Токоприемник служит для передачи электрической энергии от контактного провода к электрическому оборудованию электропоезда. Токоприемник имеет полоз, обеспечивающий скользящий контакт с контактным проводом, и систему подвижных рам. При работе токоприемника должны выполняться три основных условия: 1) элементы токоприемника и провода в месте контакта не должны перегреваться; 2) не должно происходить даже кратковременных отрывов токоприемника от контактного провода, потому что при этом образуется электрическая дуга, повреждающая контактный провод и детали токоприемника; 3) износ контактного провода и контактных поверхностей токоприемника должен быть возможно меньшим и равномерным по всей длине полоза токоприемника.

Выполнение первого условия обеспечивается выбором соответствующей ширины контактной поверхности токоприемника и обеспечением достаточного нажатия полоза на контактный провод. Однако нажатие должно быть ограничено в определенных пределах, потому что его повышение увеличивает износ и создает опасность подъема контактного провода при движении электропоезда.

Выполнение второго условия достигается наличием в токоприемнике двухступенчатого пружинного устройртва. При плавных изменениях высоты контактного провода работают главные пружины токоприемника, а при резких изменениях — пружины кареток, поддерживающих полоз токоприемника.Во время перемещений полоза нажатие его на контактный провод должно изменяться как можно меньше. Изменение нажатия зависит от инерции (массы) подвижных частей токоприемника и от трения в его шарнирных узлах. Эти величины должны быть наименьшими, так как определяют предельную скорость движения поезда, при которой может работать токоприемник.

Разрушение токоприемника возможно при ударе его о детали крепления контактной сети. Верхние элементы токоприемника делают менее прочными, чтобы при ударе они разрушались в первую очередь и не вызывали разрушения более дорогой нижней части токоприемника или контактной сети.

Уменьшение износа контактного провода при большой интенсивности движения поездов является одной из важнейших задач. Наименьший износ контактного провода наблюдается при использовании твердой графитовой смазки. Широко применяются угольные вставки, у которых срок службы больше чем у медных накладок. Угольные вставки полируют контактную поверхность провода, уменьшают его износ. Однако они имеют относительно высокое удельное сопротивление, что увеличивает потери в контакте и повышает опасность пережога контактного провода при коротком замыкании (к.з.) на электропоезде, во время стоянки, когда происходит местный нагрев провода.

На электропоездах ЭР2 и ЭР2Р установлены токоприемники Л-13У и Л-14М. Токоприемник Л-14М оборудован полозом с медными накладками, а Л-13У —с угольными вставками.

Токоприемник Л-13У (рис. 74) имеет основание в виде рамы, установленной на пластмассовых изоляторах. Подвижная система токоприемника состоит из нижних и верхних подвижных рам, соединенных шарнирно. Контактная система включает в себя полоз с угольными вставками и каретки. Механизм подъема и опускания состоит из системы рычагов, пневматического привода со встроенными в него опускающими пруж инами и подъемных пружин.

Рис. 74. Токоприемник Л-13У:

/-основание; 2 -кронштейн; 3 — нижняя рама; 4 - верхняя рама; 5 - полоз- 6 - каретка- 7-подъемная пружина; 8 — пневматический привод; 9, 10 — тяги; // — вал

Основание / токоприемника изготовлено из стального швеллера с установочными размерами 800x1400 мм (переставляя кронштейны основания, можно изменить этот размер на 1450X 1980 мм). Главные валы 9 (рис. 75) токоприемника вращаются в шариковых подшипниках, закрепленных на швеллерах основания. На главных валах укреплены нижние рамы 2, выполненные из пустотелых труб и имеющие Т-образную форму. Верхние рамы 3 выполнены из пустотелых труб меньшего диаметра и присоединены посредством шарниров к нижним рамам.

На верхних рамах установлено с каждой стороны по одной каретке 5, к которым крепят полоз 4 с угольными вставками или медными накладками. Каретки обеспечивают поворот полоза вокруг его оси не менее чем на 30° и возвращение его в горизонтальное положение, а также (при небольших отклонениях в высоте контактного провода) вертикальное перемещение полоза до

Рис. 75. Схема подъемно-опускающего механизма ' токоприемника;

/ — основание; 2 -нижняя рама; 3 -верхняя рама; 4 — полоз; 5 —каретка; 6 — подъемные пружины; 7 — пневматический привод; 8 — тяги; 9 — главные валы; 10 — опускающие пружины; //, 12 рычаги

50 мм. При больших отклонениях в высоте контактного провода начинает действовать основной пружинный механизм, перемещающий рамы токоприемника.

Каретка (рис. 76) состоит и шарнирно связанных рычагов и пружины. Все шарнирные соединения рам для защиты от электроэрозии снабжены медными гибкими шунтами.

Наружные пружины 6 (см. рис. 75) , поднимающие токоприемник, присоединены к главным валам 9 и при опущенном токоприемнике находятся в растянутом состоянии. Для удержания токоприемника в опущенном состоянии служат внутренние пружины 10 пневматического привода 7 с рычажным механизмом. Сжатый воздух к пневматическому приводу поступает по воздухопроводу, изолированному от крыши врезным изолятором или резиновым шлангом. Пневматический привод укреплен в средней части основания на угольниках. Он состоит из цилиндра, внутри которого помещены два поршня, перемещающиеся под действием сжатого воздуха. Поршни снабжены кожаными манжетами, укрепленными на штоках. Каждый шток пропущен сквозь крышку цилиндра и соединен со своим рычагом. Для смягчения ударов токоприемника при опускании предусмотрены амортизаторы с резиновой подушкой.

Полоз изготовляют из оцинкованной листовой стали с загнутыми вниз концами для того, чтобы не допустить захлестывания полоза за контактный провод при прохождении токоприемником стрелок и крестовин контактной сети. На полозе латунными винтами крепят медные накладки, а промежутки между ними заполняют твердой графитовой смазкой. Угольные вставки помещают в специальные желоба, предусмотренные в каркасе полоза. Длина рабочей части полоза 1270 мм.

При подъеме токоприемника сжатый воздух подается в цилиндр пневматического привода. Оба поршня, двигаясь в цилиндре, сжимают свои пружины. Каждый шток поршня, выходя из цилиндра, воздействует на свою систему рычагов, нейтрализуя этим усилие, передаваемое от пружины на главный вал. Наружные пружины, теперь ничем не удерживаемые, сжимаются, осуществляя поворот главных валов и подъем подвижных рам токоприемника. Поскольку главные валы связаны соединительными тягами, поворот происходит на одинаковый угол, что обеспечивает подъем полоза строго по вертикали.

В диапазоне рабочей высоты подъема токоприемника опускающие пружины, находящиеся в цилиндре привода, полностью сжаты. Подъем токоприемника прекратится, когда усилие наружных пружин будет уравновешено весом подвижных частей токоприемника и нажатием контактного провода.

При опускании токоприемника сжатый воздух выходит из цилиндра в атмосферу и внутренние пружины цилиндра разжимаются. Штоки поршней передают усилие от своих пружин через систему рычагов на главные валы, поворачивают их и опускают подвижные рамы токоприемника. Наружные пружины растягиваются, запасая энергию для последующего подъема токоприемника. Опускающий механизм с двумя пружинами обеспечивает симметричную нагрузку главных валов токоприемника.

, Качество регулировки и работы токоприемника определяют по статическим характеристикам (рис. 77), представляющим зависимость нажатия Р полоза токоприемника на контактный провод от высоты К подъема токоприемника. Различают два значения нажатия для одного положе-

ния полоза: при подъеме и при опускании. Если полоз скользит по поднимающейся ветви контактного провода, то и сам будет постепенно подниматься. При этом полоз будет создавать нажатие на провод, называемое нажатием при подъеме. Если полоз скользит по снижающейся ветви контактного провода, то он будет оказывать на провод уже другое нажатие, называемое нажатием при опускании.

Последнее значение всегда больше первого, что обусловлено сопротивлением сил трения в шарнирах подвижных элементов токоприемника. При измерении нажатия при подъеме сопротивление сил трения вычитается из усилия подъемных пружин, так как препятствует движению токоприемника вверх. При измерении нажатия при опускании это сопротивление добавляется к усилию, которое затрачивается на дополнительное растяжение подъемных пружин. Действительное сопротивление сил трения в шарнирах будет равно разности нажатий при подъеме и опускании, которую считают показателем состояния шарниров. При увеличении разности свыше допустимого значения шарниры надо смазать или подвергнуть ревизии.

При проверке характеристик нажатие полоза измеряют в такой последовательности. Подавая воздух в цилиндр, приводят токоприемник в поднятое положение, затем укрепляют в верхней части подвижных рам динамометр и его натяжением уравновешивают полоз поочередно на высоте 400, 1000, 1500, 1900 мм, после чего, постепенно ослабляя натяжение динамометра, измеряют нажатие в момент начала движения полоза вверх, и, постепенно увеличивая натяжение динамометра, измеряют нажатие в момент начала движения полоза вниз.

Рис. 77. Статические характеристики токоприемника:

/ — при подъеме; 2 — при опускании

Технические данные токоприемника Л-13У

Длительно допустимый ток, А.......... 500

Допустимая скорость движения поезда, ш'ч...... 160

Рабочая высота, мм...... ...... 400—1900

Наибольшая высота подъема полоза, мм....... 2100

Нажатие на контактный провод, Н (кгс):

при подъеме, не менее........... 60(6)

» опускании, не более.......... 90(9)

Разница в нажатиях при подъеме и опускании, не более, Н (кгс) 20(2) Разница между наибольшим и наименьшим нажатием при

движении в одном направлении, не более, Н (кгс) .... 10(1)

Полный ход каретки, мм....... ... 50

Масса токоприемника, кг . ......... 290

Номинальное давление сжатого воздуха. МПа (кгс/см2) , . . 0,5(5)

Время подъема или опускания, с......... 4—7

Нажатие регулируют изменением затяжки подъемных пружин путем вращения их на штырях, укрепленных на главных валах. Для обеспечения хорошей работы токоприемника желательно иметь постоянным его нажатие в пределах рабочей высоты /гр подъема полоза. Однако практически этого достичь невозможно, поэтому характеристики токоприемника представляют собой кривые линии. Рабочая высота полоза находится в пределах 400—1900 мм

от его опущенного положения. В каждой точке подъема полоза разница между нажатиями при подъеме и опускании должна быть не более установленного значения для токоприемника данного типа.

Общие сведения | Электропоезда ЭР2 и ЭР2Р | Быстродействующий выключатель