3-2. ТОКОСЪЕМНИКИ И ЗАЗЕМЛЯЮЩИЕ УСТРОЙСТВА
а) Конструкция токосъемников и заземляющего устройства
Токосъемники предназначены для передачи энергии от внешней системы энергоснабжения на вагоны метрополитена, трамвайные вагоны и троллейбусы, т. е. они осуществляют электрическое соединение между контактным проводом или контактным рельсом и электрическими цепями подвижного состава как на стоянке, так и во время движения.
Токосъемники состоят из контактной части, подъемного механизма и привода. Во время работы контактная часть скользит по контактному проводу пли рельсу; подъемный механизм обеспечивает перемещение токосъемника в вертикальном и горизонтальном направлениях и осуществляет необходимое контактное давление; привод предназначен для опускания и подъема токосъемника. По своей конструкции токосъемники, применяемые на городском электроподвижном составе, разделяют на рельсовые, штанговые, дуговые и пантографные.
Рельсовые токосъемники тина TP-3А применяют на вагонах метрополитенов. Контактная часть токосъемника скользит по нижней поверхности контактного рельса, установленного сбоку рельсового пути. Штанговый токосъемник типа РТ-6 устанавливают на троллейбусах. Токосъемник осуществляет одновременное электрическое соединение с двумя контактными проводами. Дуговые токосъемники типа М-1Б применяют на трамвайных вагонах серий КТМ-1, КТМ-2, МТВ-82В и РВЗ-6. Пантографы устанавливают на трамвайных вагонах серий ЛМ-57, ЛМ-68, КТМ-5М и ЛВС-66.
Рис. 3-1. Общий вид рельсового токосъемника типа ТР-3А.
Рельсовый токосъемник типа ТР-3А (рис. 3-1 и 3-2) состоит из башмака 1, держателя 3, кронштейнов 4 и 7, пружин 5, шунтов 6 и угольника 9 с пальцем 8 для удочки. Правый и левый кронштейны укреплены болтами на деревянном брусе 11, пропитанном в масле и служащем изолятором. В теле кронштейнов имеются специальные гнезда, в которые закладывают пружины 5, а также прилив для установки угольника 9. Башмак1, являющийся контактной частью токосъемника, при помощи болтов 2 жестко связан с держателем 3, причем их поверхности имеют зубчатую форму, что дает возможность регулировать высоту подвески башмака относительно контактного рельса. Для этой же цели крепежные отверстия в держателе выполнены овальными.
На оси 10, закрепленной своими концами в кронштейнах, находится держатель 3, который под действием пружин стремится повернуться против часовой стрелки и прижать контактную часть токосъемника к рабочей плоскости токоведущего рельса.
Рис. 3-2. Поперечный разрез рельсового токосъемника типа ТР-ЗА.
Для подключения вагона к контактной сети в депо :на кронштейнах токосъемника установлены угольник 9 с пальцем 8. Токосъемник имеет защелкивающее устройство, фиксирующее положение башмака в крайнем нижнем положении. Электрический ток проходит от башмака через держатель к шунтам 6 и далее по кабелю к аппаратам вагона.
Рис. 3-3. Штанговый токосъемник типа РТ-6.
Штанговый токосъемник типа РТ-6 (рис. 3-3) устанавливается на крыше троллейбуса на фарфоровых изоляторах. Основными его частями являются основание 1, штанга 3, контактная головками пружина 2. На основании токосъемника установлен держатель, шарнирно связанный с неподвижным основанием. Штанга выполнена из тонкостенной трубы специального профиля с переменным сечением, уменьшающимся к головке токосъемника, и шарнирно укреплена на поворотном держателе.
Рис. 3-4. Контактная головка типа ГТ-13.
Две стальные спиральные пружины, закрепленные одним концом на поворотном держателе и вторым на штанге прижимают токосъемник со скользящей угольной вставкой к контактному проводу. Внутри штанги проходит изолированный провод, верхний конец которого электрически соединен с головкой, а нижний, заключенный в гибкий резиновый шланг, выходит наружу через втулку в нижней части токосъемника и соединяется с радиореактором. Основание токосъемника и штанга не находятся под напряжением, так как между контактной головкой и трубой проложена изоляция, а штанга изолирована от основания. Наиболее ответственной частью токосъемника является контактная головка. Она должна обеспечивать устойчивый контакт при движении с большой скоростью на кривых участках и при отклонении троллейбуса от контактного провода до 4,5 м.
Промышленность СССР выпускает контактные головки типа ГТ-13 (рис. 3-4). На штанге 1 через изолированную втулку двумя стяжными болтами закреплен стальной башмак 4. В башмаке установлена пята (ось), на которой шарнирно закреплена поворотная часть головки, состоящая из держателя 5, медного вкладыша 5, двух щек 7 и угольной вставки 9.
Рис. 3-5. Дуговой токосъемник типа М-1Б.
Верхняя часть пяты находится между держателем и вкладышем, связанных между собой жестко винтами 6, причем поверхности пяты и держателя имеют сферическую форму и устанавливаются с зазором между поверхностями порядка 0,1—0,3 мм. Наличие сферических поверхностей сопряженных деталей и зазора между ними дает возможность держателю вращаться вокруг вертикальной оси на 360° и поворачиваться на угол 40° вокруг горизонтальной оси. Для уменьшения переходного сопротивления между вкладышем и держателем устанавливается медная щетка с пружиной, создающей необходимое нажатие щетки на вкладыш. С другой стороны щетка посредством медного гибкого шунта связана с держателем.
Угольная вставка 9 устанавливается па вкладыш и закрепляется бронзовыми щеками 7, которые одновременно выполняют роль направляющих реборд при движении токосъемника по контактному рельсу. Для уменьшения утечки тока по поверхности между башмаком и штангой установлена резиновая изоляционная труба 2, кроме того, во избежание падения па землю башмака при соскакивании со штанги предусмотрен ленточный башмакоуловитель 3. Давление головки на контактный провод регулируется натяжением устройства, воздействующего на пружины 2.
Рис. 3-6. Общий вид пантографа трамвайного вагона серии ЛМ (а) и схема действия механизма подъема пантографа (б).
Рис. 3-7. Заземляющее устройство типа ЗУМ-1А.
Дуговой токосъемник тина М-1Б (рис. 3-5) устанавливается на крыше трамвайных вагонов и изолирован специальными изоляторами. Основными частями токосъемника являются сварная трубчатая рама 1, алюминиевая контактная вставка 2, нажимная пружина 3 и основание 4.
С помощью пружины 3, работающей на скручивание, токосъемник прижимается контактной вставкой к токоведущему проводу. Рама токосъемника укреплена в основании и может поворачиваться относительно вертикальной оси. Дуговой токосъемник обеспечивает нормальный токосъем при любом направлении движения вагона. При изменении направления движения вагона изменяют положение токосъемника с наклоном в сторону, противоположную движению. Угол наклона по отношению к горизонтальной плоскости (при номинальной высоте контактного провода) составляет 60°.
Пантограф (рис. 3-6,а), устанавливаемый на трамвайных вагонах серии ЛМ, состоит из основания 1, закрепленного на изоляторах 2, механизма подъема 3, нижней рамы 4, верхней рамы 5, контактного узла 6 и цилиндра пневматического привода 7. Схема действия механизма подъема изображена на рис. 3-6,б. Пантограф имеет две наружные пружины 2, которые постоянно находятся в натянутом состоянии и, воздействуя на передний главный вал, стремятся поднять контактный узел. Однако усилие наружных пружин недостаточно для подъема подвижной части пантографа. Для приведения пантографа в рабочее положение в цилиндр подают сжатый воздух, который перемещает поршень. Шток поршня поворачивает малый вал 3 с последующим растяжением внутренних пружин 1 и поворотом заднего главного вала 5. Соединительные тяги 6 обеспечивают одновременное вращение главных валов.
В результате действия всех пружин происходит подъем контактного узла пантографа, причем его нажатие на провод не зависит от давления сжатого воздуха в цилиндре, так как создается только пружинами. При освобождении цилиндра от избыточного давления воздуха подвижная часть пантографа плавно опускается под действием собственной массы.
Таблица 3-4
Технические данные токосъемников и заземляющего устройства
Заземляющие устройства предназначены для создания электрического соединения между электрическим оборудованием, установленным на подвижном составе, и осью колесной пары, которая непосредственно связана с заземленным путевым рельсом. Заземляющее устройство типа ЗУМ-1Л (рис. 3-7) применяется на вагонах метрополитена и трамвая. Оно имеет щеточную конструкцию, т. е. две угольные щетки 1 марки Ml размером 50X50X16 установлены в гнезда рычагов 2, которые могут поворачиваться вокруг осей. Нажатие щеток на контактное кольцо, жестко закрепленное на оси колесной пары, создается пружинами 4.
Технические данные токосъемников и заземляющего устройства приведены в табл. 3-4.
б) Обслуживание токосъемников и заземляющего устройства
Рельсовый токосъемник необходимо осматривать ежедневно перед пуском вагона на линию. Подвижная система токосъемника должна плавно перемещаться под действием руки. Также следует проверить закрепление шунтов и шип, подходящих к токоприемнику. Нажатие башмака па контактный рельс должно соответствовать техническим данным. Башмак может работать до тех пор, пока на его рабочей поверхности не появятся контрольные отверстия. Контактную поверхность башмака следует регулярно очищать οтι подгаров п устранять на ней все неровности. Токосъемник должен допускать перестановку башмака из нижнего положения в верхнее не менее чем па 60 мм. После осмотра токосъемник продувается сжатым воздухом и протирается сухой тряпкой.
При разборке токосъемника, осмотре и последующей сборке необходимо помнить следующее: контактная поверхность башмака должна быть ровной, не допускается расхождение между техническими данными и фактическими характеристиками пружин, зубчатые поверхности держателя должны быть параллельны осп вращения башмака. Следует также тщательно проверять контакт между шунтами, держателем и корпусом.
Штанговый токосъемник должен обеспечивать надежный токосъем при отклонении троллейбуса в сторону от контактных проводов и при резком изменении высоты их подвески. Длину токосъемника, измеренную между осью шарнира штангодержателя и угольной вставкой контактной головки, следует поддерживать в пределах 6400±50 мм. Зазор между подвижными деталями головки и неподвижным обтекателем должен быть не менее 4 мм, при этом не допускаются на обтекателе следы трения о контактный провод. Необходимо также следить за состоянием угольных вставок и регулярно производить замену изношенных. Высота их в процессе эксплуатации должна быть не менее 7 мм.
В случае схода токосъемника с контактного провода при движений троллейбуса необходимо обратить внимание па крепление головки, па износ деталей головки и особенно ползуна, проверить выгиб штанги и натяжение пружины. Напряжение па штанге может появляться при повреждении изоляции втулки головки токосъемника и при нарушении изоляции провода. При восстановлении изоляции или замене провода сопротивление изоляции контактной головки от штанги и штанги от основания должно быть не менее 3 МОм в каждой ступени.
Нарушение изоляции бакелитового изолятора штангодержателя или изоляции болта, крепящего основание, часто является причиной повышенных токов утечки, так как в этом случае между основанием и штангой или основанием и крышей троллейбуса появляется электрическое соединение. Необходимо следить, чтобы башмаки головок имели исправные предохранители для удержания их от выпадания при срыве со штанги.
Дуговой токосъемник требует в первую очередь тщательного ухода за контактней вставкой, несущей большую токовую нагрузку и работающей с. большим удельным давлением на контактный провод. Износ контактной вставки зависит от состояния контактной сети, смазки вставки и нажатия на контактный провод. Поэтому необходимо тщательно следить за правильностью регулирования нажатия контактной вставки и за состоянием смазки. Особого внимания требует узел соединения вставки с дугой. Ослабление крепления вставки к дуге может привести к зацеплению за провод и, следовательно, к обрыву провода и выходу из строя токосъемника.
Заземляющее устройство должно обеспечивать надежный контакт между угольными щетками и контактным кольцом колесной пары. Крепление заземляющего устройства и присоединения шунтов должны быть надежными. Необходимо регулярно проверять состояние угольных щеток и их давление на ось.