本發(fā)明屬于軌道車輛設(shè)備,具體涉及一種受電弓。

背景技術(shù)：

單臂受電弓一般由底架、下臂桿、上臂桿、拉桿、平衡桿、弓頭等部件組成。平衡桿起到平衡、支撐作用，使得弓頭在升弓過程中與水平面的角度維持不變。

當(dāng)受電弓升弓，與網(wǎng)線接觸受流時，由于車輛具有較大的運(yùn)行速度，因此受電弓的上臂桿、下臂桿、拉桿、平衡桿等會受到較大的風(fēng)阻，進(jìn)而會影響到弓網(wǎng)之間標(biāo)稱接觸壓力的穩(wěn)定，導(dǎo)致受流不穩(wěn)定。所以，在設(shè)計制造受電弓時，都希望弓頭能保持平穩(wěn)。

受電弓弓頭對整弓受流穩(wěn)定性起決定性作用，通常為了保證受流質(zhì)量及運(yùn)行穩(wěn)定性，要求受電弓弓頭具有質(zhì)量小、空氣動力性能好、結(jié)構(gòu)安全等特點(diǎn)。

目前，軌道交通類車輛，如動車組、干線電力機(jī)車及城軌車輛等所用受電弓弓頭結(jié)構(gòu)中，以碳滑板數(shù)目來區(qū)分，主要分為：單碳滑板弓頭、雙碳滑板弓頭及四碳滑板弓頭等。在高速運(yùn)行時，雙碳滑板、四碳滑板等多碳滑板弓頭質(zhì)量較大，碳滑板間存在較大空氣擾動、空氣動力性能較差，燃弧率較高，受流穩(wěn)定性較差。所以對于高速車輛，一般采用單碳滑板弓頭的受電弓。

但現(xiàn)有技術(shù)的單碳滑板弓頭受自身結(jié)構(gòu)與外部連接方式的限制，存在如下缺陷：

1.弓頭轉(zhuǎn)軸一般為一根水平桿，弓頭轉(zhuǎn)軸與上臂桿連接，同時兩側(cè)也與彈簧盒連接。由于結(jié)構(gòu)布置的關(guān)系，要保證弓頭轉(zhuǎn)軸與彈簧盒連接，就會造成弓頭轉(zhuǎn)軸與上臂桿的連接點(diǎn)離滑板的距離較大，從而導(dǎo)致用于保持弓頭垂直的弓頭轉(zhuǎn)矩較大，平衡桿受力大，疲勞壽命短。

而且，較大的距離使得空氣對滑板的抬升力較大，導(dǎo)致對彈簧盒等部件的作用力大，容易損壞彈簧盒等部件。

2.在受到重大沖擊時，上臂桿與弓頭連接處的連接銷軸易斷裂而發(fā)生弓頭掉落事件，嚴(yán)重影響車輛其他設(shè)備安全及車輛周邊安全。

3.如圖1所示，其平衡桿16為一根直桿，在結(jié)構(gòu)上為二力桿，此二力桿在升降弓過程中對受電弓弓頭17起到支撐作用，保證弓頭17水平。為了保證弓頭17水平，并且平衡桿16與其它部件之間幾何參數(shù)相配合，使得平衡桿16在設(shè)計時均與上臂桿5的軸線錯開布置，存在一定夾角。傾斜布置的平衡桿16受到較大的風(fēng)阻，不利于受電弓在受流時的空氣動力性能，尤其是在高速動車組上，對受流穩(wěn)定性影響較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種使用壽命長、安全性高、強(qiáng)度可靠的受電弓。

本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案是：一種受電弓，包括底架、安裝在底架上的下臂桿、與下臂桿鉸接的上臂桿、一端與上臂桿下端鉸接且另一端與底架鉸接的拉桿、升降弓驅(qū)動裝置、以及弓頭，所述弓頭包括弓角、弓頭轉(zhuǎn)軸、連接在弓頭轉(zhuǎn)軸兩端的彈性緩沖裝置、橫跨弓頭轉(zhuǎn)軸兩端的彈性緩沖裝置并與彈性緩沖裝置固定連接的滑板，上臂桿上端延伸設(shè)有連接部，該連接部與弓頭轉(zhuǎn)軸鉸接，所述弓頭轉(zhuǎn)軸與連接部的連接位置距離滑板的長度，小于弓頭轉(zhuǎn)軸與彈性緩沖裝置的連接處距離滑板的長度；

還包括位于上臂桿正下方的平衡桿系統(tǒng)，該平衡桿系統(tǒng)包括與下臂桿上端鉸接的第一桿、與上臂桿上端鉸接的第二桿、與弓頭轉(zhuǎn)軸鉸接的第四桿、一端與第二桿的自由端鉸接且另一端與第四桿的自由端鉸接的第三桿；

所述第一桿的另一端與第二桿的中部鉸接。

上述方案中，將弓頭轉(zhuǎn)軸與上臂桿的連接點(diǎn)上移，使得與上臂桿的連接點(diǎn)相對滑板距離縮小，這樣可以減小弓頭轉(zhuǎn)動軸線與弓頭質(zhì)心之間的距離，從而減小用于保持弓頭垂直的弓頭轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而降低平衡桿系統(tǒng)的受力，提高平衡桿系統(tǒng)的疲勞壽命。同時，距離縮小還可降低滑板的空氣抬升力，從而降低對彈性緩沖裝置等部件的作用力，提高結(jié)構(gòu)部件疲勞壽命。

同時，采用多段設(shè)計的多連桿的平衡桿系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一根直的平衡桿結(jié)構(gòu)，可以使受電弓升降弓過程中弓頭轉(zhuǎn)動角度基本維持不變，使受電弓滑板保持水平。

具體的，所述弓頭轉(zhuǎn)軸為π形結(jié)構(gòu)，包括中空的中間管、與中間管兩端的管壁固定連接的彎弧段，所述彎弧段的兩端與彈性緩沖裝置連接,所述中間管與連接部連接；

所述中間管與連接部的連接位置距離滑板的長度，小于彎弧段與彈性緩沖裝置的連接處距離滑板的長度。。

進(jìn)一步的，所述第一桿位于上臂桿正下方，第四桿與弓頭轉(zhuǎn)軸的鉸接位置位于中間管的正中間。

上述方案中，將第一桿隱藏于上臂桿的正下方，在高速行駛過程中，可有效降低風(fēng)阻。

進(jìn)一步的，下臂桿與第一桿的鉸接點(diǎn)為E，第一桿與第二桿的鉸接點(diǎn)為J，上臂桿與第二桿的鉸接點(diǎn)為F，第二桿與第三桿的鉸接點(diǎn)為G，第三桿與第四桿的鉸接點(diǎn)為I，第四桿、連接部與弓頭轉(zhuǎn)軸的鉸接點(diǎn)為H；

各鉸接點(diǎn)之間的長度比例關(guān)系為，DE:DF:FH:EJ:FG:GI:HI=159：1882:154:1729.5:80:150:90。

更進(jìn)一步的，在受電弓升降弓過程中，第四桿保持近似平動，第四桿相對第四桿初始位置的角度偏擺范圍為-0.5～0.5度。所謂近似平動是指第四桿運(yùn)動時保持在一個很小的偏擺角度。

具體的，所述連接部為固定在上臂桿上端且對稱設(shè)置的一對彎曲部，連接部與上臂桿桿身一起組成Y形結(jié)構(gòu)，彎曲部端部設(shè)有帶孔連接座，帶孔連接座分布于中間管的兩端，且兩個帶孔連接座之間的距離等于中間管的長度，螺栓依次穿過帶孔連接座和中間管的內(nèi)腔，將彎曲部與弓頭轉(zhuǎn)軸鉸接，中間管可繞螺栓轉(zhuǎn)動。

上述方案中，中間管與上臂桿上端的連接部形成一個三角形結(jié)構(gòu)，從而保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效提高上臂桿與弓頭連接后結(jié)構(gòu)的橫向剛度。并且，采用一根螺栓貫穿式連接，能夠保證足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有效保證部件在發(fā)生異物撞擊時不會發(fā)生脫落。

優(yōu)選的，所述中間管兩端分別壓裝有工程塑料襯套。采用工程塑料襯套代替以往粉末冶金襯套，解決了該種襯套加工工藝難控制，使用過程中較易破裂的問題。

具體的，所述螺栓與帶孔連接座之間通過螺母預(yù)緊，限制螺栓自身轉(zhuǎn)動；所述帶孔連接座與中間管的兩端存在間隙。由于間隙的存在，使得弓頭轉(zhuǎn)軸能夠繞螺栓靈活轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選的，所述彈性緩沖裝置為彈簧盒。

具體的，所述彈性緩沖裝置上設(shè)有弓角安裝板，所述弓角安裝于弓角安裝板上。

本發(fā)明的顯著效果是：

1.將弓頭轉(zhuǎn)軸與上臂桿的連接點(diǎn)上移，使得與上臂桿的連接點(diǎn)相對滑板距離縮小，可以減小弓頭轉(zhuǎn)動軸線與弓頭質(zhì)心之間的距離，從而減小用于保持弓頭垂直的弓頭轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而降低平衡桿系統(tǒng)受力，提高了平衡桿系統(tǒng)的疲勞壽命。

2.距離縮小還可降低滑板的空氣抬升力，從而降低對彈性緩沖裝置等部件的作用力，提高結(jié)構(gòu)部件疲勞壽命。

3.中間管與上臂桿上端的連接部形成一個三角形結(jié)構(gòu)，保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，有效提高上臂桿與弓頭連接后結(jié)構(gòu)的橫向剛度。并且，采用一根螺栓貫穿式連接，能夠保證足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有效保證部件在發(fā)生異物撞擊時不會發(fā)生脫落。

4.第一桿隱藏于上臂桿的正下方，在高速行駛過程中，可有效降低風(fēng)阻。

5.采用多段設(shè)計的多連桿的平衡桿系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的一根直的平衡桿結(jié)構(gòu)，可以使受電弓升降弓過程中弓頭轉(zhuǎn)動角度維持不變，提高了受流穩(wěn)定性。

6.由于平衡桿系統(tǒng)采用多連桿結(jié)構(gòu)，具有較小的安裝空間，因此可以隱藏布置在上臂桿正下方，減小了受電弓的迎風(fēng)面積，降低了高速運(yùn)行中的風(fēng)阻，改善了受電弓的空氣動力學(xué)性能。

而且由于布置在上臂桿正下方，降低了受電弓在高度運(yùn)行過程中，被空中異物撞擊的概率，提高了受電弓應(yīng)用的可靠性。

7.由于平衡桿系統(tǒng)的桿件安裝在上臂桿與下臂桿之間，均為外置，具有易于檢修的特點(diǎn)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)受電弓結(jié)構(gòu)圖。

圖2為本發(fā)明單滑板弓頭主視圖。

圖3為本發(fā)明單滑板弓頭與上臂桿連接后的主視圖。

圖4為圖3中Ⅰ的剖視圖。

圖5為圖3的背面視圖。

圖6為本發(fā)明受電弓立體圖。

圖7為本發(fā)明平衡桿系統(tǒng)簡化模型圖。

圖8為本發(fā)明受電弓局部側(cè)視圖。

圖中：1-滑板，2-弓角，3-弓頭轉(zhuǎn)軸，4-彈簧盒,5-上臂桿,6-底架，7-下臂桿,8-第一桿,9-拉桿,10-螺栓,11-工程塑料襯套,12-連接部,13-第二桿,14-第三桿,15-第四桿，16-平衡桿，17-弓頭，31-中間管，32-彎弧段, 51-彎曲部,52-帶孔連接座。

具體實(shí)施方式

如圖1～8所示，一種受電弓，包括底架6、安裝在底架6上的下臂桿7、與下臂桿7鉸接的上臂桿5、一端與上臂桿5下端鉸接且另一端與底架6鉸接的拉桿9、升降弓驅(qū)動裝置、以及弓頭17，所述弓頭17包括弓角2、弓頭轉(zhuǎn)軸3、連接在弓頭轉(zhuǎn)軸3兩端的彈性緩沖裝置、橫跨弓頭轉(zhuǎn)軸3兩端的彈性緩沖裝置并與彈性緩沖裝置固定連接的滑板1。所述彈性緩沖裝置優(yōu)選為彈簧盒4。所述彈簧盒4上設(shè)有弓角安裝板，所述弓角2安裝于弓角安裝板上。上臂桿5上端延伸設(shè)有連接部12，該連接部12與弓頭轉(zhuǎn)軸3鉸接。

所述弓頭轉(zhuǎn)軸3與連接部12的連接位置距離滑板1的長度，小于弓頭轉(zhuǎn)軸3與彈性緩沖裝置的連接處距離滑板1的長度。

還包括位于上臂桿5正下方的平衡桿系統(tǒng)，該平衡桿系統(tǒng)包括與下臂桿7上端鉸接的第一桿8、與上臂桿5上端鉸接的第二桿13、與弓頭轉(zhuǎn)軸3鉸接的第四桿15、一端與第二桿13的自由端鉸接且另一端與第四桿15的自由端鉸接的第三桿14。

所述第一桿8的另一端與第二桿13的中部鉸接。

一種具體的方案中，所述弓頭轉(zhuǎn)軸3為π形結(jié)構(gòu)，包括中空的中間管31、與中間管31兩端的管壁固定連接的彎弧段32。所述彎弧段32的兩端水平且與彈性緩沖裝置連接。所述中間管31與連接部12連接，中間管31與連接部12的連接位置距離滑板1的長度，小于彎弧段32與彈性緩沖裝置的連接處距離滑板1的長度。弓角2用于保證受電弓弓頭17能夠平穩(wěn)的通過過線岔且保證受電弓與車頂有足夠安全距離?；?用于在受電弓工作時與接觸網(wǎng)接觸以進(jìn)行受流。彈簧盒4內(nèi)部有彈簧結(jié)構(gòu)，用于緩沖振動沖擊。

所述第一桿8位于上臂桿5正下方，第四桿15與弓頭轉(zhuǎn)軸3的鉸接位置位于中間管31的正中間。

所述連接部12為固定在上臂桿5上端且對稱設(shè)置的一對彎曲部51，連接部12與上臂桿桿身一起組成Y形結(jié)構(gòu)，彎曲部51端部設(shè)有帶孔連接座52，帶孔連接座52分布于中間管31的兩端，且兩個帶孔連接座52之間的距離等于中間管31的長度，螺栓10依次穿過帶孔連接座52和中間管31的內(nèi)腔，將彎曲部51與弓頭轉(zhuǎn)軸3鉸接，中間管31可繞螺栓10轉(zhuǎn)動。

所述中間管31兩端分別壓裝有工程塑料襯套11。所述螺栓10與帶孔連接座52之間通過螺母預(yù)緊，限制螺栓10自身轉(zhuǎn)動；所述帶孔連接座52與中間管31的兩端存在間隙。

為描述方便，設(shè)定下臂桿7與第一桿8的鉸接點(diǎn)為E，第一桿8與第二桿13的鉸接點(diǎn)為J，上臂桿5與第二桿13的鉸接點(diǎn)為F，第二桿13與第三桿14的鉸接點(diǎn)為G，第三桿14與第四桿15的鉸接點(diǎn)為I，第四桿15、連接部12與弓頭轉(zhuǎn)軸3的鉸接點(diǎn)為H。一種優(yōu)選的方案中，各鉸接點(diǎn)之間的長度比例關(guān)系為，DE:DF:FH:EJ:FG:GI:HI=159：1882:154:1729.5:80:150:90。

在受電弓升降弓過程中，第四桿15保持近似平動，第四桿15相對第四桿初始位置的角度偏擺范圍為-0.5～0.5度。

本發(fā)明在受電弓結(jié)構(gòu)中，主要用上臂桿5來支撐，用平衡桿系統(tǒng)來調(diào)節(jié)其平衡和穩(wěn)定，并保證其不發(fā)生較大轉(zhuǎn)動。當(dāng)受電弓升起時，下臂桿7轉(zhuǎn)動，第一桿8繞鉸接點(diǎn)E轉(zhuǎn)動，在第一桿8的推動作用下，第二桿13繞鉸接點(diǎn)F轉(zhuǎn)動，進(jìn)而推動第三桿14轉(zhuǎn)動，第三桿14推動第四桿15做相對于上臂桿5的轉(zhuǎn)動，從而使得弓頭17在隨著上臂桿5轉(zhuǎn)動的過程中保持水平。