城市轨道车辆受电弓分析.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流城市轨道车辆受电弓分析.精品文档.毕业设计课题名称:城市轨道交通车辆受电弓分析专 业 系 轨道交通系 班 级 长沙地铁司乘订单班 学生姓名 邓成阳 指导老师 唐春林 完成日期 20012.09 2012届毕业设计任务书一、 课题名称:城市轨道交通车辆受电弓分析二、指导教师:唐春林三、设计-与要求 1、课题概述:本课题是对城轨车辆受电弓的学习,学生在掌握城轨车辆受电弓的知识基础上,掌握受电。弓的电气线路,能够对受电弓的控制线路进行分析对地铁车辆供电原理有一定的了解。课题主要是以广州地铁车辆的受电弓。通过本课题的分析设计,使学生理解受电弓的工作原
2、理,培养学生运用所学的基础知识、专业知识,并利用其中的基本理论和技能来分析解决本专业内的相应问题,使学生建立正确的设计思想,掌握工程设计的一般程序和方法,完成电气工程技术人员必须具备的基本能力的训练。同时,为今后的工作奠定基础。2、设计内容与要求: 1)受电弓简介 2)受电弓原理功能分析 3)受电弓的控制4)受电弓的操纵 5)受电弓的常见故障分析四、设计参考书牵引电器城市轨道交通车辆电气制图及图形符号国家标准汇集城市轨道交通车辆电气控制五、设计说明书内容1. 封面2. 目录3. 内容摘要(200400字左右,中英文)4. 引言5. 正文(设计课题、内容与要求,设计方案,原理分析、设计过程及特点
3、)6. 结束语7. 附录(图表、参考资料) 六、 设计进程安排第1周:资料准备与借阅,了解课题思路。第2-3周:受电弓结构熟悉。第4周:受电弓控制分析。第5-6周:受电弓的故障分析与维护。第7周:撰写毕业设计说明书。第8周:撰写毕业设计说明书及毕业答辩。七、毕业设计答辩及论文要求1、 毕业设计答辩要求答辩前三天,每个学生应按时将毕业设计说明书或毕业论文、专题报告等必要资料交指导教师审阅,由指导教师写出审阅意见。学生答辩时对自述部分应写出书面提纲,内容包括课题的任务、目的和意义,所采用的原始资料或参考文献、设计的基本内容和主要方法、成果结论和评价。答辩小组质询课题的关键问题,质询与课题密切相关的
4、基本理论、知识、设计与计算方法实验方法、测试方法,鉴别学生独立工作能力、创新能力。2、毕业设计论文要求文字要求:说明书要求打印(除图纸外),不能手写。文字通顺,语言流畅,排版合理,无错别字,不允许抄袭。图纸要求:按工程制图标准制图,图面整洁,布局合理,线条粗细均匀,圆弧连接光滑,尺寸标注规范,文字注释必须使用工程字书写。曲线图表要求:所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画,必须按国家规定的标准或工程要求绘制。摘要 受电弓是城市轨道交通车辆的受流装置,安装在与车体几何中心点最近的车顶上部。当受电弓升起时,弓与网接触滑行,从接触网受取电流,通过车顶母线传送到车辆内部,供车辆设备使用
5、。 本毕业设计对车辆受电弓的结构和工作原理进行了的分析,主要对受电弓的电器控制原理和机械控制原理进行了探究,并对受电弓出现的一些常见故障进行了分析和了解,从而对受电弓有一个深入学习,了解和掌握其中的重要知识。关键词:受电弓结构特点 受电弓电器控制 常见故障ABSTRACTThe bow is by the urban rail transit vehicles by flow device, installed in the body and geometric center of the recent roof. When to electrify bow rises, the bow an
6、d the nets contact slide, from overhead contact by take current, through the roof bus transmitted to vehicle interior, for the vehicles equipment.The graduation design by electric vehicle bow to the structure and working principle of analysis, mainly on the electricity of the electric control princi
7、ple and bow mechanical control principle carry out the research, and on the electricity bow appear some of the common fault analysis and understanding,thus for the electricity they have a deep study to understand and master the important knowledge。Keywords: Bow by electricity structure characteristi
8、c The bow by electric control Common faults目录毕业设计任务书1内容摘要5前言7第1章受电弓简介81.1城市轨道交通车辆的供电与受流8 1.1.1城市轨道交通车辆的供电与受流的概述8 1.1.2 城市轨道交通车辆的高压设备81.2受电弓的概述10 1.2.1受电弓的作用10 1.2.2受电弓的技术标准11 1.2.3受电弓的主要特点12 1.3受电弓的结构141.4受电弓的动作原理161.5受电弓的静特性18 1.6受电弓的技术参数19第2章 受电弓的控制21 2. 1 受电弓电路控制212.1.1 升弓控制21 2.1.2 降弓控制222.2 受电弓
9、气路控制232.3 受电弓状态检测25第3章 受电弓的应用26 3.1受电弓的正常操纵26 3.2应急升弓的操纵38 第四章 受电弓的常见故障分析与维护394.1 受电弓的常见故障分析394.2 受电弓在调试和运营过程中的改进建议404.3 受电弓的维护保养41心得体会44参考文献45 引 言 受流器是列车将外部电源平稳地引入车辆电源系统,为列车的牵引设备和辅助设备提供电能的重要电气设备。根据线路供电方式的不同,受流器分为集电靴及受电弓两种形式。集电靴装置应用于第三轨方式供电的线路,而受电弓装置主要应用于以接触网方式供电的线路。由于接触网方式可以实现长距离供电,受线路变化影响较小,并且能适应列
10、车高速行驶的需要,所以较多的地铁线路采用受电弓装置。受电弓一般分为两种:正弓受电弓和旁弓受电弓。正弓受电弓从上方取流,旁弓受电弓则从侧面取流。正弓受电弓又分为两类:单臂弓和双臂弓。它们的主要区别是活动构架的形式不同。受电弓是从接触网向整个列车电气系统电以及输送再生制动能量的必要部件。受电弓在刚性接触网和柔性接触网的线路上均能适用在车辆运行速度范围内,受电弓有良好的动力学性能,能够保证在各种轨道和速度条件下与接触网具有良好的接触状态和接触稳定性。它设置有机械止挡,可以限制受电弓在无接触网区段上的垂直运动。受电弓在气路上的特别设计保证了它降弓时有明显的迅速下降和平稳下降两个阶段。第一章 受电弓简介
11、1.1城市轨道交通车辆的供电与受流 1.1.1城市轨道交通车辆的供电与受流的概述 因地铁和轻轨交通运输的速度要求不高,所以常采用直流供电。直流供电的电压制式较多,其发展趋向是IEC标准中的DC600V、DC750V、DC1500V三种,我国国家标准地铁直流供电系统中的规定采用DC750V(波动范围500至900V)和DC1500V(波动范围1000至1800V)两种。我国常采用的供电方式有接触网供电和接触轨供电两种形式。电动列车的受流方式依据供电方式的不同分为接触网受流和第三轨受流。接触网供电是指通过沿轨道路线上空架设的特殊输电线向行走在路线上的电动列车不间断地供应电能。电动列车利用顶部的受电
12、弓与接触网滑动摩擦而获得电能。接触轨供电是指在列车行走的两条路轨以外,再加上带电的钢轨(一般使用钢轨复合轨)。带电钢轨设于两轨之间或其中一轨的外侧。列车受流器(集电装置也叫集电靴或取流靴)在带电轨上接触滑行取流。通常城市轨道交通车辆在电网电压为1500V时多采用架空接触网形式,由安装在车辆顶部的受电弓集电。当电网电压为750V及以下时,较多由第三轨受流。例如北京地铁、天津轻轨,采用DC750V电压,第三轨供电方式;如上海、广州地铁大部分线路,采用DC1500V电压,高架空接触网供电方式。1.1.2 城市轨道交通车辆的高压设备1500V 的供电电源是通过受电弓从架空电网上得到的。受电弓安装在B
13、车车顶(参见图22 主电路图)。电流从受电弓终端流到位于B 车底架下部的逆变器箱(PH 箱-牵引-高压)。PH 箱的高压部分(参见图2 打开状态的高压部分,无顶板俯视)包括大部分用于高压分配的元件。主要的元件是: 隔离和接地开关, 两个高速断路器(线路断路器) 车间电源插座 车间电源接触器 高压保险 解耦二极管 测量和控制设备B 车和C 车的牵引逆变器从高速断路器处获得供电。辅助逆变器(输出3 N/AC 380V )和蓄电池充电器(输出 DC 110 V)也由PH 箱供电,并带有保险保护。电流回路通过接地刷闭合。避雷器安装在每个受电弓的旁边,用来保护所有的电气设备,防止来自供电系统不允许的过电
14、压。图 21 打开的高压部分,无顶板的俯视图图 1 主电路图图 1-2 高压电气设备1.2 受电弓的概述1.2.1受电弓的作用目前,世界上城市轨道车辆自身不带能源,所需能源来自机车外部的电能。受电弓就是连接城市轨道交通车辆与外部电能的电器。 城市轨道交通车辆利用车顶的受电弓从接触网获得电能,牵引列车运行。一般情况下,一台电力机车上安装有两台受电弓,正常运行时通常只升后弓、前弓备用。按结构形式分,受电弓分为双臂受电弓和单臂受电弓两种。双臂受电弓结构对称,侧向稳定性好,但其结构复杂、调整困难。单臂受电弓结构简单、尺寸小、重量轻、调整容易,具有良好的动特性,高速时动态跟随性及受流特性较好。1.2.2
15、 受电弓的技术标准受电弓采用了模块化设计,通用程度高,是专有的单臂设计。该类型的受电弓可以满足国内地铁与轻轨车辆的应用。产品完全符合国际铁路联盟(UIC)、国际电工委员会(IEC)标准,地铁与轻轨车辆受电弓满足的主要技术标准如下:IEC-604942铁路应用车辆受电弓特性与试验 2:地铁与轻轨车辆受电弓IEC-600771铁路应用机车车辆电气设备 第1部分 一般使用条件和通用规则IEC-600772铁路应用机车车辆电气设备 第2部分 电工器件通用规则IEC-61373铁路应用铁道机车车辆设备振动和冲击试验1.2.3受电弓的主要特点a) 采用气动式控制、拉伸弹簧驱动升弓,具有良好的稳定性。b)
16、采用2个加宽的碳滑板,可以集取较大电流;c)采用橡胶弹簧元件,使弓头具有一定的自由度,减少了弓网高度变化对静态接触压力的影响,使受流更加稳定,同时简化了弓头结构。d) 底架,下臂杆,拉杆和平衡杆由型钢构成,通过喷漆或镀锌进行防腐保护。上框架采用铝合金焊接而成,具有较好的动态性能,如轻的重量和惯性阻尼。归算质量较小,整个受电弓的重量较轻,小于140kg。e) 上框架上采用斜拉杆结构,增强了受电弓的横向刚度。1.3 受电弓的结构 广州地铁受电弓图1 基础框架;2 高度止挡;3 绝缘子;4 框架;5 下部支杆;6 下部导杆;7 上部支杆;8 上部导杆;9 集流头;10 接触带;11 端角;12 升高
17、和降低装置;13 电流传送装置;14 吊钩闭锁器1-绝缘子;2-纵梁;3-推杆支座;4-调整螺栓;5-下臂杆;6-弧形调整板;7-挂绳;8-升弓弹簧;9-弓头;10-弹簧盒;11-升弓弹簧调整杆;12-横梁;13-转轴;14-阻尼器;15-上部框架;16-推杆;17-中间铰链座;18-平衡杆;19-转臂;20-U形连接杆;21-连杆绝缘子;22-传动风缸;23-缓冲阀TSG3-630/25型单臂受电弓由底架部分、铰链机构、弓头部分、传动机构和控制机构等组成。a. 底架部分是整个受电弓的基座部分,用来支持受电弓。b. 铰链机构是用来实现弓头升降运动的机构。c.弓头部分由滑板框架、羊角、滑板、弹簧
18、盒、固体润滑剂等组成,它是直接与接触线接触起受流作用的。d.传动机构是用来传递力矩,实现对受电弓升、降运动的控制,它与受电弓之间电绝缘e. 控制机构用于实现对受电弓升、降弓运动的控制。1.4 受电弓动作原理升弓原理:司机按下受电弓按键开关,升弓电控阀得电,气路打开,压缩空气经缓冲阀的节流阀口进入传动风缸。气流推动活塞克服降弓弹簧的作用力,带动连杆绝缘子和U形连杆右(外)移,从而解除对下臂杆的约束力。升弓弹簧拉动下臂杆和推动顺时针转动,推杆推动铰链座和上部框架逆时针旋转,带动受电弓弓头升起。 升弓过程降弓原理:降弓时,司机恢复受电弓按键开关,受电弓电空阀失电,供风口连接大气,传动风缸内的压缩空气
19、经快排阀、电空阀排向大气。在降弓弹簧的作用下,活塞带动U形连杆左(内)移,当U形连杆与下臂杆转轴接触后,迫使转轴向下移动,强制下臂杆做逆时针转动,最终使弓头下降到落弓位。快速降弓过程 缓慢降弓过程1.5 受电弓的静特性在静止状态下,受电弓滑板在工作高度范围内对接触网导线的压力称为受电弓的静态接触压力。该值的大小直接影响受电弓受流的质量。静态接触压力偏小,则接触电阻增大,功率损耗增加,机车运行时易产生离线和电初,从而导致接触导线和滑板的电磨损增加;压力偏大,则机械磨损增加,甚至造成滑板局部拉槽进而造成接触导线弹跳拉弧,以致刮弓。因此,要求受电弓在其工作高度范围内有一个较为合适的、基本不变的接触压
20、力,这个接触压力由受电弓机械结构和各部分参数决定。适当的静态接触压力可以使受电弓与接触网导线正常接触,减少离线,克服风和高速气流及轮轨传来的机械振动的影响,保证良好的受流特性。受电弓的静态接触压力与工作高度之间的关系称为受电弓的静特性,它可以用受电弓的静态特性曲线来表示,如图185所示。由图185可以看出以下3点:1在工作高度范围内,受电弓的静态接触压力变化不大。这是因为产生接触压力的升弓弹簧在升弓高度变化时变形不大和弧形调整板的作用所致。2受电弓上升过程与下降过程的静态特性曲线不重合。其原因是受电弓活动关节存在着摩擦力。由于该摩擦力始终与运动方向相反,因此,在升、降弓过程的静特性曲线之间的接
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