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CN100413729C - 恒张力补偿装置 - Google Patents

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CN100413729C
CN100413729C CNB2005100385912A CN200510038591A CN100413729C CN 100413729 C CN100413729 C CN 100413729C CN B2005100385912 A CNB2005100385912 A CN B2005100385912A CN 200510038591 A CN200510038591 A CN 200510038591A CN 100413729 C CN100413729 C CN 100413729C
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吴利群
帖荣俊
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Tie de Shun
Tie Guangzhi
Tie Rong Ping
Tie rongjuan
Tie Rongjun
Wu Liqun
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Abstract

本发明汲及一种补偿并保持电气化铁道接触网承力索/接触线张力恒定的装置，属于电气化铁道供电技术领域。该恒张力补偿装置包括安装于座体的弹簧，所述弹簧为恒扭矩或线性变扭矩平面涡卷弹簧，其一端与座体相对固定，另一端与主轴相对固定，所述主轴支撑在座体上，主轴上固连有定滑槽轮、螺旋槽轮或渐开线槽轮，所述槽轮上缠绕有接外部承力索或接触线的钢丝绳。当承力索和接触线因环境温度变化导致长度变化时，平面涡卷弹簧与槽轮的搭配组合可以通过弹簧张力的补偿调节作用，使承力索和接触线上保持基本恒定的张力，从而满足电气化铁路工程的需要。其优点是结构紧凑、体积小巧、重量较轻、安装调整方便，因此容易得到切实的推广应用。

Description

恒张力补偿装置
技术领域
本发明汲及一种补偿电气化铁道接触网承力索和接触线(下面又称缆索)因环境温度变化而造成的长度变化、并保持张力恒定的装置，属于电气化铁道供电技术领域。
背景技术
据申请人了解，目前，电气化铁道接触网广泛使用的张力补偿装置，是由砼或铸铁的坠砣和滑轮组构成。这种补偿装置虽然具有结构简单的优点，但存在体积大、重量重、不美观、大风中易摆动碰撞等缺点。此外，由于需要采用辅助结构来支撑、引导和保护，因此其安装维护费用高。尤其在既有隧道等低矮狭窄的净空条件下进行电气化接触网改造时，安装坠砣需扩挖隧道断面，结果必将大幅度增加工程量和对过往行车的干扰，延长工期，增加工程费用，对于地质条件复杂地段，甚至难以实现。
国内外还有以下几种的补偿办法，但因分别存在着各种缺陷，均未能正常使用：
1、采用简单圆柱螺旋压缩弹簧的补偿装置——由于弹簧具有作用力与行程成正比的特性，这种补偿装置不能保证缆绳的张力恒定不变；
2、采用碟形弹簧制造的补偿装置——由于重量重、成本较高，至今无法推广使用；
3、采用液压/气压式补偿装置——由于油/气体的损失，需要不断监视和维护，以及时补充油/气，加之漏油、漏气的情况时有发生，因此成本较高，限制了使用。
发明内容
本发明的目的在于：针对以上现有技术存在的缺点，提出一种可以借助内源力自动补偿张紧缆索长度变化的恒张力补偿装置，该装置应当结构紧凑、体积小、重量轻、安装方便。
为了达到以上目的，本发明恒张力补偿装置的技术方案之一是：包括安装于座体的弹簧，其特征在于：所述弹簧为至少一个线性变扭矩平面涡卷弹簧，每一个平面涡卷弹簧一端与座体相对固定，另一端与主轴相对固定，所述主轴支撑在座体上，主轴上固连有渐开线槽轮，所述槽轮上缠绕有接外部承力索或接触线的钢丝绳。
以上渐开线槽轮的终止半径可以按照以下关系式确定：终止半径＝起始半径*(平面涡卷弹簧组终止扭矩/平面涡卷弹簧组起始扭矩)
该式推导过程如下，设：
平面涡卷弹簧组起始扭矩：N1
平面涡卷弹簧组终止扭矩：N2
钢丝绳起始力：F1
钢丝绳终止力：F2
槽轮起始半径：r1
槽轮终止半径：r2
根据弹簧特性：N1＝F1*r1，N2＝F2*r2
即：F1＝N1/r1  F2＝N2/r2
若要保证输出过程载荷恒定，则：F1＝F2
即：N1/r1＝N2/r2
由此可得：r2＝r1*N2/N1
本发明恒张力补偿装置的技术方案之二是：包括安装于座体的弹簧，其特征在于：所述弹簧为至少一个恒扭矩平面涡卷弹簧，每一个平面涡卷弹簧一端与座体相对固定，另一端与主轴相对固定，所述主轴支撑在座体上，主轴上固连有定滑槽轮或螺旋槽轮，所述槽轮上缠绕有接外部承力索或接触线的钢丝绳。
这样，当承力索和接触线因环境温度变化导致长度变化时，恒扭矩平面涡卷弹簧与定滑槽轮或螺旋槽轮的搭配组合或者变扭矩平面涡卷弹簧与渐开线槽轮的搭配组合均可以通过弹簧张力的补偿调节作用，使承力索和接触线上保持基本恒定的张力，从而满足电气化铁路工程的需要。同时，平面涡卷弹簧与槽轮的搭配组合具有结构紧凑、体积小巧、重量较轻、安装调整方便的优点，因此本发明容易得到切实的推广应用。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例一的结构示意图。
图2为图1的剖面图。
图3为本发明实施例二的结构示意图。
图4为图3的剖面图。
图5为本发明实施例三的结构示意图。
图6为图5的剖面图。
图7为本发明实施例四的结构示意图。
图8为图7的剖面图。
图9、图10分别为本发明渐开线槽轮和螺旋槽轮的结构示意图。
图11、图12分别为本发明的两种安装使用状态示意图。
具体实施方式
实施例一
本实施例的恒张力补偿装置如图1、图2所示，主要构件为安装连接板1、端板2、侧板3、盖板4、变扭矩平面涡卷弹簧5、渐开线槽轮6、主轴7、端盖8、轴承9、锁定螺栓10、钢丝绳11、连接螺栓12、平面涡卷弹簧盒13、钢丝绳锁定装置14等。其中安装连接板1、端板2、侧板3、盖板4组合成一个闭合式的盒座体。盒座体两侧的轴承9支撑主轴7，主轴7上安装有位于平面涡卷弹簧盒13中的两个线性变扭矩平面涡卷弹簧5。线性变扭矩平面涡卷弹簧5的外端与盒座体相对固定，内端通过弯勾与主轴7连接。多圈的渐开线槽轮6通过键(参见图9)连接固定安装在主轴7上，此渐开线槽轮6上缠绕钢丝绳11，钢丝绳11上固定有起限位作用的锁定装置14。
以上渐开线槽轮的终止半径按照以下关系式确定
r2＝r1*N2/N1
式中：r1——渐开线槽轮起始半径
r2——渐开线槽轮终止半径
N1——平面涡卷弹簧组起始扭矩
N2——平面涡卷弹簧组终止扭矩
工作时，平面涡卷弹簧5呈线性增加的扭矩可以通过渐开线槽轮6补偿，即随着平面涡卷弹簧5的扭矩增加，渐开线槽轮6的力臂同步增加，因此可以通过钢丝绳11输出恒定张力。
实际应用表明，其结构紧凑、重量轻、安装调整方便，可以始终保持缆索处于直线水平状态，满足电气化列车受电弓与承力索或接触线始终处于接触状态的要求。
实施例二
本实施例的恒张力补偿装置如图3和图4所示，与实施例一的基本结构相同，不同之处在于含有两对(实际上可以是两个以上的任意偶数个)变扭矩平面涡卷弹簧组5，对称安装在渐开线槽轮6的两侧。
实施例三
本实施例的恒张力补偿装置如图5和图6所示，其基本结构与实施例一相同，不同之处在于采用恒扭矩平面涡卷弹簧组5和螺旋槽轮6(或定滑槽轮)搭配组合，因此也可以满足恒张力输出的要求。螺旋槽轮6的键连接结构参见图10。
实施例四
本实施例的恒张力补偿装置如图7和图8所示，其基本结构与实施例二相同，不同之处在于采用两对(实际上可以是两个以上的任意偶数个)恒扭矩平面涡卷弹簧组5和螺旋槽轮6(或定滑槽轮)搭配组合，因此也可以满足恒张力输出的要求。
以上实施例的恒张力补偿装置实际应用如图11、图12所示，通过安装连接板1上的安装孔，用螺栓固定在隧道顶部或接触网塔杆事先设定好的架子上。钢丝绳11用线夹与承力索或接触线的缆索连接。当气温下降时，缆索遇冷收缩时，缆索拉动钢丝绳11开始向外伸长以补充缆索的缩短量；当温度上升时缆索膨胀时，平面涡卷弹簧组5开始卷紧，把钢丝绳11卷缩收紧到盒座体里。这样，用平面涡卷弹簧组5卷紧和释放所产生的扭力促使钢丝绳11缩短或伸长，进而始终保持缆索处于直线水平状态，保证电气化列车受电弓与承力索或接触线始终处于接触状态，进而保征列车正常运行。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。如，平面涡卷弹簧可以用一层带钢卷制而成，也可以用二层或多层带钢卷制而成；平面涡卷弹簧既可安装在定滑槽轮或螺旋槽轮、渐开线槽轮单侧、也可对称安装在定滑槽轮或螺旋槽轮、渐开线槽轮两侧；等等。凡采用等同替换或等效变换的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1. 一种恒张力补偿装置，包括安装于座体内的弹簧，其特征在于：所述弹簧为至少一个线性变扭矩平面涡卷弹簧，每一个平面涡卷弹簧一端与座体相对固定，另一端与主轴相对固定，所述主轴支撑在座体上，主轴上固连有渐开线槽轮，所述渐开线槽轮上缠绕有接外部承力索或接触线的钢丝绳。
2. 根据权利要求1所述恒张力补偿装置，其特征在于：所述渐开线槽轮的终止半径按照以下关系式确定：终止半径＝起始半径*(平面涡卷弹簧组终止扭矩/平面涡卷弹簧组起始扭矩)。
3. 根据权利要求2所述恒张力补偿装置，其特征在于：所述变扭矩平面涡卷弹簧为两个以上的偶数个，对称安装在渐开线槽轮两侧。
4. 根据权利要求3所述恒张力补偿装置，其特征在于：所述变扭矩平面涡卷弹簧用二层以上的带钢卷制而成。
5. 一种恒张力补偿装置，包括安装于座体内的弹簧，其特征在于：所述弹簧为至少一个恒扭矩平面涡卷弹簧，每一个平面涡卷弹簧一端与座体相对固定，另一端与主轴相对固定，所述主轴支撑在座体上，主轴上固连有定滑槽轮或螺旋槽轮，所述槽轮上缠绕有接外部承力索或接触线的钢丝绳。
6. 根据权利要求5所述恒张力补偿装置，其特征在于：所述恒扭矩平面涡卷弹簧为两个以上的偶数个，对称安装在定滑槽轮或螺旋槽轮两侧。
7. 根据权利要求6所述恒张力补偿装置，其特征在于：所述恒扭矩平面涡卷弹簧用二层以上的带钢卷制而成。
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