接触网课程设计---张力自动补偿装置的分析与研究

接触网课程设计---张力自动补偿装置的分析与研究

接触网工程课程设计

专 业： 电气工程及其自动化 班 级：

姓 名：

学 号： 2009

指导教师：

平时报告修改总

兰州交通大学自动化与电气工程学院

2012 年 7月 13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

在这次课程设计中，我做的是滑轮式、Re200c非并联棘轮式、YB液压型张力自动补偿装置的分析和研究。

张力自动补偿装置，又称张力自动补偿器，它是装在锚段的两端，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两点，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，一旦发生断线事故或其他异常情况，线索内的张力迅速变化时，补偿装置还应有一种制动功能。张力自动补偿装置的分类有：滑轮式、棘轮式、鼓轮式、液压式及弹簧式等。

2 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，它是装在锚段的两端，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，接触线或承力索也会发生伸长或缩短，从而使线索内的张力发生变化，这时就会影响到接触线或承力索的驰度也会发生变化，因而使受流条件恶化。为改变这种情况，一般在一个锚段的两端，在接触线及承力索内串接张力自动补偿装置后，再进行下锚。

对张力自动补偿装置的要求有两点，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

事故或其他异常情况，线索内的张力迅速变化时，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，如果不具备这种功能时，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

（1）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、锤铊杆、限制导管和坠砣组成。对于半补偿链形悬挂，承力索为硬锚，就是直接下锚，如图1所示。

图1半补偿链形悬挂

（2）对于全补偿链形悬挂，接触线和承力索都通过滑轮组补偿装置后下锚，此时承力索采用三个滑轮，接触线采用两个滑轮，承力索张力为15kN，接触线张力为10kN，承力索采用的传动比为3:1，接触线采用的传动比为2:1，所以坠砣的重负载都是5kN，如图2所示。这种全补偿装置的断线制动装置是另外的加设的。

图2 全补偿链形悬挂

（3）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，因而坠砣重量和传动比都会有所变化。

2.3 Re200C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。这种棘轮，从结构上看，接触线和承力索不是并联连接到补偿器上，而是分别连接到补偿器上，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，而且在发生事故后，能够较易于修复，影响面较小。

引进德国技术的Re200C型补偿装置，其安装结构如图3所示。

图3 Re200C型非并联棘轮式补偿装置

承力索和接触线是分别通过棘轮装置固定到支柱上去的，支柱设有拉线。从图可以看出，承力索和接触线分别固定到支柱的两侧。为防止坠砣摆动，坠砣串上装有限制环，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，以防在断线时，不致扩大事故范围，并易于恢复；同时还可以防止坠砣串受到破坏。安装曲线下面标注的300—800m数字是所使用的半个锚段的长度，右侧的数字从上至下为对应温度下坠砣的安装高度。安装曲线对应的安装温度为-40℃—+80℃，这一点与我国原来采用的计算最高温度的不一样，我国的最高温度从南方至北方一律采用+40℃。这里采用+80℃，实际上是在最高计算温度上加了40℃，它是考虑承力索和接触线在满电流负荷运行中，线索可能产生的最高温度。在这种情况下，承力索和接触线的伸长所形成的位移，不致使坠砣串的底部着地。

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。

2.4 YB型液压张力补偿装置

施工中利用坠砣对接触线和承力索进行张力补偿，虽然结构简单，但容易出现滑轮偏磨、卡滞、坠砣摆动等不安全因素。而且由于占用空间大，在线路周围空间受限的情况下无法使用。在长达隧道和隧道群地段，接触网往往需要在隧道内下锚，而传统的补偿方式将大大增加新线隧道开挖的工作量；对既有线则需要扩大原有隧道断面，可能破坏隧道原有衬砌的承载结构，而YB型液压补偿装置不仅能够满足接触网补偿的要求，还能在低矮狭窄净空条件下安装。

图4为“YB型液压张力补偿装置”的工作原理简图，该装置由一个单作用的油缸通过油管和一个气囊式储能器连通，组成一个封闭的独立液压系统。储能器的气囊中充有一定压力的气体，油缸和储能器中注有液压油。油缸拉力的大小由储能器中气体压力的大小决定。

图4 YB型液压张力自动补偿装置的结构

接触线或承力索的自动张力补偿，是一个缓慢变化的动态过程，在每一个固定时刻，线索的张力和补偿装置对线索施加的拉力相等，系统处于力的平衡状态。当环境温度自平衡点升高时，线索膨胀伸长，张力减小，则储能器内具有一定压力的气体挤压液压油通过油管向油缸内补充，使油缸活塞杆回缩，并达到新的力平衡位置，当环境温度自平衡点降低，线索回收，张力加大，则带动活塞油缸活塞杆伸出，将油缸内部分液压油压回储能器，储能器气体体积压缩，并达到新的平衡位置。在活塞杆伸缩的过程中，储能器内气体的体积、压力和温度三个参数之间的关系应基本符合理想气体状态方程。