鐵道車輛設(shè)置接地裝置的主要目的是為了防止車上的漏電流對(duì)軸箱軸承產(chǎn)生電蝕?若發(fā)生電蝕而未及時(shí)處理?將導(dǎo)致軸承燒損甚至切軸等重大行車事故。200ＥＭＵ齒輪箱接地裝置?可將車上的漏電電流直接傳導(dǎo)至車軸繼而形成接地?防止電流對(duì)軸箱軸承造成電蝕?起到了保護(hù)軸箱軸承的作用。國(guó)內(nèi)目前對(duì)齒輪箱接地裝置的研究較少?技術(shù)基本處于空白狀態(tài)?現(xiàn)在運(yùn)行的 ＣＲＨ2型動(dòng)車組上的接地裝置 （見圖 1）全部是從日本住友公司進(jìn)口的?采購(gòu)周期長(zhǎng)且價(jià)格較高。所以?研究并開發(fā) 200ＥＭＵ齒輪箱接地裝置?取代進(jìn)口產(chǎn)品?填補(bǔ)我國(guó)在這一領(lǐng)域的技術(shù)空白?將具有重要的意義。

圖 1 200ＥＭＵ齒輪箱接地裝置

1 接地裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

在齒輪箱內(nèi)側(cè)軸承壓蓋的外側(cè)車軸上?安裝了集流環(huán) （外套筒 ）?接地裝置的碳刷在彈簧壓力的作用下與集流環(huán)保持徑向密貼?集流環(huán)收集車上的漏電電流?通過碳刷、導(dǎo)電板傳導(dǎo)至接地導(dǎo)線。電流的傳導(dǎo)過程：集流環(huán)→碳刷→導(dǎo)電板→接地導(dǎo)線→整車接地。200ＥＭＵ齒輪箱接地裝置由碳刷、渦卷彈簧組件、接地盒、導(dǎo)電板、觀察窗組件、絕緣件等組成?如圖 2及圖 3所示。

1．1 碳刷

在車輛運(yùn)行過程中?接地碳刷與集電環(huán)保持緊密接觸?及時(shí)收集并傳導(dǎo)車上的漏電電流。它由碳刷體、連接器、導(dǎo)線等組成?*大磨耗量為 30ｍｍ。碳刷體采用 Ｍ—2Ｔ材料?具備良好的導(dǎo)電及耐磨性能。

接地裝置采用雙碳刷結(jié)構(gòu)?碳刷獨(dú)立工作于導(dǎo)電板的刷槽中?連接器安裝在導(dǎo)電板上 （見圖 2）。碳刷在運(yùn)行過程中發(fā)熱膨脹?周向定位過小會(huì)引起碳刷破裂損壞?而間隙過大會(huì)導(dǎo)致碳刷震動(dòng)。根據(jù)測(cè)驗(yàn)?采用碳刷型腔尺寸為：10＋0．03＋0．13ｍｍ?40＋0．05＋0．18ｍｍ。在集電環(huán)與刷架之間設(shè)置絕緣層?接地碳刷安裝以后?碳刷露出絕緣層 3．25ｍｍ。

碳刷測(cè)試條件如表 1所示?測(cè)試結(jié)果為：在持續(xù)電流 150Ａ?額定短時(shí)耐受電流 500Ａ的情況下?工作時(shí)間不小于 2ｈ?導(dǎo)電性能優(yōu)異。

1．2 渦卷彈簧裝置

200ＥＭＵ接地裝置采用非接觸型平面渦卷彈簧?彈簧安裝在保持架上?保持架的銅軸壓緊碳刷?對(duì)接地碳刷定位?并實(shí)現(xiàn)碳刷磨耗后的自動(dòng)補(bǔ)償。如圖 4所示。

1．3 接地盒

接地盒是接地裝置的關(guān)鍵部件?起到安裝彈簧組件、保護(hù)碳刷及固定整個(gè)接地裝置的作用。接地盒內(nèi)開兩個(gè)分隔腔?用于定位彈簧保持架?使兩個(gè)彈簧裝置獨(dú)立工作；在與分隔腔垂直的兩對(duì)側(cè)安裝觀察窗組件；通過帶有絕緣套的螺栓組件分別與導(dǎo)電板及集電器連接。

1．4 導(dǎo)電板組件及布線器

銅質(zhì)導(dǎo)電板具備良好的導(dǎo)電功能?主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：①導(dǎo)電板上開有電刷槽?可實(shí)現(xiàn)對(duì)碳刷的周向定位?保證碳刷在車輛運(yùn)行過程中正常工作?避免破損或接觸**；②導(dǎo)電板一端連接碳刷?另一端連接接地線?實(shí)現(xiàn)電流從碳刷→導(dǎo)電板→接地線的傳導(dǎo)路徑。

1．5 觀察窗組件

觀察窗上刻有紅色標(biāo)記?兩標(biāo)記之間的距離為 30ｍｍ?與碳刷的磨耗量相等?在碳刷工作周期內(nèi)?彈簧保持架的紅色標(biāo)記從觀察窗的上端紅色標(biāo)記處移至下端。通過觀察窗可隨時(shí)檢查碳刷的磨耗情況?無須拆卸組件。

1．6 絕緣件

接地裝置采用三種絕緣件：①導(dǎo)電板與接地盒的連接處采用絕緣墊片；②導(dǎo)電板與集電器、接地盒與導(dǎo)電板的螺栓連接結(jié)構(gòu)采用絕緣套筒；③導(dǎo)電板與集電器的接觸面采用絕緣外套筒。將導(dǎo)電板與其他結(jié)構(gòu)分隔?避免漏電。絕緣件均采用機(jī)械強(qiáng)度高、絕緣性能好的材料?且滿足溫度和濕度等使用環(huán)境要求。

2 平面渦卷彈簧

平面渦卷彈簧是將等截面的細(xì)長(zhǎng)材料繞至成平面螺旋線形的彈簧?由于卷繞圈數(shù)可以很多?變形角大?能在較小的體積內(nèi)存儲(chǔ)較大的能量。根據(jù)輸入要求?渦卷彈簧要在工作狀態(tài)下保持 8Ｎ的定載荷?設(shè)計(jì)中的彈簧長(zhǎng)度ｌ＝290ｍｍ?厚度 ｈ＝0．18ｍｍ?寬度 ｂ＝16ｍｍ?在表 2所示的可選范圍內(nèi)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過分析計(jì)算 200ＥＭＵ齒輪箱接地裝置中關(guān)鍵件的技術(shù)特性?提出了平面渦卷彈簧等的材料規(guī)格和工藝參數(shù)。借助 200ＥＭＵ技術(shù)引進(jìn)的平臺(tái)?為進(jìn)一步自主**和開發(fā)國(guó)產(chǎn)化的200ＥＭＵ齒輪箱接地裝置奠定了良好的基礎(chǔ)。