受电弓毕业设计

1 / 18 受电弓毕业设计 受电弓设计计算说明书 姓 名： 学 号： 班 级： 指导老师： 2016 年 6 月 目录 第 1 章 问 题 的 提出 . 3 第 2 章 设 计 要 求 与 设 计 数据 . 4 第 3 章 机构选型设计 . 5 棱形机构 .2 / 18 . 5 铰链四杆机构 . 6 平 行 四 边 形 机构 . 6 双滑块机构 . 7 第 4 章 机构尺度综合 . 8 第 5 章 机构运动分析 . 10 驱 动 方 式 的 选择 . 10 3 / 18 直 接 型 驱 动 机构 . 10 风 缸 活 塞 杆 变 转 动 后 驱 动 机构 . 12 齿轮齿条机构 . 13 运 动 仿真 . 15 仿真 . 15 传动机构的比较： . 16 机构运动分析： .4 / 18 . 17 、 P 点的 X 方向上的偏移量与时间关系曲线图 . 17 P 点的 X 方向位移和 Y 方向位移与时间的关系： . 18 P 点 的 速 度 与 加 速 度 与 时 间 的 关 系 曲线 . 18 传动角验证 . 19 第 6 章 机构动力分析 . 20 整 个 机 构 动 态 静 力 分析 . 20 整个驱动过程中受力分析 . 23 5 / 18 铰 链 点 A 的 受 力 情况 . 23 铰 链 点 G 和 铰 链 点 H 的 受 力 情 况 分析 . 24 第 7 章 总 结 . 25 结论 . 26 第 8 章 收获与体会 . 26 第 9 章 致谢 .6 / 18 . 26 参考文献 . 27 附录1 . 28 源程序 . 28 ADAMS 建模 . 29 /E 建模过程 . 34 第 1 章 问题的提出 受电弓是电力机车、电动车辆从接触网导线上受取7 / 18 电流的一种受流装置。它通过绝缘子安装在电力机车、电动车辆的车顶 上，当受电弓升起时，其滑板与接触网导线直接接触，从接触网导线上受取电流，通过车顶母线传送到机车内部，供机车使用。对于电力机车，要使机车与铁路电网保持良好的接触，保证列车安全稳定运行，电网的寿命足够长，就需要设计一种受电弓机构来把机车牵引电机与铁路电网连接起来。这就要求输送电力的受电弓在工作时满足以下要求： 受电弓升弓，接近电线的速度应较慢；受电弓收弓是离线的速度应较 快。以避免弓与高压线之间产生高压电弧，烧坏弓头及电线，影响安 全。 又因高压线在重力作用下使得 两电线杆之间的电线呈向下垂的趋势， 从而受电弓在机车运行中的高度也必须随其变化，要保持弓与导线良 好的接触，就要求整个受电弓对机车的响应比较快。 随着现代社会的快速发展，列车也得朝着高速舒适的方向发展。这就 对受电弓的性能有更高的要求。 第 2 章 设计要求与设计数据 8 / 18 设计要求： 在弓头上升、下降的 1550mm 行程内，偏离理想化直线轨迹的距离不得 超过 100mm,弓头摆动最大角位移不得超过 5?。 在任何时候，弓头上部都是整个机构的最高处。 只有一个自由度，用风缸驱动。 图 2?1 机构运动范围图 收弓后，整个受电弓含风缸不超过下图虚线所示的1400?400mm 区域。 如图 2?1 所示。 最小的传动角大于或等于 30?。 垂直于速度方向上，最大尺寸不超过 1200mm。 除此之外，还需注意的是：受电弓升弓时，接近电线时的速度应较慢；受电弓收弓时离线的速度应较快。因为这样可避免弓线之间产生高压电弧，烧坏弓头及电线，影响弓 线的接触性能。整个受电弓对原动机的响应速度要快。因为沿铁路的电网线的高度是周期变化的，故受电工在机车运行的整个过程中的高度也必须随其变化，要保持弓线良好接触，就要整个受电工对原动机的响应速度比较快。 第 3 章 机构选型设计 由于设计要求中机构收弓时必须在规定的虚线区域，传动角大于或等于 30?且只有一个自由度可知：在连杆、9 / 18 凸轮、齿轮中选择连杆机构，而且连杆之间所行成的低副可设计成面接触，从而可使机构稳定，承载能力大。 菱形机构 图 3-1 菱形机构简图 如图 3-1 所示，可以直观的看到此机构为一对称的机构， lAB?lDE,lBC?lCD,因而能保证 C 点的轨迹为一严格的直线。若以机构收弓后所满足的条件，即在 1400 400 mm区域范围内来设计杆长，如图 3-2 所示的极限情况。 图 3-2 菱形机构运动简图 A 点与 E 点重合， lAB?lDE?lCD?700mm，这几个杆件使 C 点到达的最高位 置是 1400?1550mm，而且其传动角也不符合要求，可见这又是此机构的缺点。 毕业设计说明书 课题名 称：城轨车辆控制电路的 原理分析及故障排除 专 业 系轨道交通系 班 级 08 广州地铁订单班 学生姓名夏立华指导老师陶艳 完成日期 2016 届毕业设计任务书 一、 课题名称 城轨车辆控制电路的原理分析及故障排除 二、 指导教师 10 / 18 陶艳 三、 设计内容与要求 1、课题概述 : 随着城轨车辆牵引动力的交流化和运行速度的提高，列车上的受控部件或控制装置也越来越多，控制和被控设备之间的 协调和快速响应显得越来越重要。虽然现阶段城轨车辆大都引入了网络控制，但是由于硬线电路具有极高的可靠性和可维护性，因此在城轨车辆电气设计中仍然大量采用硬线电路来实现其控制功能。 本课题主要针对城轨车辆的部分控制电路，如列车激活控制电路、司机室占有控制电路、受电弓控制电路、高速断路器控制电路、传动控制电路、驾驶模式控制电路等展开分析，指出其常见的故障现象，并详细说明排除故障的方法。 2、设计内容与要求： 1) 设计内容 a) 城轨车辆电气线路整体介绍； b) 列车激活控制电路 分析及故障排除； c) 司机室占有控制电路分析及故障排除； d) 受电弓控制电路分析及故障排除； e) 高速断路器控制电路分析及故障排除； f) 传动控制电路分析及故障排除； g) 驾驶模式控制电路分析及故障排除。 2) 要求 a) 要求学生有一定的电气线路识图基础； b) 要求11 / 18 学生有一定的电气控制及城轨专业基础。 c) 通过检索文献或其他方式，深入了解设计内容所需要的各种信息； d) 能够灵活运用电工或电机与电气控制等课程的基础知识和城轨专业知识 来分析城轨车辆的控制电路。 四、设计参考书 1、电气识图，吕庆荣等主编，化工出版社 2、电机与电气控制 3、城市轨道交通车辆电气检修 4、城市轨道交通车辆运行与维修 5、城市轨道交通车辆电气设备 五、设计说明书内容 1、封面 2、目录 3、内容摘要 4、引言 5、正文 6、结束语 7、附录 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 : 设计要求说明及课 题内容辅导。 第 4 7 周：进行毕业设计，完成初稿。 第 7-10 周： 第一次检查，了解设计完成情况。 第 11 周：第二次检查设计完成情况，并作好毕业答辩准备。 第 12 周： 毕业答辩与综合成绩评定。 12 / 18 七、毕业设计答辩及论文要求 1、毕业设计答辩要求 1) 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。 2) 学生答辩时，自述部分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。 3) 答辩小组质询课题的关键问题，质询与课题密切相关的基本理论、知识、设计方 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，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。 3、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。 4、 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。 13 / 18 摘 要 近几年来，我国城市轨道交通发展迅速，为缓解城市交通压力作出巨大的贡献。城轨列车控制电路作为城市轨道交通车辆的重要组成部分，为保证列车上的各项电气控制与电路运行提供了良好的前提条件。 论文简述了城轨车辆的电气控制的组成与部分控制电路，如列车激活控制电路、司机室占有控制电路、受电弓控制电路、高速断路器控制电路、传动控制电路、驾驶模式控制电路等展开分 析，对其中受电弓和车门两项进行相关的结构、技术参数，控制电路工作原理等进行重点讲述并指出其常见的故障现象，并详细说明排除故障的方法。 关键词：电气控制 列车激活 司机室占有 受电弓 高速断路器 车门 故障处理 第二章 受电弓控制电路原理及故障排除 受电弓的结构和主要技术参数 受电弓是从接触网向整个列车电气系统的供电以及输送再生制动能量的必要部件。在刚性和柔性接触网的线路上均能适用。目前北京、上海、广州已经建成地铁系统，其受电制式有第三轨受电和架空线 受电弓受电两种，其中架空线受电弓与机车受电弓在结构、原理等方面有诸多相似之处。 1结构 14 / 18 地铁受电弓主要由底架、下臂杆、上框架、弓头滑板和传动气缸等部件组成。 1. 底架 2. 绝缘体 3. 支架 下臂 下导杆 高度阻止器 上臂 上导杆 4. 受电弓头 接触滑板 端角 5. 升弓和降弓装置 6. 电流变速器 7. 挂钩 8. 最低位置指示器 图 2-1 受电弓结构图 2主要技术参数： 地铁列车上装有 2 架 受电弓，受电弓通过绝缘子安装在首尾两节动车车顶，弓头升起后与接触网导线接触，从接触网上汲取电流供动车使用。其中上海地铁受电弓的参数如下： 额定电压 V DC 1500 网压变化范围 V DC 1000-1800 额定电流 A 1050 最大电流 A 1650 最大运行速度 km h 100 最大升弓高度 mm 286O 折叠高度 ram 300 工作高度 mm 3631490 滑板长度 mm 1050 弓头长度 mm 1700 15 / 18 额定静态接触压力 N 120 传动气缸工作压力 bar 3-9 升弓时间 s 8 降弓时间 s 7 受电弓的控制电路及其工作原理简介 受电弓的控制电路图如下： 图 2-2 受电弓的控制电路 其中：受电弓和高速断路器控制保护空气开关 2F30 列车控制启动继电器 2K04 紧急制动继电器 2K10 升弓开关 2S01 自动空气开关 2F31 受电弓电磁阀 2Y01 升弓启动继电器 2K31 受电弓保持继电器 2K33 列车控制线 21103 受电弓的工作原理简介： 1.升、降弓装置： 升、降弓装置包含电磁阀和缓冲阀，保证实现下列两个功能： 电磁阀得电，使压缩空气通过，从而使受电弓升起；电磁阀失电，让压缩空气流出，使受电弓降弓； 16 / 18 缓冲阀上分别装有调节螺栓，用来调节控制受电弓弓头的升、降速度与时间。 受电 弓控制回路由列车电源线正端 30420 提供电源，经过受电弓和高速断路器控制保护空气开关 2F30。 受电弓控制回路由列车电源线正端 30420 提供电源，经过受电弓和高速断路器控制保护空气开关 2F30。当列车激活后列车控制系统进入工作准备状态，列车控制启动继电器2K04 和紧急制动继电器 2K10 分别得电工作。 2.升弓控制原理：司机可以操作升弓开关 2S01 来执行“升弓”指令，通过自动空气开关 2F31、列车控制线 21103，使升弓启动继电器 2K31 得电。 2K31 控制各自单元车辆受电弓保持继电器 2K33， 2K33 得电后开启受电弓驱动电路受电弓电磁阀 2Y01 得电，使受电弓升弓并保持受电弓处在合适工作位置。 3.降弓控制原理：司机可以通过使用降弓控制开关2S02 来降弓，按下降弓控制开关 2S02 的常闭触点 2l-22 分断，先让 2K31 失电，同时 2S02 的常开触点 13-14 闭合，使降弓继电器 2K32 得电，通过常闭触点 21-22 和 31-32 使得2K33 和 2Y01 失电，受电弓落弓， 2K6 由降弓自动空气 2F32保护。在紧急情况时，单只受电弓可以通过操作设在 A 车司机控制面板的紧急制动开关使受电弓降弓，当 该开关被激活2K10 继电器失电，其常开触点 54-53 和 64-63 直接分断 2K3317 / 18 和 2Y01。 4.升弓条件：受电弓能够升起来，升弓气压不能小于 3bar。当升弓气压小于 3bar 时，可以利用 A 车 8 号座位下的脚踏泵来提供足够的升弓气压。当列车在“有电无气”状态下升弓时，可以先按下升弓按钮，使电磁阀 2Y01 得电，连接受电弓的气路被打开，然后踩脚踏泵升弓，这就是通常说的“有电无气”升弓方法。 5.受电弓的状态可以从按钮灯上判断：当升弓按钮的绿灯亮时，表示所有受电弓都已升起；当降弓按钮红灯亮时， 表示所有受电弓都已降下；当升弓按钮的绿灯和降弓按钮红灯都 不亮时，表示两个受电弓处于不同的状态。 列车对受电弓“升弓”和“降弓”状态的检测方式是不同的，“升弓”状态是通过电压继电器 7U01 来检测，如下图 2-3 所示。 1U01 是变压器，它把接触网的高电压按一定比例变换成低电压。在继电器 7U01 的内部，这低电压的大小决定触头和的状态。触头串联在受电弓升弓检测电路中，当 U 1000V 时，触头闭合，受电弓升弓按钮绿灯亮，表示受电弓升起。 图 2-3 “升弓”