HXD1C型电力机车车顶设备布置_及受电弓的检修毕业设计说明书

毕业设计说明书

课题名称：HXD1C型电力机车车顶设备布置

及受电弓的检修

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：日期：

指导教师签名：日期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：日期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：日期：年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：日期：年月日

导师签名：日期：年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

教研室（或答辩小组）及教学系意见

毕业设计任务书

一、课题名称

HXD1C型电力机车车顶设备布置及受电弓的检修

二、指导老师

王建良

三、设计内容与要求

1、课题概述

随着行业的发展，交传机车的应用越来越广泛。本课题将重点研究HXD1C型电力机车车顶高压设备，重点研究TSG15型受电弓的结构、工作原理及检修方面的工作内容。

2、设计内容与要求

（1）HXD1C型电力机车总体情况介绍

（2）HXD1C型电力机车车顶设备布置

（3）TSG15型受电弓结构及工作原理

（4）TSG15型受电弓检修

四、设计参考书

1、HXD1C电力机车铁道出版社

2、交传机车车辆电气装置检修西南交通大学出版社

3、牵引电器西南交通大学出版社

五、设计说明书要求

1．封面

2．目录

3．内容摘要（200－400字左右，中英文）

4．引言

5．正文（设计方案比较与选择、设计方案原理、计算、分析、论证，设计结果的说明及特点）

6．结束语

7．附录（参考文献、图纸、材料清单等）

六、毕业设计进程安排

第1周（本阶段末）：课题的消化与吸收，明确设计要求，初步构思。

第2-5周（暑假）：资料准备与消化，收集论文所需的资料（电子稿）。

第6-8周（下阶段1-3教学周）：学生进行毕业设计说明书初稿的撰写，老师进行毕要的辅导。

第9周（下阶段4教学周）：学生提交毕业设计说明书初稿，老师进行修改。

第10周（下阶段5教学周）：毕业设计说明书的第二次修改。

第11周（下阶段6教学周）：完成毕业设计说明书终稿。

第12周（下阶段7教学周）：答辩准备。

第13-14周（下阶段8-9教学周）：答辩。

七、毕业设计答辩与论文要求（宋体四号，加粗）

1．毕业设计答辩要求

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老师审阅，由指导老师写出审阅意见。

学生答辩对自述部分应写出书面提纲，内容包括课题的任务、目的和意义，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。

答辩小组质询课题的关键问题、质询与课题密切相关的基础理论、知识、设计与计算方法、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（除图纸外），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。

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。

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。

2015年5月

摘要

随着技术的进步，电力机车正由直流机车向交流机车转变，新型交流传动的机车应用越来越广泛HXD1C型电力机车就是其中之一。车顶设备是电力机车的重要组成部分，是为电力机车提供电能的特殊供电设备。由于其结构的特殊性、无备用性和对自然环境的敏感性，其发生故障复杂多样，会造成电气化铁路供电设备损坏、供电中断和列车停运，严重威胁供电和运输安全。

本毕业设计针对HXD1C型电力机车用TSG15B型受电弓，对其结构、工作原理进行深入研究，探讨受电弓检修工艺，并对其常见故障进行原因分析，提出处理措施。

关键词：HXD1C型电力机车车顶设备 TSG15B型受电弓结构原理常见故障处理措施

ABSTRACT

With the development of technology, electric locomotive is changed from DC to AC locomotive, the new type of AC drive locomotive is one of the most important parts of electric locomotive, which is a special power supply equipment. Because of its special power supply equipment, the characteristics of its structure, its failure and its sensitivity to natural environment.

This graduation design for the HXD1C type electric locomotive with TSG15B electric bow, to its structure, working principle of deep research, to explore the pantograph repair process, and its common failure of the cause analysis, put forward the treatment measures.

Keyword：AC drive electric locomotive Roof device TSG15B type pantograph structure

operational principle Common malfunction Analysis handle

目录

第1章 HXD1C车顶设备介绍 (1)

1.1 机车主要技术特点 (1)

1.2 车顶设备布置 (2)

1.3 车顶设备简介 (3)

1.3.1 受电弓 (3)

1.3.2 真空断路器 (4)

1.3.3 高压电压互感器 (6)

1.3.4 高压电流互感器 (8)

1.3.5高压隔离开关 (9)

第2章 TSG15B型受电弓使用及其检修 (11)

2.1 功能及用途 (11)

2.2 技术参数 (12)

2.3 结构 (13)

2.3.1底架 (14)

2.3.2绝缘子 (15)

2.3.3 铰链机构 (15)

2.3.4 导流线 (16)

2.3.5 弓头 (16)

2.3.6 平衡杆 (17)

2.3.7 升弓气囊装置 (17)

2.3.8 阻尼器 (18)

2.3.9 自动降弓装置 (18)

2.3.10 阀板 (18)

2.4工作原理 (18)

2.4.1 升弓原理 (18)

2.4.2 降弓原理 (19)

第3章 TSG15B受电弓的检修维护 (21)

3.1 使用操作 (21)

3.2 试验与调整 (22)

3.2.1 静态接触压力的调整 (22)

3.2.2 升降弓时间的调整 (23)

3.3 检修维护 (23)

3.3.1 检修等级 (23)

3.3.2 检修计划 (24)

3.3.3 检修工作 (24)

3.3.4 修正工作 (25)

3.3.5 检修工艺 (25)

4.5 降弓砸车顶问题 (30)

4.6 碳滑板偏磨问题 (30)

第5章结束语 (33)

参考文献 (34)

第1章 HXD1C车顶设备介绍

HXD1C机车总体设计说明南车株洲电力机车有限公司大功率交流传动HXD1C型六轴7200KW交流传动电力机车在HXD1型机车和HXD1B型机车设计制造的基础上采用由IGBT变流原件组成的模块单轴控制技术适应中国使用环境的交流传动六轴7200KW干线电力机车。该机车主要用于铁路牵引重载列车，具有功率大、恒功率速度范围宽、粘着性能好、功率因数高、能耗低等特点，机车设计使用寿命30年。该型机车是我国目前自主化程度最高的电力机车国产化率高达90具有极优的性价比是我国及未来的主型电力机车。

1.1 机车主要技术特点

1）牵引电路采用由IGBT模块（3.3kv/1200A）组成的四象限整流器和逆变器，每重四象限PWM整流器和一个逆变器组成一组供电单元，采用牵引前几次、轴控技术。

2）辅助电路采用独立的辅助变流器供电，每台机车配置两台辅助变流器，分别为恒压恒频变流器（CVCF）和变压变频变流器（VVVF）。

3）机车采用网络控制系统，实现网络化、模块化，使机车控制系统具有控制、诊断、监测、传输、显示和存储功能，控制网络符合IEC61375的标准要求。

4）机车采用整体承载结构型式车体。钩缓系统采用适应重载列车运输要求的E 级钢车钩及大容量弹性胶泥缓冲器，并采用变形吸能装置。

5）机车采用两台Co转向架。转向架能够满足﹙23+2﹚t轴重机车的运用要求；驱动系统采用滚动抱轴承传动的抱轴悬挂驱动，构架为箱形梁焊接构架，齿轮采用了高强度铝合金；一系悬挂采用轴箱拉杆+螺旋钢弹簧方式；二系悬挂采用高挠螺旋钢弹簧结构；牵引装置采用低位推挽式斜拉杆传递机车牵引力和制动力。

6）机车采用双司机室结构，司机室结构和设备布置符合人机工程学要求和美学原理，采取多项措施降低司机室噪声，为乘务人员提供舒适的工作环境。机械间设中间走廊，设备按斜对称原则布置，采用预布线和欲不管设计，便于维护检修。

7）机车制动控制系统采用符合AAR标准要求的基于微机网络的适用于干线货运机车的先进制动系统，具备自动制动、单独制动、紧急制动、列车管流量检测等功能。

8）机车具有通过WTB总线进行多机（最多三台）重联控制及显示功能，并预留了远程重联控制系统的软件、硬件接口及安装平台。

9）机车采用独立通风方式，增加了机械间冬夏季温度调节模式转换设计，更好的改善了机车运用环境

10）车上装备卫生间、微波炉、冷藏箱等齐全的生活设施，适应于国内重载干线长交路的运用特点。

1.2 车顶设备布置

车顶设备包括高压户外电气设备和通讯用的天线设备，设备主要布置在Ⅰ端司机室顶盖、顶盖1、顶盖2、顶盖3、顶盖4、Ⅱ端司机室顶盖上。

图1-1 HXD1C型电力机车车顶设备布置图

1.3 车顶设备简介

1.3.1 受电弓

受电弓是机车从接触网获取电能的部件，在机车车顶两端各装一台。受电弓是一种铰接式的机械构件，它通过绝缘子安装与电力机车车顶。受电弓的集电头升起后与接触网导线接触，从接触网上汲取电流，并将其通过车顶母线传送到车内供机车使用。

机车运行前，司机按下升弓按钮时，电磁阀得电，压缩空气通过车内各阀进入受电弓升弓装置，升弓气囊充气膨胀抬升，带动作用于臂杆的钢丝绳，钢丝绳拉拽下臂杆使受电弓升起，使受电弓滑板于接触网接触。

当司机在司机室中按下降弓按钮时，电磁阀失电，切断供风，气囊升弓装置开始排气，受电弓靠自重下降，然后是弓头保持在两个橡胶止挡上。受电弓外形

如图1-2所示。

图1-2受电弓外形图

当受电弓滑板磨耗到限或折断时，滑板内气腔漏气，ADD装置将动作，受电弓迅速降弓，实现自动保护功能。受电弓在工作时，气囊升弓装置一直被供以压缩空气，由于弓头采用弓头悬挂装置，使弓头具有一定的自由度，接触网高度方面较小的差异可通过弓头悬挂装置进行补偿，较大的差异，例如在桥梁上和隧道中，则通过铰链系统进行补偿，因此受电弓可随接触网的不同高度而自由的变换其高度，从而保持弓网接触压力基本恒定。

1.3.2 真空断路器

BVAC.N99D型真空断路器是HXD1C型电力机车车顶高压电器中的一个重要电气部件，它是整车与接触网之间电器连通、分断的总开关，是机车上重要的保护设备。该电器设备主要用于主电路的断开和接通，同时还可以用于过载保护和短路保护，其外形如图1-3所示。

BVAC.N99D型真空断路器外观图图1-3（位置、序号！）BVAC.N99D型真空断路器主要由三个部分组成：上面是高压电路部分；中间是与地隔离的绝缘部分；下面是电空机械装置和低压电路部分，其外形如图1-4所示。

BVAC.N99D型真空断路器结构图图1-4

高压回路

BVAC.N99D型真空断路器的高压回路由可开断交流电弧的真空开关管、静触头、动触头组成。机车车顶上的高压回路装有可以开断交流电弧的真空包。真空包灭弧室通过密封与大气隔离。两个主触头安装在真空包内部，一个是静触头，另一个是动触头。动触头的动作由电空机械装置控制，在分合闸过程中，该动作机构中的导向装置确保动作的稳定性和方向性。

绝缘子隔离绝缘部分

安装在底板上的支持绝缘子提供绝缘。绝缘操纵杆通过绝缘子中心，连接电空机械装置和动触头。O形密封圈紧靠在底板边缘的凹槽中，以保证断路器与车顶之间的密封，其外形如图1-5所示。

绝缘子图图1-5

电空机械装置

BVAC.N99D型真空断路器电空机械装置带有空气管路，在动触头快速合闸过程中提供必需的压力，这里讨论的主要是其低压部分。电空机械装置由空气、压力开关、储风缸、调压阀、电磁阀、保持线圈、传动风缸及活塞组成。该电空管路包括：装在储风缸边上用以保持恒定空气压力的调压阀；用于监控断路器合闸用的储风缸必须提供的最小压力的压力开关；用于控制压力气缸内的气流量的电磁阀传动气缸最终吧空气压力转化为机械作用力。通过电磁阀调定的气流量来保证合适的合闸速度，驱动系统的运动速度取决于该气流量。

断路器合闸状态通过保持线圈来保证。保持线圈得电后可以允许高压气体由传动气缸通过电磁阀向外泄放。该系统同时还能保证断路器分闸时的快速脱扣和分断。

当保持线圈电流被切断（控制电源失电）时，断路器分闸，通过恢复弹簧和触头压力弹簧来实现快速脱扣。通过此系统，在失电和停气时保证主断路器的可靠分闸。

在传动气缸的冲程末端，因为动作的快速性而产生空气的压缩，这就限制分闸时快速脱扣装置的振动，保证了其方向性和稳定性。

1.3.3 高压电压互感器

TBY1-25型电压互感器是一种电力机车专用高压电压互感器，为油浸式结构。其一次绕组的A端接高压，X端接地，结构紧凑，并使用了绝缘性能优异的线圈

和绝缘结构，在设计上还充分考虑了耐震性。该互感器的保养、检修简单，能够常年发挥稳定的性能。每台机车需一个高压电压互感器，该互感器适用于在额定电压为25KV的电力机车电网中作电压测量和继电保护使用。电压互感器外形图1-6所示。

TBY1-25型电压互感器外形图图1-6

TBY1-25型电压互感器主要由线圈组、铁芯、油箱、瓷套、出线装置等组成，其结构如图1-7所示。

TBY1-25型电压互感器总体结构图1-7

1—油箱；2-接地螺栓；；3-二次侧套管；4-观察窗；5-压力释放阀；6-油位表；7-箱盖；8-呼吸管；9-25KV

套管

互感器线圈护铁芯套装后，经干燥处理后装入油箱。线圈在油箱内采用卧式放置，浸于45号变压器油中。高压一次侧A端由瓷套引出，低压侧线圈出头a1、x1及高压一次线圈X端子、接地屏出线端子经0.2KV套管引出。互感器油箱外部经过接地螺栓可靠接地，避免由于悬浮电位造成放电现象。箱盖上有油位表，并用红色油漆在显著位置标明+40摄氏度、+25摄氏度、-25摄氏度温度下油位。

箱体上由注油装置，箱盖上由补油装置。互感器内装有一个呼吸器，以保证油箱内气压与外界气压相等。同时为了保持因环境温度及油温变化时呼入或排出空气的干燥，呼吸器内装有硅胶1.5kg。在箱体上还装有一个压力释放阀。其开启压力为（35±5）kPa，关闭压力为19kPa，以防止互感器内部短路或其他原因而引起互感器爆炸。高压电压互感器总体结构如图1-7所示。

1.3.4 高压电流互感器

电流互感器铁心型式为卷铁心，铁心材料采用晶粒取向优质冷轧低损耗硅钢片经卷制、退火而成。二次线圈采用155 级改性聚酯漆包铜圆线QZ(G)- 2/155 绕制。

高压电流互感器LMZ3-0.72由两个二次绕组浇注组成。LMZ3-0.72高压电流互感器结构和尺寸图如图1-8所示。

LMZ3-0.72高压电流互感器结构和尺寸图图1-8