅(qū)動氣缸、安裝在所述驅(qū)動氣缸上的齒輪部件和連接桿，所述連接桿的一端與所述齒輪部件活動連接，所述連接桿的另一端與所述擺臂架活動連接；該技術(shù)方案在驅(qū)動氣缸的作用下，通過齒輪部件帶動連接桿進(jìn)行上下移動，從而使得擺臂架進(jìn)行上下擺動。

9、于本發(fā)明的一實施例中，所述轉(zhuǎn)動組件包括安裝在所述底座靠近所述擺臂架的那一側(cè)上的兩個安裝塊，兩個所述安裝塊內(nèi)穿設(shè)有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的外表面活動連接有位于兩個安裝塊之間且安裝在所述擺臂架上的連接架。

10、于本發(fā)明的一實施例中，所述驅(qū)動組件還包括位于所述連接桿兩側(cè)的第二彈簧和第三彈簧，所述第二彈簧和第三彈簧的一端與所述底座活動連接，所述第二彈簧和第三彈簧的另一端與所述擺臂架活動連接。

11、于本發(fā)明的一實施例中，所述齒輪部件包括安裝在所述驅(qū)動氣缸的伸縮桿上的齒板和安裝在所述底座上并與所述齒板相嚙合的齒輪，所述齒輪遠(yuǎn)離所述底座的那一面通過連接件與所述連接桿活動連接，所述底座上還安裝有位于所述驅(qū)動氣缸下方且所述齒板滑動連接的滑桿；該技術(shù)方案通過驅(qū)動氣缸的伸縮桿伸長和縮短能夠帶動齒板在滑桿進(jìn)行滑動，從而可以使得齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動，從而能夠帶動連接桿進(jìn)行上下移動。

12、如上所述，本發(fā)明的一種觸輪組件及采用該觸輪組件的滾動式下接觸集電靴，具有以下有益效果：本發(fā)明通過使用一對觸輪代替?zhèn)鹘y(tǒng)的滑動式滑板，同時在觸輪內(nèi)部加裝碳刷，使得碳刷外表面直接接觸觸輪進(jìn)行受電，內(nèi)表面則通過接觸頭連接電纜為車輛供電，觸輪相比傳統(tǒng)滑動式滑板，大大減小了與接觸軌之間的摩擦力，同時觸輪相比碳滑板磨損更為均勻，散熱條件更為良好，磨損時帶來的積熱情況得到改善；而且兩個觸輪的設(shè)計可以保證在車輛行駛中遇到由于軌面不平整或者瞬間載荷沖導(dǎo)致的輪軌分離時，至少有一個觸輪與接觸軌良好接觸，同時兩個觸輪因為多了一個自由度，能夠以一定角度旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)遇到接觸軌與地面有一定坡度時也能夠平穩(wěn)運(yùn)行，所以使得本發(fā)明具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)特征：

1.一種觸輪組件，其特征在于：包括第一觸輪支架(1)，所述第一觸輪支架(1)上安裝有兩個第二觸輪支架(2)，所述第二觸輪支架(2)上安裝有觸輪部件(3)，所述觸輪部件(3)包括觸輪(301)、設(shè)置在所述觸輪(301)內(nèi)的碳刷(302)和安裝在所述第二觸輪支架(2)上并穿設(shè)在所述碳刷(302)內(nèi)的固定桿(303)，所述固定桿(303)的外表面上還設(shè)有兩個位于所述碳刷(302)兩側(cè)的固定環(huán)(4)，所述固定環(huán)(4)與第二觸輪支架(2)之間設(shè)有安裝在所述固定桿(303)外表面上的軸承(5)，所述軸承(5)的外表面與觸輪(301)的內(nèi)表面連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種觸輪組件，其特征在于：所述觸輪(301)的材質(zhì)為石墨，所述觸輪(301)內(nèi)安裝有支撐籠，所述觸輪(301)的外表面上設(shè)有耐磨導(dǎo)電圖層，所述觸輪(301)的內(nèi)表面上設(shè)有石墨潤滑層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種觸輪組件，其特征在于：所述碳刷(302)的外表面通過第一彈簧與所述觸輪(301)的內(nèi)表面相接觸，所述固定桿(303)內(nèi)開設(shè)有用于放置第一彈簧的圓孔(6)，所述碳刷(302)的內(nèi)表面通過接觸頭與電纜連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種觸輪組件，其特征在于：所述碳刷(302)包括碳刷塊(3021)和與所述碳刷塊(3021)一體成型的兩個凸塊(3022)，所述碳刷塊(3021)的形狀為弧形，兩個所述固定環(huán)(4)的相對側(cè)設(shè)有與所述凸塊(3022)相匹配的限位槽(7)。

5.一種采用如權(quán)利要求1-4任一項所述的觸輪組件的滾動式下接觸集電靴，其特征在于：包括底座(8)，所述底座(8)的側(cè)面通過轉(zhuǎn)動組件(9)連接有與所述第一觸輪支架(1)活動連接的擺臂架(10)，所述底座(8)上設(shè)有用于驅(qū)動擺臂架(10)進(jìn)行擺動的驅(qū)動組件(11)，所述驅(qū)動組件(11)包括安裝在底座(8)上的驅(qū)動氣缸(1101)、安裝在所述驅(qū)動氣缸(1101)上的齒輪部件(1102)和連接桿(1103)，所述連接桿(1103)的一端與所述齒輪部件(1102)活動連接，所述連接桿(1103)的另一端與所述擺臂架(10)活動連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種采用所述觸輪組件的滾動式下接觸集電靴，其特征在于：所述轉(zhuǎn)動組件(9)包括安裝在所述底座(8)靠近所述擺臂架(10)的那一側(cè)上的兩個安裝塊(901)，兩個所述安裝塊(901)內(nèi)穿設(shè)有轉(zhuǎn)軸(902)，所述轉(zhuǎn)軸(902)的外表面活動連接有位于兩個安裝塊(901)之間且安裝在所述擺臂架(10)上的連接架(903)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種采用所述觸輪組件的滾動式下接觸集電靴，其特征在于：所述驅(qū)動組件(11)還包括位于所述連接桿(1103)兩側(cè)的第二彈簧(1104)和第三彈簧(1105)，所述第二彈簧(1104)和第三彈簧(1105)的一端與所述底座(8)活動連接，所述第二彈簧(1104)和第三彈簧(1105)的另一端與所述擺臂架(10)活動連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種采用所述觸輪組件的滾動式下接觸集電靴，其特征在于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種觸輪組件及采用該觸輪組件的滾動式下接觸集電靴，包括第一觸輪支架，所述第一觸輪支架上安裝有兩個第二觸輪支架，所述第二觸輪支架上安裝有觸輪部件，所述觸輪部件包括觸輪、設(shè)置在所述觸輪內(nèi)的碳刷和安裝在所述第二觸輪支架上并穿設(shè)在所述碳刷內(nèi)的固定桿；本發(fā)明具有以下有益效果：通過使用觸輪代替碳滑板，使得原先碳滑板與接觸軌的面面接觸轉(zhuǎn)變?yōu)榫€面接觸，使滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，降低其摩擦損耗；同時觸輪相比碳滑板磨損更為均勻，散熱條件更為良好，磨損時帶來的積熱情況得到改善；還有采用一對觸輪可以應(yīng)對列車運(yùn)行中的載荷突變或者軌道的不平順導(dǎo)致瞬間脫軌產(chǎn)生的電火花。

技術(shù)研發(fā)人員：吳愛中,宋恩昊,孟與辰,董勤之
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海工程技術(shù)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9