【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 .... 22 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................................24 北 京 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 緒論 5 1 緒論 選題背景 在中國(guó)科技速發(fā)展的今天，動(dòng)車具有清潔環(huán)保 、高效節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，在鐵路運(yùn)輸中發(fā)展迅速，是今后鐵路交通發(fā)展的一個(gè)重要方向。正是因?yàn)樗拇罅Πl(fā)展，也突顯了受電弓的故障問題。 動(dòng)車組安全運(yùn)行的關(guān)鍵部件就是受電弓，它是動(dòng)車組從接觸網(wǎng)上傳遞能源并獲取能源的裝置。受電弓安裝在動(dòng)車的頂部，受電弓在使用的時(shí)候會(huì)上升，與接觸網(wǎng)接觸，將接觸網(wǎng)上獲取電流，然后將電流從動(dòng)車的頂部向動(dòng)車的底部傳送，使動(dòng)車可以正常的運(yùn)轉(zhuǎn)。在動(dòng)車停止時(shí)，受電弓不會(huì)升起而是貼在動(dòng)車的頂部。 受電弓是動(dòng)車組與電流之間銜接橋梁，受電弓的好壞會(huì)影響動(dòng)車組在運(yùn)行過程中的安全問題，現(xiàn)在普遍在對(duì)動(dòng)車進(jìn)行提速，對(duì) 于受電弓的性能也提出了比較高的要求，對(duì)于受電弓容易出現(xiàn)故障的原因，做出相關(guān)處理的措施，對(duì)受電弓定期的檢測(cè)和故障處理，讓動(dòng)車組能夠安全的運(yùn)行。 選題的目的與意義 受電弓是動(dòng)車組極其重要的電器部件，用來(lái)把接觸網(wǎng) 25kV 的電能傳導(dǎo)給車內(nèi)高壓設(shè)備。 350km/h 的 CRH380B 型動(dòng)車組采用 的 NX018 型受電弓 ， 自從 2021 年 4 陸續(xù)配屬我局 以來(lái) ， 在日常檢修中也出現(xiàn)了一些問題。 由于受電弓具有較好的氣動(dòng)力模型和氣流調(diào)整裝置，能有效改善受電弓的氣動(dòng)力穩(wěn)定性，保證弓頭位置穩(wěn)定，整體性能基本適應(yīng)動(dòng)車組運(yùn)行需要。但受電 弓 碳滑板、 各 編織線 、支持絕緣子磨損斷裂較為嚴(yán)重 ，以及線路弓網(wǎng)事故多有發(fā)生。 不僅造成工作量和材料成本的增加，而且還容易造成受電弓各軸承的電蝕和絕緣距離的降低，影響受電弓的正常性能的發(fā)揮。 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)高速鐵路雖然起步晚，但是，近年來(lái)發(fā)展迅速，檢修規(guī)章 日漸完備。對(duì)常見故北 京 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 緒論 6 障提出了比較成熟的 根據(jù)受電弓的原理及其在實(shí)際使用的運(yùn)行狀況總結(jié)，它的故障主要分為電路故障和氣路故障兩大類，運(yùn)行中的動(dòng)車組因易發(fā)生異物 打擊，因此氣路故障較多，而電路故障則易發(fā)生在入庫(kù)進(jìn)行維修和調(diào)整 。 小結(jié) 目前我國(guó)對(duì)受電弓的性能和維護(hù)，主要集中在優(yōu)化弓網(wǎng)性能上，對(duì)實(shí)際運(yùn)用中遇到的檢修和維護(hù)問題研究不是很充足，這是我們接下來(lái)研究的重點(diǎn)。 研究?jī)?nèi)容 根據(jù)當(dāng)前受電弓常見故障的研究現(xiàn)狀及存在問題，本研究將重點(diǎn)研究以下內(nèi)容： 分析動(dòng)車組受電弓的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理，如動(dòng)靜接觸力、升弓原理、降弓原理、自動(dòng)降弓等，考慮受電弓在列車運(yùn)行過程中的受流狀況，分析影響受電弓故障和各部結(jié)構(gòu)壽命的條件。 2 以 CX018 型受電弓為研究樣本 在分析受電弓普遍性的結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上， 結(jié)合我國(guó)開行高鐵的實(shí)際情況，對(duì)大量配屬的 CRH380B/BL 系列動(dòng)車組裝配的 CX018 型受電弓進(jìn)行案例分析，對(duì)影響受電弓故障的主要因素進(jìn)行了詳細(xì)論述。 根據(jù)受電弓的結(jié)構(gòu)和線路特征、受流情況，以各部件為基礎(chǔ)，逐個(gè)分析各部位結(jié)構(gòu)的常見故障及其原因，并提出解決措施 。 研究思路與論文結(jié)構(gòu) 根據(jù)以上研究思路，本論文共分為五 章。 第一章簡(jiǎn)要介紹選題背景、選題目的和意義、國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀、論文的研究思路和方法。第二章 分析研究了受電弓的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。 第三章從我國(guó)實(shí)際出發(fā)，在對(duì) 受電弓結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，針對(duì)性地介紹了 CX018 型受電弓的結(jié)構(gòu)和工作原理。第四章介紹了在實(shí)際運(yùn)用中常見的受電弓故障，并以部位為單元，對(duì)故障的原因進(jìn)行分析并提出解決思路。第五章 對(duì) 全文做了總結(jié)，并提出了本論文有待進(jìn)一步 研究的問題。北 京 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 7 2 受電弓的構(gòu)造 及工作原理 受電弓的構(gòu)造 受電弓結(jié)構(gòu)有多種形式，按其傳動(dòng)方式分為彈簧上升式和空氣上升式； 按照臂桿的形式又可分為單臂受電弓和雙臂受電弓；按照使用的速度還可分 為高速受電弓和一般速度用受電弓；按使用場(chǎng)合分有直流受電弓和交流受電 弓；按受電弓框架的層數(shù)又可分外單 層受電弓和雙層受電弓 (亦稱子母弓 )等等 。 目前我國(guó)電力 機(jī)車 上常用的是單臂受電弓。該受電弓由弓頭、框架、 底架和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)四部分組成。底架支持框架，通過絕緣子固定在車頂上，框 架通過升弓彈簧支持弓頭，從機(jī)構(gòu)學(xué)分析，整個(gè)框架是兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)作用于框架的下臂桿來(lái)實(shí)現(xiàn)升降弓動(dòng)作。 受電弓是安裝在電氣列車上的一種從接觸線上集取電流的專用設(shè)備，由弓頭、框架、底架和傳動(dòng)系統(tǒng)等部分組成，其幾何形狀可以改變。運(yùn)行時(shí)，受電弓全部或部分帶電，與安裝平臺(tái)的車頂電氣絕緣，將電流從接觸網(wǎng)傳輸?shù)杰噧?nèi)的電氣系統(tǒng)。 良好的受流對(duì)受電弓結(jié) 構(gòu)特性的要求可以總結(jié)如下： (包括弓頭 )歸算質(zhì)量要小。歸算質(zhì)量越小，升降運(yùn)動(dòng)的慣性力就越小，受電弓追隨接觸線高度變化的性能就越好，接觸也就越可靠； 。要求弓頭在整個(gè)工作范圍內(nèi)具有幾乎不變的靜壓力 值。靜壓力值不宜過大或過小。靜壓力越大，接觸電阻就越小，走行起來(lái)弓網(wǎng)接觸就越可靠。但壓力過大，受電弓滑板和接觸線的磨耗增大。相反， 靜壓力過小，受電弓追隨接觸線的系能變壞，易產(chǎn)生接觸電阻大引起電熱、離線、拉??； 化的需要； ； 。由于受電弓弓頭的工作隨接觸網(wǎng)的高度的變化而變化，在工作高度變化時(shí)，應(yīng)保證弓頭基本水平，如果由于受電弓機(jī)構(gòu)無(wú)法保持弓頭的水平運(yùn)動(dòng)， 將引起前后滑板接觸不均勻，造成弓頭偏磨和離線； 。受電弓的整個(gè)工作過程幾乎都是在振動(dòng)和搖晃中進(jìn)行的，而活動(dòng)關(guān)節(jié)和桿件又特別多，機(jī)械強(qiáng)度和剛度又是受電弓安全工作的基礎(chǔ)。所以，如何使一定的機(jī)械強(qiáng)度和剛度與小的歸算質(zhì)量統(tǒng)一起來(lái)就成為受電弓設(shè)計(jì)中一個(gè)重 要的問題； 北 京 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 8 。即能平滑、穩(wěn)定地上升到最大工作高度，對(duì)接觸導(dǎo)線不產(chǎn)生過大的沖擊。降弓時(shí)為避免拉弧，要求在工作范圍的任何高度降弓初期動(dòng)作迅速，降弓終了動(dòng)作緩慢，不易引起損傷的沖擊； ，對(duì)接觸導(dǎo)線不產(chǎn)生過份的 磨耗，且更換方便，緊固牢靠； ； 、維修方便，成本低。 圖 21 單臂受電弓結(jié)構(gòu)圖 表 21 受電弓的結(jié)構(gòu)名稱 1 碳滑板 2 支架 3 平衡桿 4 上框架 5 鉸鏈座 6 下臂桿 7 扇形板 8 緩沖閥 9 傳動(dòng)氣缸 10 活塞 11 降弓彈簧 北 京 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 9 12 連桿絕緣子 13 滑環(huán) 14 連桿 15 支持絕緣子 16 升弓彈簧 17 底架 18 推桿 受電弓主要由滑板機(jī)構(gòu)、框架和氣缸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三部分組成。 1. 滑板機(jī)構(gòu)：主要由滑板和支架組成 滑板的主體組成由鋁板壓制而成，在一定的強(qiáng)度下用鋁可減輕其重量?；宓闹本€長(zhǎng)度為 1200mm 且兩端處制成彎角形，這是為了防止在接觸網(wǎng)分叉處接觸 網(wǎng)導(dǎo)線進(jìn)入滑板底而造成刮弓事故。為使接觸板磨耗均勻，接觸網(wǎng)導(dǎo)線與軌距中心線成“之”字形布置。 滑板是通過支架裝在上部框架上，支架由薄鋼板制成，內(nèi)裝有小型圓柱螺旋彈簧，使整個(gè)滑板在機(jī)車運(yùn)行時(shí)隨接觸網(wǎng)導(dǎo)線弛度的變化而作前后、上下的擺動(dòng)，以改善受流狀況。 2. 框架：整個(gè)框架由上部框架、下臂桿、平衡桿、推桿和底架組成。 底架是由槽鋼和球墨鑄鐵的支架裝配而成，并通過三個(gè)支持絕緣子安裝在機(jī)車頂蓋上。受電弓的受流運(yùn)動(dòng)部件都裝在底架上。 下臂桿的轉(zhuǎn)軸由無(wú)縫鋼管構(gòu)成，裝在底架上。下臂桿通過中間鉸鏈座與上框架和推桿相連，中間鉸鏈座為鑄鐵件。 推桿由 34mm 4mm 無(wú)縫鋼管構(gòu)成。兩端分別用正反扣螺扣與推桿鉸鏈鏈接，這樣可以方便地調(diào)整落弓位和最大升弓高度。 3. 氣缸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：整個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由緩沖閥、傳動(dòng)風(fēng)缸、連桿、滑環(huán)及升降彈簧組成。 當(dāng)動(dòng)車組需啟動(dòng)受電弓時(shí)，首先由司機(jī)操縱升 降弓手柄，通過控制系統(tǒng)發(fā)送升弓命令，當(dāng)電控閥接收到電路信號(hào)后動(dòng)作打開，壓縮空氣經(jīng)由此閥進(jìn)人氣路控制閥板，通過打開氣路控制閥板上的 升弓閥，將壓縮空氣傳輸給氣囊 ，氣囊充氣帶動(dòng)升弓裝置，最終實(shí)現(xiàn)受電弓的升起。同時(shí)，還可調(diào)節(jié)升降弓節(jié)流閥和調(diào)壓閥對(duì)受電弓的升降弓時(shí)間以及北 京 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 10 靜態(tài)接觸壓力進(jìn)行調(diào)整， 保證運(yùn)行時(shí)狀態(tài)穩(wěn)定。 受電弓的自動(dòng)降弓功能 由于動(dòng)車組運(yùn)行的速度較高，受電弓極易因異物打擊或接觸網(wǎng)狀態(tài)不佳造成故障 ，甚至發(fā)生刮網(wǎng)事故。為此，受電弓集成了 ADD 自動(dòng)降弓裝置。當(dāng)碳滑板磨耗過限時(shí)，碳滑板內(nèi)部的氣腔發(fā)生泄漏，連接在其上的壓力開關(guān)檢測(cè)到壓縮空氣值的變化，通過對(duì)壓力值的比較，產(chǎn)生電信號(hào)，電信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 的傳輸給主斷路器，實(shí)現(xiàn)主斷 路器分閘的操作，同時(shí)，傳輸給電控閥，促使電控閥關(guān)斷，停止壓縮空氣對(duì)升弓氣路的供應(yīng)。受電弓內(nèi)部殘留的壓縮空氣也經(jīng)過快速降弓閥迅速排向大氣，保證受電弓迅速降下，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)降弓的功能。 北 京 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 11 3 CX 018型受電弓 的構(gòu)造及工作原理 CX018型受電弓的構(gòu)造 圖 31 CX 018 型 受電弓的結(jié)構(gòu) 表 31 CX 018 型 受電弓的結(jié)構(gòu) 名稱 1 底架 2 下臂 3 上臂 4 下拉桿 5 上拉桿 6 平衡系統(tǒng) 7 弓頭 8 自動(dòng)降弓裝置 北 京 交 通 大 學(xué) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 12 9APIM 裝置 10 減震器 11 銘牌 12 絕緣子 13 M16x120 螺栓 14 16 號(hào)墊圈 15 16 號(hào)墊圈 16 襯墊 17 止擋 18 管路 31 柔性聯(lián)軸節(jié) 主要部件功能 ： 絕緣子 ： 絕緣子（ 13）使受電弓與屋頂機(jī)械連接，并實(shí)現(xiàn)電氣絕緣。 底架 ： 底架（ 1）的剛性裝置由焊接輪廓部分組成，包括 ： 聯(lián)合懸掛系統(tǒng)（ 2， 3， 4，5） ， 阻尼器（ 10） ， 平衡系統(tǒng)（ 6） 。 鉸鏈系統(tǒng) ： 此系統(tǒng)由焊 接鋼管組成，包括以下組件： 下臂（ 2）下拉桿（ 4） 上臂（ 3） 上拉桿（ 5）這些組件確保了弓頭的垂向運(yùn)動(dòng)。 受流頭 ： 受流頭由帶有弓頭裝置（ 7）的鉸鏈組成。該弓頭實(shí)現(xiàn)為受電弓傳遞電流的功能，并允許在相互運(yùn)動(dòng)狀況下與接觸網(wǎng)接觸。 平衡系統(tǒng) ： 平衡系統(tǒng)（ 6）由氣囊組成，氣囊通過下臂（ 2）的凸輪 /彈性連接軸傳遞扭矩作用。該平衡系統(tǒng)的一側(cè)安裝在支架（ 1）上，另一側(cè)懸掛在下臂（在彈性連接軸水平上）的凸輪上。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)平衡聯(lián)接，確保受電弓與接觸網(wǎng)之間保持持續(xù)的接觸力。 減震器 ： 減震器（ 10）確保了高質(zhì)量的電流傳輸。它作為 一個(gè)單動(dòng)式單元運(yùn)轉(zhuǎn)，作用于其向下運(yùn)動(dòng)時(shí)聯(lián)接系統(tǒng)中。 供氣系統(tǒng) ： APIM 裝置（ 9）為受電弓提供壓縮空氣，也承擔(dān)了電氣絕緣的任務(wù)。 （自動(dòng)降弓裝