Токоприемники трамваев и троллейбусов

Глава 4

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК И ТОКОПРИЕМНИКОВ

9

12.

Токоприемники трамваев и троллейбусов - часть 1

Процесс передачи электрической энергии от контактного провода подвижному составу называется токосъемом, он происходит в сложном механическом взаимодействии токоприемника и контактной подвески. Токоприемником называется аппарат, предназначенный для создания электрического контакта электрооборудования подвижного состава с контактными проводами. Качество токосъема во многом зависит от конструкции и состояния токоприемников и контактной сети.



Надежный контакт может быть получен, когда сила нажатия токоприемника на контактный провод будет достаточна для получения необходимой поверхности контакта. Увеличение силы нажатия сверх необходимой вызывает повышенные износы контактного провода и контактирующей поверхности токоприемника — контактной вставки. Взаимодействие сопровождается механическими и термическими воздействиями. Степень влияния этих факторов зависит от применяемых материалов контактных вставок и контактных проводов.

Среди большого разнообразия материалов, применяемых для контактных вставок, наибольшее распространение на трамвае и троллейбусе получили вставки из алюминия и его сплавов, угольно- и меднографитные, из спеченных материалов. Большое влияние на токосъем имеет состав сложного материала, особенно из спеченных материалов. Надежную работу можно получить лишь при хорошем подборе материалов провода и контактной вставки, обеспечивающей длительный срок эксплуатации при хорошем электрическом контакте. Процесс токосъема при скользящем контакте осложняется тем, что сама контактная подвеска перемещается под действием нажатия токоприемника и при этом изменяются расстояния между ее элементами.

Необходимо правильно выбрать тип контактной подвески и токоприемника, которые во взаимодействии должен обеспечить надежность токосъема для принятого электроподвижного состава при заданных скоростях движения. Неменьшую роль играет и уход за ними.

Электромонтер контактной сети должен хорошо знать устройство токоприемников и уметь выполнить контрольную проверку их состояния.

Токоприемники трамваев и троллейбусов состоят из четырех основных частей:
основания, которым токоприемник закрепляется на крыше подвижного состава;

механизма подъема и опускания, состоящего из пружин, рычагов, а в некоторых случаях пневматического привода;-

подвижной системы, состоящей из рам или штанги; контактной системы, состоящей из каретки с полозами или токосъёмной головки с контактной вставкой.

В городах Советского Союза находятся в эксплуатации трамваи и троллейбусы нескольких типов, среди которых имеются отечественного и зарубежного производства. По конструктивным особенностям токоприемники можно свести к следующим группам: штанговые, пантографы, асимметричные (полупантографы) и дуговые.

Рис. 43. Штанговый токоприемник:
1— основание; 2— держатель штанги; 3 — штанга

На каждом троллейбусе устанавливают по две однополюсные штанги. Рассмотрим штанговый токоприемник (рис. 43): на стальной опоре основания крепится корпус, который может поворачиваться в горизонтальной плоскости в обе стороны от оси. Максимальное рабочее отклонение в каждую сторону по 60°, что позволяет троллейбусу отходить от контактных проводов в сторону до 4,5 м. Во избежание схода штанги при максимальном отклонении скорость движения должна быть уменьшена. Основание 1 на изоляторах закрепляется на крышке кузова. На корпусе крепится держатель штанги 2 с двумя цилиндрическими натяжными пружинами, которые создают необходимое нажатие токоприемника на контактный провод (120—140 Н). Для ограничения высоты подъема штанги при сходе с контактного провода предусмотрев пружинный буфер, закрепленный вилкой на корпусе основания. Цилиндрический конец вилки скользит в отверстии выступа на держателе штанги. При сходе штанги выступ держателя при достижении заданной высоты упирается в цилиндрическую пружину буфера, что ограничивает высоту подъема.

Высота подъема головки токоприемника устанавливается не свыше 7,2 м от дорожного покрытия при помощи регулировочной гайки. Штанга 3 изготавливается из высококачественной стали в виде цельнотянутой тонкостенной ступенчатой трубы, диаметры которой постепенно уменьшаются, переходя от низа к верхнему концу. Штанга работает как рессора, поэтому последовательное ступенчатое изменение диаметров создает примерное равенство сопротивлению изгиба по длине трубы. Общая длина токоприемника (от оси вращения держателя до головки) составляет 6400+50 мм.

На участках сети с низко расположенным проводом средняя часть штанги, прогибаясь, поднимается вверх и может оказаться на уровне провода и даже выше него — движение троллейбуса становится невозможным. Для исключения такого положения верхний конец штанги выгнут кверху на 350 мм.

Внутри штанги проложен провод с изоляцией на 3000 В.

Поверхность штанги должна иметь изоляционное покрытие, предохраняющее от короткого замыкания при сходе штанги и касании ею одновременно разнополярных проводов. Отсутствие изоляционного покрытия является основной причиной пережога контактных проводов и связанных с этим простоев движения.

Хорошие результаты были получены при опытной эксплуатации штанг из стеклопластика. Обладая повышенной эластичностью, они резко снижают количество сходов с провода, а при сходах — повреждаемость сети.

Головки штанговых токоприемников довольно разнообразны. Для современных конструкций характерным признаком является скользящий контакт. Головка закрепляется на штанге хомутиком. Между головкой и штангой помещена изолирующая втулка, 1 являющаяся одной из ступеней изоляции кузова троллейбуса от напряжения контактного провода. Крепление головки на штанге предусмотрено менее прочным, чем крепление штанги на держателе. В случае

срыва головки со штанги или защемления ее на контактной сети крепление штанги на держателе сохраняется. В целях предохранения от падения головки вниз при соскакивании ее со штанги предусмотрен ленточный башмакоуловитель, закрепленный на штанге и головке. Изоляция осуществляется двумя пряжечными изоляторами на концах уловителя.

Сферические поверхности шарового шарнира позволяют свободное вращение контактной части в горизонтальной плоскости и наклоны по вертикали, соответствующие положению штанги на разных высотах подвески контактного провода. В головке закрепляется сменная контактная вставка с надежной фиксацией в продольном и поперечном направлениях.

Контактная вставка является деталью головки, через которую непосредственно происходит токосъем. Находясь постоянно в соприкосновении с контактным проводом, она воспринимает все динамические нагрузки, вызванные нажатием токоприемника на провод. В движении возникают усилия при изменении высоты подвески, отклонение в сторону, колебания штанги и кузова на рессорах при проходе жестких точек подвески и порогов на ходовой линии. Нагрузки изменяются в довольно широких пределах, В нормальных условиях движения нажатие, токоприемника на провод изменяется в пределах от 95 до 160..Н (+15 до —20 % от номинального), а при проезде жестких точек подвески и порогов на ходовой линии (на специальных частях) возникают нагрузки, сходные с ударными, Происходят большие изменения и токовой нагрузки. Все это приводит к неравномерному износу вставки, а при ударах и к ее разрушению. Основной вид разрушения —- сколы лобовой части вставки. Сложность условий работы обусловливает высокие требования,; предъявляемые к контактным вставкам и контактной сети. Основными требованиями являются износостойкость, механическая прочность, устойчивость к атмосферным воздействиям, обеспечение хорошего контакта при больших скоростях движения при непременном условии минимального износа контактного провода.

Угольнографитные вставки наиболее полно удовлетворяют поставленным требованиям, они мало изнашивают контактный провод, смазывают поверхность провода и поддерживают ее в полированном состоянии. В. зависимости от состава этих вставок, качества изготовления и условий работы их пробег по сети составляет от 600 до 1500 км. Недостатком является повышенный износ при выпадении атмосферных осадков.

Металлические контактные вставки были первыми при внедрении скользящего токосъема, но из-за повышенного износа контактного провода, больших затрат и неудобств, связанных с обязательной систематической смазкой контактного провода, настоящее время не имеют большого распространения. Их применяют для некоторых специальных случаев. Примером может служить использование вставок, алюминия в сырую погоду в хозяйствах, где основным видом вставок являются угольнографитные.

Вставки из спеченных материалов применяют чаще в опытном порядке или как дополнительные к угольно-графитным на сырую погоду. Качество токосъема этих вставок и долговечность их работы зависят от состава входящих компонентов. Небольшие отклонения в составе или технологии изготовления могут вызвать решающие изменения качества и сказаться на сроках износа контактного провода и вставки. Поиски получения вставок, имеющих длительный срок службы при сохранении минимальных износов контактного провода, продолжаются.

Для опускания штанги применяется веревка, закрепленная на штанге свободно скользящим кольцом. В рабочем положении веревка опущена и подвязана так, чтобы штанга могла свободно перемешаться в сторону и вверх.