鐵道車輛設置接地裝置的主要目的是為了防止車上的漏電流對軸箱軸承產(chǎn)生電蝕?若發(fā)生電蝕而未及時處理?將導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至車軸繼而形成接地?防止電流對軸箱軸承造成電蝕?起到了保護軸箱軸承的作用。國內(nèi)目前對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)在運行的 ＣＲＨ2型動車組上的接地裝置 （見圖 1）全部是從日本住友公司進口的?采購周期長且價格較高。所以?研究并開發(fā) 200ＥＭＵ齒輪箱接地裝置?取代進口產(chǎn)品?填補我國在這一領(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、導電板傳導至接地導線。電流的傳導過程：集流環(huán)→碳刷→導電板→接地導線→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

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

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

碳刷測試條件如表 1所示?測試結(jié)果為：在持續(xù)電流 150Ａ?額定短時耐受電流 500Ａ的情況下?工作時間不小于 2ｈ?導電性能優(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?對接地碳刷定位?并實現(xiàn)碳刷磨耗后的自動補償。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、保護碳刷及固定整個接地裝置的作用。接地盒內(nèi)開兩個分隔腔?用于定位彈簧保持架?使兩個彈簧裝置獨立工作；在與分隔腔垂直的兩對側(cè)安裝觀察窗組件；通過帶有絕緣套的螺栓組件分別與導電板及集電器連接。

1．4 導電板組件及布線器

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

1．5 觀察窗組件

觀察窗上刻有紅色標記?兩標記之間的距離為 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記從觀察窗的上端紅色標記處移至下端。通過觀察窗可隨時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導電板與接地盒的連接處采用絕緣墊片；②導電板與集電器、接地盒與導電板的螺栓連接結(jié)構(gòu)采用絕緣套筒；③導電板與集電器的接觸面采用絕緣外套筒。將導電板與其他結(jié)構(gòu)分隔?避免漏電。絕緣件均采用機械強度高、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長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?設計中的彈簧長度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

通過分析計算 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)引進的平臺?為進一步自主**和開發(fā)國產(chǎn)化的200ＥＭＵ齒輪箱接地裝置奠定了良好的基礎。