第13讲受电弓及弓网系统的耦合与设计

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1、受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12第第14讲讲 受电弓及弓网系统的耦合与设计受电弓及弓网系统的耦合与设计主讲人董昭德主讲人董昭德西南交通大学电气工程学院西南交通大学电气工程学院201112受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12一、受电弓的基本构成和术语（1）框架 （2）底架（3）弓头（4）滑板（5）弓角（6）弓头长度（7）弓头宽度（8）弓头高度（9）弓头支承轴（10）滑板长度（11）下部工作位置高度（12）上部工作位

2、置高度（13）工作范围（14）落弓高度(15) 支持绝缘子.受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12一、受电弓的基本构成和术语(1) 弓头弓头 弓头由滑板、滑板托架、弓角等几部分组成，安装在受电弓框架的顶端，借助框架的伸缩弓头由滑板、滑板托架、弓角等几部分组成，安装在受电弓框架的顶端，借助框架的伸缩作上下移动，并能绕自身的固定转轴作少量的转动。作上下移动，并能绕自身的固定转轴作少量的转动。 滑板是集电元件，与接触线滑动接触完成牵引电能的传输。滑板一旦受损或失效将危及滑板是集电元件，与接触线滑动接触完成牵引电能

3、的传输。滑板一旦受损或失效将危及列车运行安全。列车运行安全。受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12一、受电弓的基本构成和术语弓头悬挂结构(2)弓头悬挂结构弓头悬挂结构受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12一、受电弓的基本构成和术语框架结构简图(3) 框架框架(4) 底架底架 (5) 传动机构传动机构 升弓机构升弓机构受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDO

4、NG 2011.12二受电弓简介1高速受流对受电弓的要求高速受流对受电弓的要求质量轻稳定上下走直线左右不摇摆质量轻稳定上下走直线左右不摇摆2受电弓简介受电弓简介 依据受电弓的支撑结构，可分为单臂弓和双臂弓，双臂弓主要依据受电弓的支撑结构，可分为单臂弓和双臂弓，双臂弓主要用于早期电气化铁路，以日本的菱形受电弓为代表；随着技术的发用于早期电气化铁路，以日本的菱形受电弓为代表；随着技术的发展，单臂受电弓应用越来越多。展，单臂受电弓应用越来越多。 受电弓受电弓单臂、双臂、单臂、双臂、T形形 单臂单臂非对称结构，质量轻非对称结构，质量轻 双臂双臂对称结构，质量重、稳定性好对称结构，质量重、稳定性好 T形

5、形空气动力学特性好空气动力学特性好受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12受电弓形式与发展受电弓形式与发展双臂受电弓双臂受电弓TPS203 500系系 T型受电弓型受电弓1889年德国受电弓年德国受电弓受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12受电弓形式与发展受电弓形式与发展单臂受电弓单臂受电弓德国DSA受电弓法国GPU受电弓法国CX-300受电弓700系用受电弓(日本) 受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设

6、计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12弓头框架升降弓装置基本要求：上下走直线上下走直线弓头不偏摆弓头不偏摆静态接触恒定静态接触恒定单臂受电弓单臂受电弓2 受电弓简介受电弓简介弓头跟随性好弓头跟随性好动态响应快动态响应快阻尼合理阻尼合理受空气影响小受空气影响小噪音小噪音小质量轻质量轻动力学性能基本要求动力学性能基本要求受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12（1）弓头结构）弓头结构弓头的悬挂形式弓头的悬挂形式圆弹簧圆弹簧直线作用直线作用斜线作用斜线作用板簧板簧橡胶橡胶直线作用直

7、线作用扭转作用扭转作用滑板形式滑板形式单滑板单滑板整体双滑板整体双滑板分体双滑板分体双滑板2单臂受电弓的基本结构单臂受电弓的基本结构三元与二元的区别？三元与二元的区别？受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12启动电流大辅助滑板受电弓二受电弓简介二受电弓简介受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12底架：不锈钢焊接结构；下臂：铸铝结构；底架：不锈钢焊接结构；下臂：铸铝结构；上导杆：碳纤维；弓头：高强度钛合金；上导杆：碳纤维；弓头

8、：高强度钛合金；上臂：铝型材。上臂：铝型材。设计速度设计速度 300 km/h 落弓位伸展长度落弓位伸展长度 2640 mm 最大升弓高度（包括绝缘子）最大升弓高度（包括绝缘子） 3000 mm 落弓位高度（包括绝缘子）落弓位高度（包括绝缘子） 588 mm 弓头长度弓头长度 1950 mm额定电压额定电压 25 kV 额定电流额定电流 1000 A 接触压力接触压力 70 120 N（可（可调）调） 驱动类型驱动类型 气囊驱动机构气囊驱动机构 升弓升弓 5.4秒可调降弓秒可调降弓4 秒秒 可调可调整弓质量整弓质量 约约109kg 中国中国300km/h受电弓受电弓 受电弓及弓网系统的耦合和设

9、计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12受电弓的性能表征受电弓的性能表征额定静态接触压力；额定静态接触压力；同高度压力差；同高度压力差；同向压力差；同向压力差；静态压力曲线；静态压力曲线；工作高度；工作高度；最高升弓高度；最高升弓高度；升降弓时间，升降弓时间，静态接触压力静态接触压力受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDONG 2011.12受电弓性能优化受电弓性能优化优化目标：优化目标：（1）确保高速运行条件下的可靠性和安全性；）确保高速运行条件下的可靠性和安全性；（

10、2）受流质量良好，离线率和电火花在容许范围之内；）受流质量良好，离线率和电火花在容许范围之内；（3）平均接触压力不超过）平均接触压力不超过120N；标准偏差不超过；标准偏差不超过24N；（4）应有尽量长的使用寿命，不低于）应有尽量长的使用寿命，不低于150200万架次。万架次。优化内容：优化内容：（1）弓头垂直运动轨迹；）弓头垂直运动轨迹；（2）主轴转矩；）主轴转矩；（3）维持动态平衡及升弓弹簧刚度）维持动态平衡及升弓弹簧刚度（4）归算质量；）归算质量；（5）静态接触压力。）静态接触压力。受电弓及弓网系统的耦合和设计受电弓及弓网系统的耦合和设计 SWJTUDONG 2011.12SWJTUDO

11、NG 2011.12 受电弓的归算质量是指将整个受电弓的活动部分（如滑板、托架、受电弓的归算质量是指将整个受电弓的活动部分（如滑板、托架、框架等）的实际质量归算到弓线接触点，使整个受电弓具有与受电弓框架等）的实际质量归算到弓线接触点，使整个受电弓具有与受电弓滑板相同加速度的质量，该质量所产生的动能与整个受电弓所产生的滑板相同加速度的质量，该质量所产生的动能与整个受电弓所产生的实际动能相等。实际动能相等。 受电弓的归算质量不是一个常数，它随受电弓的升弓高度变化而变受电弓的归算质量不是一个常数，它随受电弓的升弓高度变化而变化。其算法有多种，但均是根据动能相等的原理进行的。化。其算法有多种，但均是根