一种电气车钩连接器的结构设计_蒋芳芳.pdf

第 2 期2023 年 4 月机电元件ELECTOMECHANICAL COMPONENTSVol.43 No.2Apr.2023收稿日期:2022 08 11研 究 与 设 计一种电气车钩连接器的结构设计蒋芳芳，唐继，李圣强，马波(四川绵阳华丰科技股份有限公司，四川绵阳，621000)摘要:本文介绍了一种电气车钩连接器，具有自动开闭盖机构及横向、轴向多方位浮动机构，横向浮动与轴向浮动保证电气车钩连接器对接精度。电气车钩连接器在对接过程中开盖，开盖与对接过程合二为一，提高工作效率。关键词:连接器;浮动;开闭盖Doi:10 3969/j issn 1000 6133 2023 02 004中图分类号:TP391.9文献标识码:A文章编号:1000 6133(2023)02 0018 031引言电气车钩连接器广泛应用于新一代的机车上，主要用于两列机车之间的电气连接。随着铁路运输事业的不断发展，一台机车的牵引往往满足不了运输要求，需要多机牵引来提高机车的牵引和运输能力，从而提高生产力和机车运输效率。当使用多机牵引时，各台机车通过电气车钩连接器以及与电气车钩连接器配套的多芯电缆插头，使各台机车的电气线路连接导通。当多台机车连接导通后，则实现一名司机操纵多台机车，节省人力，提高效率。电气车钩连接器在执行机车车组之间电路导通和分离功能时，依托机械车钩的自动连挂和解钩过程，实现两个电气车钩连接器的导通和分离。在电气车钩连接器导通时，需借用机械车钩的开闭盖机构，对电气车钩连接器的盖子施加外力，打开盖子。当电气车钩连接器的盖子打开后，再进行两个电气车钩连接器的连接导通。由于机械车钩在对接时，有很大的冲击力，所以电气车钩连接器在对接时，会受到很大的振动冲击力。同时，电气车钩连接器芯数较多，孔位排列十分密集，因此电气车钩连接器的定位机构尤其重要，定位机构的优劣直接影响电气车钩连接器的性能。目前，市场上的电气车钩连接器，均需借助机械车钩的开闭盖机构来打开盖子。定位采用定位销和定位孔机构，此机构对电气车钩连接器的加工精度要求极高，定位效果差。同时，电气车钩连接器对接时受到巨大冲击振动力，使电气车钩连接器的使用寿命大打折扣。2电气车钩连接器结构为解决目前电气车钩连接器的弊端，本文提出一种新的电气车钩连接器结构。其设计有自动开盖机构，无需借助机械车钩的开闭该机构，就可在电气车钩连接器的对接过程中自动打开;其设计有横向、轴向多方位浮动机构，当电气车钩连接器受到巨大冲击振动力时，浮动机构可将力传递吸收，保护了电气车钩连接器，增加了电气车钩连接器的使用寿命;其设计的浮动机构，当巨大的振动冲击外力消失后，电气车钩连接器还可在浮动力的作用下自动校准对正，增加了电气车钩连接器的对接精度，大大提高了电气车钩连接器的性能。2 1电气车钩连接器开盖机构传统的电气车钩连接器，盖子与连接器壳体通过转轴、弹簧等部件连接，在两个电气车钩连接器对接前，需要借助机械车钩的开闭盖系统，对电气车钩连接器的盖子施加力，打开盖子，然后两个电气车钩连接器再进行对接，即电气车钩连接器的使用，需分成开盖操作及对接操作两个过程。本文提出的电气车钩连接器，具有自动开盖机构，将电气车钩连接器的开盖操作和对接操作过程合二为一，大大提高了工作效率，且节约制造成本。图 1传统盖子结构图 2传统开盖方式自动开盖的盖子结构，包括底板、面板和两侧板，两侧板间隔设置，且两侧板的底部通过底板连接，两侧板的前端部通过面板连接。面板为弧形结构，在水平投影面上，面板与侧板顶部的连接处位于面板与侧板底部的连接处的后方。面板为圆弧形结构，面板、底板和两侧板之间形成一腔体，侧板上远离面板的一侧设置有旋臂，面板上具有接触线，在侧板的投影面上，接触线位于旋臂旋转的轴心的前端下方。电气车钩连接器需要成对使用，即在机车上需要连接的一端安装一个电气车钩连接器，而在机车上的另一端也安装一个电气车钩连接器，在使用时，当两个电气车钩连接器相对移动，两个盖子接触，盖子的面板为弧形结构，因此两个盖子接触后，两个盖子的接触区域则为接触线，由于接触线位于旋臂旋转的轴心的前端下方，因此当两个盖子接触后，盖子受力后，盖子发生转动，进而盖子打开。图 3盖子图 4开盖方向开盖工作过程:如图 5 所示，当两个电气车钩连接器安装好后，盖子在扭簧的作用下将箱体的前端盖住，当两个电气车钩连接器相对移动后，导向柱先插入到对应的导向孔内，然后两个盖子再接触。而当两个盖子接触后，盖子则受到冲击力，盖子在冲击力的作用下绕转轴转动，由于盖子的接触线始终位于转轴轴心线的前下方，因此随着两个电气车钩连接器的继续相对移动，盖子逐渐被打开。当两个盖子的接触线与高点重合时，两个挡板之间抵接，从而使得盖子无法继续转动。此时，两个插接组件也完成了插接工作。当两个电气车钩连接器分离后，盖子又会在扭簧的作用力下，自动回转盖住箱体，从而对插接组件起到了很好的保护作用。整个电气车钩连接器在插接过程中，实现了自动开盖定位连接，开盖与连接过程合二为一，不需要像传统的电气车钩连接器那样，需要先开盖，再连接。图 5盖子闭合图 6盖子打开2 2电气车钩连接器浮动机构电气车钩连接器芯数多，孔位排布十分密集，为了91第 2 期蒋芳芳等:一种电气车钩连接器的结构设计保证两个电气车钩连接器对接精度，传统电气车钩连接器采用定位销和定位孔的结构，来保证两个电气车钩连接器的对接。但此种方式要求零件的加工精度机高，定位效果不理想。在受到强大外力冲击时，电气车钩连接器的接触件容易损伤。本文的电气车钩连接器，设计有横向、轴向多方位浮动机构，可以很好地解决传统电气车钩连接器的弊端。如图 7 所示，电气车钩连接器包括箱体、盖子和浮动机构，箱体的后端安装在浮动机构上，且箱体可在浮动机构的作用下轴向和径向浮动。当两个电气车钩连接器在对插时，两个导向组件先接触，实现导向，完成两个电气车钩连接器的初定位。接着两个盖子接触，而当两个盖子接触后，盖子受到冲击力，盖子翻转，并且盖子会将冲击力传递给箱体，箱体则将冲击力传递给浮动机构，箱体为了适应冲击力，箱体则在浮动机构的作用下在轴向和径向进行浮动。浮动机构工作过程:如图 7 所示，固定件上具有依次连通的三个孔，其中第二孔的孔壁形成第一楔形面，浮动件的外表面上开设有与第一楔形面相匹配的第二楔形面。提供浮动力的弹簧，其一端抵接在框架的内腔内，另一端与浮动件抵接。浮动件的第二楔形面在弹性回复力的作用下抵接在第二孔的第一楔形面上。在轴向方向上，浮动件的左端面与框架的右端面形成轴向浮动间隙，在径向方向上，浮动件的外侧壁与第二孔之间的间隙形成径向浮动间隙。弹簧初始状态处于压缩状态，因此弹簧始终会给浮动件轴向的弹性回复力，从而使得第二楔形面和第一楔形面抵接，弹簧的刚度和弹性回复力的大小，则根据实际需求进行选择。当浮动件只受轴向力时，弹簧被压缩，第一楔形面和第二斜形面分离，当浮动件上的轴向力消失后，浮动件在弹性回复力的作用下与第二孔抵接，从而使得第二楔形面和第一楔形面抵接，而当浮动件只受径向外力时，第二楔形面则相对第一楔形面滑动。由于浮动件的外侧壁与第二孔之间的间隙形成径向浮动间隙，因此在径向方向上，第二楔形面可相对第一楔形面滑动，而第二楔形面在相对第一楔形面滑动时，弹簧为了适应第二楔形面和第一楔形面的滑动，弹簧会偏离轴心，而当浮动件上径向外力消失后，弹簧则会复位，进而使得浮动件复位，再次实现第二楔形面和第一楔形面的抵接。当两个电气车钩连接器对碰后，其冲击力则会被分解为轴向方向上的力和径向方向上的力，因此浮动件即会轴向浮动，也会径向浮动，并且当浮动件轴向浮动后，则使得径向浮动间隙变大，且第一楔形面和第二楔形面脱离，使得浮动件在径向方向上浮动更为方便，以便于在电气车钩连接器在连接时能够适应巨大的轴向冲击力和纵向力。图 7浮动机构3效果分析电气车钩连接器的自动开盖机构，提高了电气车钩连接器的工作效率，降低了机械车钩的生产成本。此结构将电气车钩连接器开盖、对接两个操作过程合二为一，方便了电气车钩连接器的使用操作，简化操作流程。电气车钩连接器的浮动机构，在两个电气车钩连接器对接承受巨大外力冲击时，通过弹簧浮动，吸收冲击力，保护电气车钩连接器，大大延长电气车钩连接器的使用寿命。同时，通过弹簧及楔形面的双重浮动机构，使电气车钩连接器具有横向、轴向多方位浮动，在两个电气车钩连接器对接时，可自动调节对准校中，大大提高连接器的对接校准性能，并且降低零件加工成本，摆脱传统电气车钩连接器依赖零件加工精度来实现对准校中的弊端。4结束语随着铁路技术和电子技术的发展，越来越多的电子技术应用于新一代铁路行业，电连接器在新一代机车上得到广泛应用，特别是近年来高速动车的快速发展，车钩采用了集机械、风、电一体化的装置，通过自动连挂和解钩实现多路机车的电气连接。电气车钩连接器的性能优劣直接影响多路机车重联牵引的性能。而国内目前使用的电气车钩连接器基本停留在最初阶段，迭代更新慢，性能不稳定。本文提出的电气车钩连接器，解决了目前电气车钩连接器的诸多弊端，大大提高电气车钩连接器的性能及工作效率。参考文献:1 赵健，齐霁 机车车钩(车端)全自动电气连机器的设计选用概述，2022 04 2 TB/2761 1996:机车用电连接器基本技术条件 02机 电 元 件2023 年