Штанга токоприемника троллейбуса

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Ставров Василий Петрович(72) Автор Ставров Василий Петрович(73) Патентообладатель Ставров Василий Петрович(57) 1. Штанга токоприемника троллейбуса, содержащая пустотелый корпус переменного по длине сечения, выполненный из волокнистого композиционного материала, в одной части которого волокна ориентированы вдоль оси корпуса, а в другой - винтовыми слоями уложены под углом к оси, отличающаяся тем, что внутренняя полость корпуса имеет в поперечном сечении прямоугольную форму, при этом в горизонтальных элементах сечения корпуса волокна ориентированы вдоль оси корпуса, а винтовые слои охватывают горизонтальные элементы и образуют вертикальные стенки, связывающие их. 2. Штанга по п. 1, отличающаяся тем, что винтовые слои содержат тканый волокнистый наполнитель, основа которого ориентирована под углом 30-60 к оси корпуса. 3. Штанга по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что горизонтальные элементы выполнены в виде круговых сегментов, причем площадь их поперечного сечения постоянна вдоль оси корпуса. 4. Штанга по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что композиционный материал, из которого выполнены горизонтальные элементы, содержит в качестве наполнителя стеклоровинг с линейной плотностью 2400 текс и более, а наполнитель винтовых слоев - стеклоткань с поверхностной плотностью не меньше 290 г/м 2. 6609 1 Изобретение относится к области транспорта и может быть использовано в токоприемном устройстве троллейбуса. Известна штанга токоприемника троллейбуса, состоящая из конических стеклопластиковых труб, соединенных между собой клеевым слоем и стеклопластиковыми бандажами 1. Материал такой штанги обладает диэлектрическими свойствами, что обеспечивает надежную электроизоляцию токоприемного кабеля. Однако при изготовлении штанги требуются тщательная обработка склеиваемых поверхностей и точная пригонка бандажей. Кроме того, дополнительные соединительные элементы увеличивают массу и снижают удельную (отнесенную к массе всей конструкции) жесткость штанги. Штанга токоприемника троллейбуса, согласно изобретению 2, состоит из двух стеклопластиковых труб, которые с целью уменьшения стрелы прогиба соединены под углом. Соединение частей такой штанги трудоемко. Штанга токоприемника троллейбуса, согласно изобретению 3, выполнена в виде конусообразных труб из стеклопластика, а для увеличения жесткости снабжена стяжкой,эксцентрично расположенной внутри трубы. Натягивая стяжку, создают предварительный прогиб штанги, за счет этого уменьшается стрела прогиба в условиях эксплуатации. Наличие стяжки и устройств для ее натяжения усложняет конструкцию штанги и увеличивает трудоемкость сборки. Техническое решение, наиболее близкое к предлагаемому, - штанга токоприемника троллейбуса, содержащая пустотелый корпус переменного вдоль оси сечения, который выполнен из волокнистого композиционного материала, причем часть волокон в материале корпуса ориентирована вдоль оси, а другая - по винтовой линии под углом к оси полимерные волокна, расположенные по винтовой линии, имеют сечение в виде равностороннего треугольника с переменной площадью поперечного сечения 4. Конструкция такой штанги нетехнологична, поскольку материал корпуса содержит слои с переменными сечениями волокон. Предварительное профилирование и упорядоченная укладка таких волокон увеличивают трудоемкость изготовления штанги. Из-за низкого модуля упругости полимерных волокон корпус имеет низкую удельную жесткость при изгибе. Заявляемое техническое решение направлено на повышение технологичности и увеличение удельной жесткости корпуса штанги. Сущность изобретения заключается в том, что в пустотелом корпусе штанги переменного по длине сечения, выполненном из волокнистого композиционного материала, в одной части которого волокна ориентированы вдоль оси корпуса, а в другой - винтовыми слоями уложены под углом к оси, внутренняя полость корпуса имеет в поперечном сечении прямоугольную форму, при этом в горизонтальных элементах сечения корпуса волокна ориентированы вдоль оси корпуса, а винтовые слои охватывают горизонтальные элементы и образуют вертикальные стенки, связывающие эти элементы. В частном исполнении винтовые слои содержат тканый волокнистый наполнитель,основа которого ориентирована под углом 30-60 к оси корпуса. В другом частном исполнении горизонтальные элементы профиля выполнены в виде круговых сегментов, причем площадь их поперечного сечения постоянна вдоль оси корпуса. В предпочтительном варианте горизонтальные элементы содержат в качестве наполнителя композиционного материала стеклоровинг с линейной плотностью 2400 текс и более, а винтовые слои - стеклоткань с поверхностной плотностью не меньше 290 г/м 2. Конструкция штанги изображена на чертежах на фиг. 1 показано продольное, на фиг. 2 и 3 - варианты поперечного сечения корпуса. Штанга содержит пустотелый корпус переменного по длине сечения, выполненный из волокнистого композиционного материала (фиг. 1). Один конец корпуса (большего сечения) известным способом (например, с помощью хомута или цангового зажима) закрепля 2 6609 1 ется на транспортном средстве, а к другому концу крепится головка со скользящим контактом, прижимаемым пружиной штангодержателя к контактному проводу (штангодержатель и токосъемная головка на чертеже не показаны). Часть волокон 1 (фиг. 1), которыми наполнен композиционный материал корпуса штанги, ориентирована вдоль оси корпуса, а другая часть 2 - винтовыми слоями уложена под угломк оси. Внутренняя полость корпуса имеет в поперечном сечении прямоугольную форму(фиг. 2 и 3). В горизонтальных элементах 1 сечения корпуса волокна ориентированы вдоль оси корпуса, а винтовые слои 2 охватывают горизонтальные элементы 1 и образуют вертикальные стенки 3, связывающие эти элементы. Горизонтально расположенные элементы 1, имеющие однонаправленную структуру,обеспечивают высокую жесткость штанги в условиях эксплуатации, т.е. при изгибе моментом, действующим в вертикальной плоскости, проходящей вдоль оси корпуса. Эти элементы разделены вертикальными стенками 3, что позволяет, с одной стороны, увеличить жесткость корпуса при изгибе за счет удаления от нейтрального слоя элементов 1 с высокой жесткостью в направлении оси корпуса, а с другой - снизить массу корпуса за счет уменьшения общей площади сечения, поскольку вклад в изгибную жесткость частей сечения, прилегающих к нейтральной оси, относительно невелик. Кроме того, винтовые слои, образующие вертикальные стенки сечения, имеют более высокие значения прочности при сдвиге, чем материал с ориентированными вдоль оси волокнами. Именно они воспринимают наибольшие касательные напряжения, действующие в нейтральной плоскости сечения корпуса. Это также способствует снижению массы корпуса, а следовательно, увеличению его удельной жесткости. Корпус может быть получен укладкой продольных слоев композиционного материала на оправку прямоугольного сечения, соответствующего сечению внутренней полости корпуса штанги, и последующей обмоткой винтовыми слоями. Такая технология изготовления корпуса исключает сложные и трудоемкие операции профилирования волокон и их послойную укладку с сохранением строго продольной ориентации. Следовательно, штанга предлагаемой конструкции более технологична. В частном исполнении винтовые слои 2 имеют тканый волокнистый наполнитель, основа которого ориентирована под углом 30-60 к оси корпуса, оптимальным с точки зрения прочности при сдвиге. Пропитанную связующим ткань лентами намалывают поверх однонаправленных пучков, образующих горизонтальные элементы, что сокращает затраты времени на изготовление корпуса. По другому варианту (фиг. 3) горизонтальные элементы 1 профиля корпуса могут быть выполнены в виде круговых сегментов, причем площадь их поперечного сечения постоянна вдоль оси корпуса. Это обеспечивается, например, укладкой вдоль оси корпуса предварительно пропитанных пучков нитей или ровинга, имеющих одинаковую длину,равную длине корпуса штанги, а наружный дуговой контур сечения формируется при последующей намотке за счет натяжения препрега с тканым наполнителем. Такая конструкция наиболее технологична. Конструкция корпуса обеспечивает высокую удельную жесткость при изгибе, позволяет использовать в качестве наполнителя композиционного материала горизонтальных элементов стеклоровинг с линейной плотностью 2400 текс и более, а для винтовых слоев стеклоткань с поверхностной плотностью не менее 290 г/м 2 вместо элементарных волокон в штанге известной конструкции, тем самым повысить производительность процесса изготовления и соответственно снизить трудозатраты на его осуществление. Таким образом, выполнение штанги токоприемника, согласно изобретению, решает поставленную техническую задачу. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.