第二篇：接触网技术课程设计报告
接触网技术课程设计报告
班 级： 电气083
学 号： 200809230
姓 名： 孙艳娥
指导教师： 张廷荣
2012 年 2 月 24 日
1.基本题目
1.1 题目
张力自动补偿装置的分析与研究
1.2题目分析
张力自动补偿装置，又称张力自动补偿器，它是装在锚锻的两端，并且串接在接触线和承力索内，它的作用是补偿线索内的张力变化，使张力保持恒定。 对张力自动补偿装置的要求有二：其一，补偿装置应灵活，在线索内的张力发生缓慢变化时，应能及时补偿，传送效率要高；其二：具有快速制动作用，一旦发生断线故事或其他..异常情况，线索内的张力迅速发生变化时，补偿装置还应有一种制动功能。张力自动补偿装置有许多种类，有滑轮式、棘轮式、鼓轮式、液压式及弹簧式等[1]。
2.题目：张力自动补偿装置的分析与研究
2.1张力自动补偿装置的概念
张力自动补偿装置，又称张力自动补偿器，它是装在锚锻的两端，并且串接在接触线和承力索内，它的作用是补偿线索内的张力变化，使张力保持恒定。因为在大气温度发生变化时，接触线或承力索会发生伸长或缩短，从而是线索内张力发生变化，这是就会影响到接触线或承力索的驰度也发生变化，因而使受流条件恶化。为改变这种情况，一般在一个锚锻的两端，在接触线或承力索内串接张力自动补偿装置后，再进行下锚。
张力自动补偿装置有许多种类，有滑轮式、棘轮式、鼓轮式、液压式及弹簧式等
对张力自动补偿装置的要求有二：其一，补偿装置应灵活，在线索内的张力发生缓慢变化时，应能及时补偿，传送效率要高；其二：具有快速制动作用，一旦发生断线故事或其他异常情况，线索内的张力迅速发生变化时，补偿装置还应有一种制动功能。一般对于全补偿的承力索内的补偿装置，如不具备这种功能时，还需专门加有断线制动装置，以防止在一旦发生断线时，坠砣（锤砣）串落地而造成事故扩大、恢复困难。
2.2滑轮式张力自动补偿装置
我国电气化铁路广泛采用滑轮组式补偿装置，它是由补偿滑轮、补偿绳、杵环杆、锤砣杆、限制导管和锤砣组成。对于半补偿链形悬挂，承力索为硬锚，就是直接下锚，如图1(a)所示；对于全补偿链形悬挂，接触网和承力索都通过滑轮组式补偿装置后下锚，此时承力索采用三个滑轮，接触线采用两个滑轮，承力索的张力为15kN,接触线的张力为10kN，承力索采用的传动比为3：1，解除限采用的传动比为2：1，所以坠砣（锤砣）的重负载都是5kN，如图1(b)所示。这种全补偿装置的断线制动装置是另外加设的，见图1中的10。
应该指出，各种线索的张力值不是任意选用的，而是根据线索的拉断力（抗拉应力）除以安全系数决定的。
不同材质、不同截面线索，所选用的张力不同，因而锤砣重量和传动比都会有所变化。
（a) 半补偿链型悬挂
(b) 全补偿链型悬挂
1—补偿滑轮；2—杵头悬式绝缘子；3—耳环悬式绝缘子；4—坠砣矸；5—坠砣；6—坠砣限制架；7—补偿绳；8—定滑轮装置；9—双耳楔形线夹；10—断线制动装置；
图1 滑轮式张力自动补偿装置
2.3鼓轮式张力自动补偿装置
我国在（北）京—秦（皇岛）线部分站场及正线上，试行装设无中心锚结、带变化鼓轮补偿装置的并联下锚方式，以便在无中心锚结状况下防止接触悬挂的窜动。
这种下锚方式的结构如图2所示。从图中可明显看出，这种全补偿下锚方式的特点就在于用平衡板将承力索与接触线平行地“并联”在一起下锚，以便只利用一套特殊的补偿滑轮（鼓轮）装置就可以预防整个接触悬挂的窜动。利用锚段两端全补偿下锚装置的坠砣，通过补偿绳对整个锚段的接触悬挂施加规定的张力，此张力在悬挂中承力索与接触线之间的分配，决定于平衡板上中间与绝缘子串的联结点和其两端与承力索、接触线的联结点之间两段距离的比值。
这种方式中所用的特殊补偿滑轮（鼓轮）叫做变比补偿鼓轮（鼓轮传动），其外形如图2所示。它的结构及主要尺寸示于图中的A向、B向、C向及D向中。
图2 鼓轮并联全补偿装置
从图2中的B向可见，这种补偿鼓轮中央有一根轴，轴的两端装有滚动轴承，形成一体的鼓轮，靠其两端的轴承孔套于轴承外圈从而支撑于滚动轴承上，并可绕轴自由旋转。在鼓轮零件上，直径较小（φ127~φ137mm）的鼓轮部分具有由中间向两端缩小的锥度，鼓轮是和滑轮在一起的，滑轮直径约是鼓轮的4倍，滑轮上具有一个沟槽，补偿绳在沟槽内转动，具有沟槽形状的滑轮外廓为特制的涡状形状，其尺寸如图中的A向所示。半径由263mm逐渐均匀增大至269mm、275mm，平均每隔30°增大1mm。该涡状曲线其实就是一段所谓的阿基米得螺线，其方程以极坐标表示时为
ρ＝α·θ＋r0 (0°≤θ≤360°)
式中ρ（mm）、θ（°）为曲线的极坐标；α、r0 皆为常数。对于上述尺寸的滑轮，常数r0 取值为263mm；α取值为1/30mm（°）。
由于采用了阿基米德螺线形的滑轮沟部外廓，当补偿鼓轮回转时，鼓轮的传动比随回转角度θ的变化而变化，从而施加于接触悬挂的张力也将相应变化，参看图中的B向，即张力将随鼓轮的顺时针或逆时针回转而相应减少或增加，其回转角、传动比与施与悬挂的张力三者之间的关系如表1所示。
表1 鼓轮传动比与接触悬挂张力的关系表
带变化鼓轮补偿装置具有防止接触悬挂窜动的作用。设由于某种原因，接触悬挂由左方补偿鼓轮一侧向右方补偿鼓轮一侧窜动了220mm，从而左方一侧鼓轮将回转-180°，由表可知，其对接触悬挂施加的张力（拉力）将由25.00kN增至25.625kN；而右方的一侧鼓轮将回转+180°，其对悬挂的拉力（据表查得）将由25.00kN减至24.375kN，从而锚段两侧补偿装置间产生1.25kN的张力差，张力差的方向向着左方，从而将接触悬挂曳向左方，直至消除此窜动、两侧张力平衡（皆为25kN）为止。
2.4Re200C型非并联棘轮式补偿装置
我国哈（尔滨）—大（连）线电气化技术改造，引进了德国非并联棘轮补偿装置，外形及结构如图3所示。这种棘轮，从结构上看，接触线和承力索不是并联到补偿器，而是分别连接到补偿器，同时，棘轮的中间有一个齿轮，它是起断线制动作用的。这种补偿器的优点是不仅在承力索断线时具有快速制动功能，而且在发生事故之后，能够较易于恢复，影响面积小。
图3 Re200C型非并联棘轮式补偿装置
引进德国技术的Re200C型补偿装置，其安装结构如图所示。承力索和接触线是分别通过棘轮补偿装置固定到支柱上去的，支柱设有拉线（在图上没有显示）。从A向图上可以看出，承力索和接触线分别固定到支柱的两侧。为防止锤铊摆动，锤铊串上装有限制环，在温度发生变化时，限制环可以沿导杆上下移动。在结构上，接触线和承力索的补偿棘轮上都装有断线制动装置，以防断线时，不致扩大事故范围，并易于恢复；同时还可以防止锤铊串受到破坏。
这种棘轮式补偿装置的安装形式有两种，图3所示为接触线和承力索的下锚棘轮是上下布置，这样会增加支柱的高度和容量；另一种是接触线和承力索的下锚棘轮是水平布置，两个棘轮安装在支柱的两侧，这样，可相应降低支柱的高度。这两种下锚方式，在实际工程中多有采用。
世界各国电气化铁路所采用的张力自动补偿装置都大同小异，但在类别上，惟有日本采用的形式较多，如滑轮式、鼓轮式、棘轮式等，除此之外还有液压式和弹簧式。在结构上还用过
弹簧和鼓轮串联式。图为弹簧式补偿装置。这种补偿装置能较好的保持强力恒定，但是动作范围受限。弹簧式补偿结构也有承力索和接触线是并联在一起的，如图所示，也有广泛采用的承力索和接触线非并联结构的额，如图所示。非并联结构的优点是在发生故障时，恢复起来相对较容易。
2.5弹簧式张力补偿装置
世界各国电气化铁路所采用的张力自动补偿装置都大同小异，但在类型上，唯有日本采用的形式较多，如滑轮式、棘轮式、鼓轮式等，除此之外还有弹簧式和液压式。在结构上还有过弹簧和鼓轮串联式。图4为弹簧式补偿装置，这种补偿装置能较好的保持张力恒定，但是动作范围受限。弹簧补偿装置也有承力索和接触线是并联在一起的，也有广泛采用承力索和接触线非并联的。非并联的有点是在发生故障时，恢复起来相对容易。
弹簧补偿装置主要部件是弹簧,有卷簧和拉簧,弹簧的性能决定了补偿器的性能,由于弹簧补偿器相
对其它补偿方式体积较小,没有坠砣,适合于在隧道等地受空间限制的地方安装。其特点是要求锚段的长度不能过长, 补偿量受限制, 补偿精度偏低, 张力不恒定。恒张力弹簧补偿器测试数据如表2所示。
表2 恒张力弹簧补偿装置测试数据
从以上几种补偿装置来看, 各有优缺点, 滑轮组补偿张力恒定, 且传动效率高, 特别是无油润滑免维护滑轮组被广泛采用; 棘轮补偿张力不恒定, 且传动效率低于滑轮, 但具有断线制动功能; 弹簧补偿器体积小, 补偿精度略低, 适宜小锚段及隧道等地安装作为补充。目前电气化铁路飞速发展, 尤其客运专线的建设,使得接触线、承力索的张力加大, 由原来的15 kN 增加到25 kN, 这就要求有适合大张力的补偿装置和适合大张力的钢丝绳产品。能够兼顾上述补偿装置的优点,且适合大张力的补偿装置将是未来的发展方向。
图4 弹簧补偿装置
3.结论与体会
接触网是一种复杂的供电设备，为了列车的安全运行，必须保证列车受流平稳，在技术上要求接触线具有恒张力。然而接触网受温度和气象条件的影响很大，温度会使接触线和承力索的张力发生变化，不利于列车的安全运行。为了解决线索能够保持恒张力，在实际中采用了各种形式的张力自动补偿装置。在这次课设中依次论述了滑轮式张力补偿装置、鼓轮式张力补偿装置、德国Re200C型非并联棘轮式补偿装置、日本弹簧式张力补偿装置以及我国最新的YB型液压补偿装置、采用不同的补偿装置，其张力补偿的效果也不同，由于我国幅员辽阔，各地气象温度差异很大，在施工过程中可以灵活采用各种形式的补偿装置。
参考书目
[1] 于万聚著.高速电气化铁路接触网. 成都:西南交通大学出版社,2002.
[2] 李爱敏主编.接触网生产实习指导.北京:中国铁道出版社,2000.
[3] 李伟主编.接触网.北京:中国铁道出版社,2000.