一種剛?cè)峤Y(jié)合的受電弓滑板裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬軌道車輛包括地鐵、輕軌、磁懸浮列車、高速電力機車及高速動車組等的受電弓裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種剛?cè)峤Y(jié)合的受電弓滑板裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]受電弓是電力牽引機車從接觸網(wǎng)取得電能的電氣設(shè)備，通過絕緣子安裝在機車或動車的車頂上。當(dāng)受電弓升起時，其滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線接觸，從接觸網(wǎng)導(dǎo)線上受流取電供牽引機車及其它電氣設(shè)備使用。目前使用最普遍的單臂受電弓由滑板、上框架、下臂桿、底架、升弓彈簧、傳動氣缸、支持絕緣子等部件組成，其中滑板是受電弓最重要的部件之一，滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線構(gòu)成了一對機械與電氣耦合的特殊摩擦副，其主要特點是滑板高速滑動，從接觸網(wǎng)受取強電流。由于弓網(wǎng)系統(tǒng)復(fù)雜的力學(xué)與電學(xué)特性，導(dǎo)致滑板的工作環(huán)境非常惡劣，在運行過程中面臨振蕩、摩擦生熱、電弧燒蝕等很多問題，最主要的就是滑板的磨耗失效，對于碳系滑板(包括純碳板、浸金屬碳板及碳纖維增強復(fù)合碳板等)，還存在掉塊、折斷、脫落的風(fēng)險。滑板一旦失效，將嚴重危及行車安全，因此要求它的使用必須經(jīng)濟安全，既對接觸網(wǎng)導(dǎo)線磨耗小，自身有足夠的使用壽命，又不影響弓網(wǎng)關(guān)系。
[0003]為保證受電弓與接觸網(wǎng)良好接觸，在接觸導(dǎo)線高度允許的范圍內(nèi)，要求受電弓滑板對接觸導(dǎo)線有一定的接觸壓力(一般為70-90N)，當(dāng)高速運動的受電弓滑過靜止的接觸網(wǎng)時，接觸網(wǎng)受到受電弓滑板接觸壓力的影響，于是在受電弓和接觸網(wǎng)之間產(chǎn)生動態(tài)的相互作用，引發(fā)弓網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生特定形態(tài)的振動。當(dāng)振動達到一定程度時，可以造成受電弓滑板與接觸導(dǎo)線的短暫脫離，形成離線，產(chǎn)生電弧和火花，直接影響受流，甚至?xí)斐晒╇娝矔r中斷使列車喪失牽引力和制動力。而弓網(wǎng)之間接觸力過大時，雖可降低離線率，但接觸導(dǎo)線與受電弓滑板磨耗增大，使用壽命縮短。
[0004]滑板與接觸線的磨耗除了機械摩擦損耗外，更主要的是電弧損耗，它是電弧在熱、力作用下發(fā)生的嚴重的燒蝕行為，導(dǎo)致接觸面的氧化、熔融、蒸發(fā)、噴濺等，造成接觸線和受電弓滑板的凹凸不平，增大了弓網(wǎng)接觸電阻，在接觸表面發(fā)生局部高溫甚至熔化金屬而產(chǎn)生熔接點，如果機車在高速下行駛，熔接點瞬間脫落，使接觸線和受電弓滑板損壞情況更加嚴重。侵蝕和磨耗必然影響弓網(wǎng)穩(wěn)定受流，損壞接觸導(dǎo)線和滑板，增加維修工作量，嚴重時則導(dǎo)致接觸線斷裂，造成機車運行事故。電弧的另外一個危害是，當(dāng)弓網(wǎng)電弧產(chǎn)生時，牽引網(wǎng)和電力機車的電氣傳動系統(tǒng)通過電弧連接在一起，在接觸網(wǎng)和受電弓之間的電弧上有壓降，當(dāng)電弧消失后，如果電力機車還處于離線狀態(tài)，則導(dǎo)致電路中的電流發(fā)生突變，產(chǎn)生過電壓，過電壓在接觸網(wǎng)上傳播，會給整個牽引網(wǎng)的絕緣帶來威脅；過電壓沿著受電弓進入機車內(nèi)部，可能對機車電氣設(shè)備、電子器件等造成損壞，對電力機車的安全運行產(chǎn)生嚴重的影響。電弧的第三個危害是產(chǎn)生高頻噪聲，電弧產(chǎn)生時向周圍發(fā)射高頻噪聲，對機車沿線的通訊信號和無線電信號造成很大的干擾，嚴重時會導(dǎo)致通訊間斷和無線電信號失效等現(xiàn)象。高頻噪聲還對機車的控制信號有影響，是機車安全運行的隱患。
[0005]高速列車的運行實踐表明，電力機車的速度越高，受電弓與接觸導(dǎo)線分離的可能性就越大，弓網(wǎng)電弧越容易產(chǎn)生。隨著我國高鐵運行速度的不斷提高，目前300-350km/h的列車已漸成主流，更高速度如500km/h左右的列車也已列入高鐵發(fā)展規(guī)劃中，如不能有效克服弓網(wǎng)電弧造成的危害，將直接制約我國高速鐵路的發(fā)展。
[0006]導(dǎo)致電弧產(chǎn)生的因素很多，但最終都歸結(jié)到滑板與接觸網(wǎng)的接觸電阻上面，而接觸電阻過大及劇烈變化是目前受電弓剛性滑板與接觸網(wǎng)滑動摩擦受流取電方式天生的缺陷。雖然研發(fā)人員為此采取了種種措施，譬如通過開發(fā)低電阻率滑板材料而降低接觸電阻，如浸金屬碳滑板、粉末冶金滑板，但由于弓網(wǎng)接觸面的導(dǎo)電斑點數(shù)量無法有效的增加，因此僅通過改良滑板材質(zhì)減少電弧的效果不很理想。
[0007]針對傳統(tǒng)受電弓所存在的問題，本發(fā)明設(shè)計了一種剛性滑板與柔性滑板結(jié)合的受電弓滑板裝置，其原理是在傳統(tǒng)的剛性滑板基礎(chǔ)上增加一塊柔性滑板，靜接觸壓力主要由剛性滑板承擔(dān)，而柔性滑板與接觸線之間的接觸壓力則主要由柔性滑板自帶的壓縮彈簧提供，在剛性滑板彈簧被壓縮到極限的情況下，柔性滑板的彈簧仍處于較松弛的狀態(tài)，柔性滑板由柔性導(dǎo)電材料制成，所以即使很小的接觸壓力即可實現(xiàn)良好的接觸，從而減少了滑板的接觸電阻，而且隨著弓網(wǎng)的起伏振蕩，柔性滑板可以隨時保持與接觸網(wǎng)的接觸，減少離線的幾率，從而大大減少電弧的發(fā)生，減少滑板與接觸網(wǎng)的電磨損，同時，由于柔性滑板大大改善了弓網(wǎng)的接觸性能，增加了大量的導(dǎo)電斑點，使得弓網(wǎng)接觸壓力可以明顯減小，從而減少剛性滑板的機械摩擦損耗，因此大大延長滑板的使用壽命，減少維修、更換成本。該款滑板可適用于地鐵、輕軌等低速電力機車，也適合350公里以上的高速列車乃至超高速列車使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種安全可靠、壽命長、維護少且較少產(chǎn)生電弧的受電弓滑板裝置。
[0009]一種剛?cè)峤Y(jié)合的受電弓滑板裝置，至少由剛性滑板、柔性滑板、滑板框架及其附屬彈貪盒組成。
[0010]所述的剛性滑板可以是純碳板、浸金屬碳板或粉末冶金板，也可以是新型的碳纖維增強復(fù)合材料板；它主要承受接觸網(wǎng)施加的接觸壓力；剛性滑板與弓頭的滑板框架相連，滑板框架與附屬彈簧盒裝配在一起。
[0011]所述的柔性滑板由導(dǎo)電滑塊與導(dǎo)電基板組成；導(dǎo)電滑塊由柔性導(dǎo)電材料如碳纖維、石墨纖維或摻雜金屬纖維的復(fù)合纖維制成；基板由銅、不銹鋼、鋁及其它合金制成；導(dǎo)電滑塊用導(dǎo)電膠粘在基板上。
[0012]進一步的，所述的導(dǎo)電滑塊可以是導(dǎo)電纖維三維立體編織的預(yù)制體、也可以是導(dǎo)電纖維制成的氈、毯、海綿或板等；編織預(yù)制體可按要求尺寸一次成型，其厚度一般20-100mm，寬度30-150mm，氈、毯、海綿或板等可裁成所需要的尺寸。
[0013]所述的柔性滑板的彈簧盒共兩個，分別焊接在弓頭的橫梁上，柔性滑板與滑板框架相連，滑板框架與附屬彈簧盒裝配在一起。
[0014]進一步的，所述的柔性滑板的彈簧為壓縮簧，用于產(chǎn)生大小適當(dāng)?shù)南蛏系慕佑|力，使柔性滑板與接觸線保持緊密的接觸，又不至于接觸過度導(dǎo)致摩擦損耗增加；柔性滑板彈簧的彈性系數(shù)小于剛性滑板的