10.地铁车辆轴端接地装置结构优化改进 200103

郭瑾玉

（中车株洲电力机车有限公司，湖南 株洲 412001）

【摘要】文章简要介绍了一种地铁车辆用轴端接地装置的基本结构及工作原理针对此种接地装置不 满足防护等级TP67的现状.对其进行结构优化.提岀 神满足防护等级IP67的接地装置.避免接地装置 及转向架轴箱组装内部进水出现零部件锈蚀和轴承失效等现象

【关键词】地铁车辆；接地装置；密封圈；绝缘支架；优化

Structural optimization and improvement of

shaft end grounding device for metro vehicle

GUO Jin-yu

(CRRC Zhuzhou Locomotive Co., Ltd., Zhuzhou 412001, China)

Abstract: This paper briefly introduces the basic structure and working principle of a shaft end grounding device fbr metro vehicle. For the grounding device does not meet the requirements of 1P67 at present, the optimum design of structure is carried on. This paper presents a kind of grounding device which can meet the requirements of IP67. It can avoid the phenomena of corrosion of parts and failure of bearings fbr the water inflow in the grounding device and the bogie axle box assembly.

Key words: metro vehicle; grounding device; seal ring; insulating support; optimization

一、基本结构与工作原理

轴端接地装置（以下简称接地装置）安装在地 铁车辆转向架轴端,在地铁车辆运行过程中，起到 接地回流的作用，接地回流装置组成部分见图L 压力盖板组装与刷架相连，连接方式为螺栓连接. 3个碳刷组件安装在刷架里并与刷架相连.连接方 式为螺栓连接.3个碳刷组件通过压力盖板组装的 3个卷簧提供压力与接触盘接触，O型橡胶密封圈 1及轴端接地装置垫圈安装于刷架上，O型橡胶密 封圏2、O型橡胶密封圈3分别安装于绝缘支架的 上下两面。

工作时，电流路径为电缆流入刷架.刷架流入 碳刷蛆件.碳刷组件流入接触盘.接触盘流入车轴. 进而流入车轮及钢轨，实现了接地回流的作用.起到 防止转向架轴承电蚀.提髙车辆运行的可靠性作用：

1-41; 2—楼鮭盘；3一绝缘支架；4一刷架；5—压力董板组 装；6~出刷组件；7-0型模胶密対圏2; 8-0邸圏I; 9-电爆锁头； 10-0型標胶密封■ 3。

图1地铁车辆轴端接地装置

二、现状分析

接地装置有三处结合面需要密封，即压力盖板组 装与刷架接合血I,刷架与绝缘支架接合面2,绝缘 支架与端盖接合面3,如图2所示。

接地装置采用非石棉密封纸作为接合面1的密封 材料(见图3),但密封纸本身是沁水材料，可压缩 性差，旦受压力盖板蛆装与刷架精度的影响，导致此 密封结构无法满足防护等级IP67的要求。

绝缘支架与刷架接合面2的密封结构采用0型 密封圏密封⑴，刷架尺寸610或，绝缘支架尺寸 eiioy, 0型密封圏尺寸6110x3.1,当刷架为下 偏差，绝缘支架为上偏差时.密封圏有最大容积率， 见图4；当刷架为上偏差,绝缘支架为下偏差时，密 封圈有最小容积率.如图5所示。

图5改进前刷架上偏趋且绝缘支架F偏差时的尺寸

Ai=SlS=(3.14x I.552)*[(0.2+02+3.5)x3.5 + 2J =110.5%

号5《S₃=(3.14 x 1.55²): [(1+1+3.5) x 3.5《2] =78.4%

式中：&-O型密封圏最大容积率；d-o型密封圏 最小容积率；S—O型密封圏横截面积；S-最小空 间面积；S3—最大空间面积。

容积率小于80%时可能会出现密封不严，导致 漏水等现象的发生而容积率大于100%时存在以 下问题：橡胶密封圏被过渡挤压，易发生永久变形⑶, 同时绝缘支架为塑料材料，长时间挤压可能会导致橡 胶密封圏压入绝缘支架内部，对绝缘支架造成损坏。

三、结构优化

针对接地装置存在的两个问题：

1.密封纸沁水；

2.密封圈容积率小于80%或大于100%,提出如下改进措施

（1）压力盖板组装与刷架之间的密封材料由密封 纸更改为。型橡胶密封圈.如图6所示。

图6改进后的接地装置

选取O型橡胶密封圈尺寸：110x4>2.75.垫片 尺寸规格：中118x1.7.则密封圏容积率—S51 + S空月=(3.14 x 1.375，) 。(1.7x4) =873%.容积率 符合密封要求’

（2）绝缘支架尺寸公差更改为OHIO* ,根据图7、 图8计算O型密封圈的容积率：

▲7 4- ST3.14 X 1.55²) 4- [(0.42+0.42+3.5) x 3.5 : 2] =99.3%

A₂=S, 4- S=(3.14 x 1.555。[(0.85+0.85+3.5) x 3.5 4- 2] =83.9%

容积率介于80%到100%之间，満足密封及不挤 压绝缘支架的要求C

下面计算O型密封圈的容积率: 图7改进后刷架下偏差旦絶缘支架上偏差时的尺寸

图8改进后刷架上偏差且绝缘支架卜偏五时的尺寸

3.试验脸证：按照新方案对发生渗水问题的20 台接地装置进行浸水试验：

试验过程：如图9所示，选择合适的支架.将支 架放置到盛水容器中，再将装有接地装置:的外端盖放 到支架上，保证满足试验要求，在水中浸泡时间不少 于30分钟浸泡后，将该装配小心取出.避免水溅 入外端盖内腔将装配放置到合适的位置，擦拭干净 外侧残留的水迹检査外端盖内腔是否有水渗入：

图10试睑后轴端接地装置

四、结论

采取以下措施对接地装置进行设计改进：1）压 力盖板组装与刷架之间的密封材料由密财纸更改为O 型橡胶密财圈.并増加垫片；2）绝缘支架尺寸公差 绝缘支架尺寸eiio;⁰。更改为试臆结果证明 改进后的接地装置能够满足1P67等级要求

试验结果发现，外端盖内腔未发生渗水情况（见 图 10） C

（上接第32页）

表5试验结果分析

0.1 '   '   '

500 700 900 1 100

电流/a
图6电感曲线测量結果

4结束语

通过该项目的研究试制.目标质原为100kg・实 物模型实际质址为94kg.比目前使用的铁芯式串联 电抗器重质减轻了约25%.达到「减轻重届的冃的. 电感曲线测定结果为直线.并通过磁场仿£1分析和实 物模型的试呉验证了该电抗器技术方案的合理可行