一、概述
在韶山系列電力機(jī)車上，SS1型、SS3型、SS3B型電力機(jī)車采用的是TKH3-500/1500型轉(zhuǎn)換開關(guān)，SS4型電力機(jī)車采用的是TKH4-840/1000型轉(zhuǎn)換開關(guān)，SS8型電力機(jī)車采用的是TKH4A-970/1000型轉(zhuǎn)換開關(guān)，SS9型電力機(jī)車采用的是TKH10-840/1020型轉(zhuǎn)換開關(guān)。
轉(zhuǎn)換開關(guān)無論是用在哪一型號電力機(jī)車，都是同樣的工作原理，即用來轉(zhuǎn)換接通主電路：一是改變牽引電動機(jī)的勵磁電流（或電樞電流）的方向，也即改變機(jī)車的運(yùn)行方向；二是實(shí)現(xiàn)機(jī)車由牽引工況轉(zhuǎn)換為制動工況。每臺轉(zhuǎn)換開關(guān)控制兩臺（或三臺）牽引電機(jī)，它們都是由兩個轉(zhuǎn)鼓組成，即方向鼓和牽引制動鼓。兩個轉(zhuǎn)鼓可以組合在一起安裝，也可分開安裝。每個轉(zhuǎn)鼓各有兩個工作位置，“向前”和“向后”位，“牽引”和“制動”位。故亦稱該開關(guān)為兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)。
本節(jié)主要介紹SS8型電力機(jī)車采用的TKH4A-970/1000型轉(zhuǎn)換開關(guān)。
二、TKH4A-970/1000型轉(zhuǎn)換開關(guān)主要技術(shù)參數(shù)
額定電壓………………………………………………………………………DC1000V
額定電流 ……………………………………－………………………………DC970A
主觸指單個終壓力……………………………………………………………39～49N
主觸指接觸線長度 ……………………………………………………………≥14mm
主觸指超程 ……………………………………………………………………2～3mm
聯(lián)鎖觸頭額定電壓 ……………………………………………………………DC110V
聯(lián)鎖觸頭額定電流………………………………………………………………DC10A
傳動氣缸額定風(fēng)壓 ……………………………………………………………490kPa
傳動氣缸工作風(fēng)壓………………………………………………………375～650kPa
氣缸活塞行程………………………………………………………………(44±1)mm
三、結(jié)構(gòu)及主要部件的作用
圖7－34 TKH4A型轉(zhuǎn)換開關(guān)外形結(jié)構(gòu)
1－底板；2－支柱；3－牽引制動鼓；4－反向鼓；5－觸指桿；6－面板；7－傳動氣缸；8－撥叉；
9－銷；10－電空閥；11－環(huán)氧玻璃布管；12－凸輪；13－聯(lián)鎖觸頭；14－槽鋼；15－尼龍軸套。
TKH4A型轉(zhuǎn)換開關(guān)安裝于機(jī)車高壓電器柜的下部，由骨架、轉(zhuǎn)鼓、觸指桿、傳動氣缸、聯(lián)鎖觸頭等組成，外形結(jié)構(gòu)如圖7－34所示。
(一)骨架
骨架由底板1、面板6、支柱2及套在支柱上的環(huán)氧玻璃布管11等組成。底板和面板上都焊有角鋼，用來安裝觸指桿(靜觸頭組)5，尼龍軸套15用來安裝反向鼓及牽引制動鼓。反向鼓及牽引制動鼓用連接板組合在一起。
（二）轉(zhuǎn)鼓
轉(zhuǎn)鼓又稱作轉(zhuǎn)換開關(guān)的動觸頭組，分為反向鼓和牽引制動鼓，它們的結(jié)構(gòu)形式基本相同，僅組裝在轉(zhuǎn)軸上觸片的安裝排列位置及絕緣墊圈長度不同，如圖7－35所示。它由轉(zhuǎn)軸、絕緣墊圈、觸片、手柄、凸輪等組成。轉(zhuǎn)軸1由方鋼制成，在其下端有一擋圈，通過定位銷固定在轉(zhuǎn)軸上。動觸片、絕緣墊圈、凸輪與轉(zhuǎn)軸的動作同步。
觸片(動觸頭)4、5形狀基本相似，僅有左右之分，它由“T”形銅片做成弧形，用沉頭螺釘安裝在與轉(zhuǎn)軸固定的轉(zhuǎn)鼓上，如圖7－36所示。
圖7－35 反向鼓和牽引制動鼓外形圖 圖7－36 觸片（動觸頭）組裝
（a）反向鼓；（b）牽引制動鼓 1－膠木座；2－觸片。
1－轉(zhuǎn)軸；2－凸輪；3、9－長短不同的絕緣墊圈；
4、5－觸片（動觸頭）；6－手柄座；7－壓緊螺母；
8－手柄；10－轉(zhuǎn)動鼓絕緣。
動觸片間間隔套裝有長短不同的絕緣墊圈。絕緣墊圈的長度由額定電壓等級所決定，其作用是使觸片(動觸頭)之間保持有一定的絕緣距離，使開關(guān)工作安全可靠。
凸輪2屬于聯(lián)鎖觸頭的一部分，用于控制聯(lián)鎖觸頭的開閉。
正常情況下，由傳動裝置控制反向鼓和牽引制動鼓轉(zhuǎn)軸的動作；當(dāng)傳動裝置發(fā)生故障、手動檢查轉(zhuǎn)換開關(guān)、調(diào)整觸頭之間的觸頭壓力和接觸線時，可手動操作手柄8，使反向鼓或牽引制動鼓的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
(三)觸指桿(靜觸頭組)
觸指桿即轉(zhuǎn)換開關(guān)的靜觸頭組，由一塊環(huán)氧玻璃布板和若干組觸指桿裝配而成，如圖 7－37所示。
圖7－37 觸指桿
1－環(huán)氧玻璃布板；2－觸指；3－調(diào)整螺栓；4－彈簧；5、6－螺桿、螺母；
7－螺栓；8－觸指座；9－軟連接；10接線板。
觸指桿(靜觸頭組)有左右之分，安裝于骨架的面板和底板的角鋼上。每組靜觸頭由兩個觸指并聯(lián)工作，其上裝有觸指彈簧4，借以獲得一定的觸頭超程和終壓力，保證與動觸片間有良好的電接觸。螺母6用于調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)換開關(guān)的靜觸指與轉(zhuǎn)鼓上動觸片之間的接觸壓力，壓力調(diào)整好后，用雙螺母鎖緊，使壓力保持不變。調(diào)整螺栓3用來調(diào)節(jié)觸指2的超程。接線板10用于對外與主電路相連接。
(四)傳動裝置
兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)采用雙活塞氣缸傳動裝置傳動，它由電空閥、傳動氣缸、轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)鼓等組成。傳動氣缸結(jié)構(gòu)如圖7－38所示。
兩位置轉(zhuǎn)換開關(guān)傳動原理用圖7－34說明。由TFK1B型電空閥控制的壓縮空氣推動氣缸內(nèi)活塞左右移動，通過在活塞桿上開有的槽和孔，使銷9插入活塞桿孔內(nèi)，裝于轉(zhuǎn)軸上端的撥叉8卡住銷9，這樣氣缸中活塞桿的左右運(yùn)動就轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)鼓的轉(zhuǎn)動，并帶動動觸片動作，使反向鼓得到“向前”和“向后”，牽引制動鼓得到“牽引”和“制動”兩個工作位置。在開關(guān)完成轉(zhuǎn)換工作的同時，裝于轉(zhuǎn)軸上的凸輪及裝于底板上的聯(lián)鎖觸頭13也進(jìn)行著轉(zhuǎn)換，開斷和閉合控制電路中相應(yīng)的聯(lián)鎖觸點(diǎn)，使轉(zhuǎn)換開關(guān)不會自動轉(zhuǎn)換為非工作狀態(tài)。
雙活塞氣缸傳動裝置轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)角大小決定于傳動氣缸的活塞行程。這一系統(tǒng)必須進(jìn)行氣缸的氣密性能試驗(yàn)，試驗(yàn)合格后才能安裝到轉(zhuǎn)換開關(guān)上去。
圖7－38 傳動氣缸
1－氣缸蓋；2－密封墊；3、4、5－螺栓、螺母及墊圈；6－皮碗；
7－活塞；8－活塞桿；9－氣缸體；10－管接頭；11－毛氈。
(五)聯(lián)鎖觸頭
圖7－39 聯(lián)鎖觸頭結(jié)構(gòu)示意圖
1－蓋板；2－動觸橋；3－反力彈簧；4－推桿；
5－觸頭座；6－靜觸頭；7－滾輪；8－軸。
聯(lián)鎖觸頭用于控制有關(guān)聯(lián)鎖電路，安裝在轉(zhuǎn)換開關(guān)的底板上(見圖7－34右圖)。TKH4A-970／1000型轉(zhuǎn)換開關(guān)采用TKYl型盒式聯(lián)鎖觸頭，如圖7－39所示。它為單件滾輪推桿雙斷點(diǎn)橋式結(jié)構(gòu)，由有機(jī)玻璃外殼、推桿4、滾輪7、反力彈簧3及封閉在外殼內(nèi)的橋式觸頭組成，具有聯(lián)鎖靈活，防污性好，接觸可靠等優(yōu)點(diǎn)。通過透明的有機(jī)玻璃外殼，可以方便地觀察觸頭的開閉情況。
聯(lián)鎖觸頭的開閉由凸輪控制。當(dāng)凸輪的凸出部分推動滾輪時，推桿壓縮反力彈簧，使觸橋與靜觸頭斷開；反之，觸頭閉合。
四、動作原理
轉(zhuǎn)換開關(guān)借助電空閥控制壓縮空氣，帶動轉(zhuǎn)軸、動觸片動作，利用動觸片在不同的位置與靜觸指構(gòu)成不同電路，改變機(jī)車主電路。
1．換向原理
機(jī)車的正反向運(yùn)行是通過改變牽引電動機(jī)勵磁繞組中的電流方向來達(dá)到的，如圖7－40所示。在向前位時，圖(b)中的靜觸指1與2、3與4分別在動觸片A、B上，即1與2、3與4分別沿觸片A、B的垂直方向接通，圖(a)中的常閉觸頭閉合，此時，牽引電動機(jī)電樞繞組與勵磁繞組電流同向，機(jī)車向前運(yùn)行。轉(zhuǎn)軸帶動動觸片轉(zhuǎn)動到向后位時，圖(b)中的靜觸指2與4、1與3分別在動觸片A、B上，即2與4、1與3分別沿動觸片A、B的水平方向接通，圖(a)中的常開觸頭閉合，常閉觸頭斷開，這就在牽引電動機(jī)電樞繞組電流方向不變的情況下改變了牽引電動機(jī)勵磁繞組中的電流方向，牽引電動機(jī)反轉(zhuǎn)，機(jī)車向后運(yùn)行。
圖7－40 換向原理示意圖
（a）牽引電動機(jī)接線原理圖；（b）動主觸片展開圖。
1、2、3、4－靜主觸頭；A、B－動主觸片。
2．牽引制動轉(zhuǎn)換原理
機(jī)車的牽引制動工況轉(zhuǎn)換是通過改變牽引電動機(jī)勵磁繞組接線方式來實(shí)現(xiàn)的，如圖7－41所示。
機(jī)車在牽引狀態(tài)時，圖7－41(b)中的靜觸指6與1、5與4分別在動觸片C、D上，即6與1、5與4分別沿動觸片C、D的垂直方向接通，圖(a)中的常閉觸頭閉合，此時，牽引電動機(jī)電樞繞組與勵磁繞組串聯(lián)，作電動機(jī)（串勵）運(yùn)行。轉(zhuǎn)軸帶動動觸片轉(zhuǎn)動到制動位時，圖(b)中的靜觸指6與7、8與4分別在動觸片C、D上，即6與7、8與4分別沿動觸片C、D的水平方向接通，圖(a)中的常開觸頭閉合，常閉觸頭斷開，此時，牽引電動機(jī)電樞繞組與制動電阻串聯(lián)，勵磁繞組與其它牽引電動機(jī)的勵磁繞組串聯(lián)，構(gòu)成獨(dú)立的勵磁回路，牽引電動機(jī)作發(fā)電機(jī)（他勵）運(yùn)行，機(jī)車由牽引工況轉(zhuǎn)換為電阻制動工況。
圖7－41 牽引制動轉(zhuǎn)換原理示意圖
（a）牽引電動機(jī)接線原理圖；（b）動主觸片展開圖。
1、4、5、6、7、8－靜主觸頭；C、D－動主觸片。
五、操作與維護(hù)注意事項(xiàng)
TKH4A型轉(zhuǎn)換開關(guān)與TKH4、TKH3型轉(zhuǎn)換開關(guān)一樣，它接在主電路中，自身不帶滅弧裝置，所以只能在機(jī)車無電狀態(tài)下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，否則會造成轉(zhuǎn)換開關(guān)的嚴(yán)重?zé)龘p、牽引電機(jī)環(huán)火，嚴(yán)重時還會燒損牽引電動機(jī)，擦傷機(jī)車輪緣。
因此，換向操作時，應(yīng)先將調(diào)速手柄拉回零位，待機(jī)車停穩(wěn)后，再操作換向手柄，進(jìn)行“前”、“后”轉(zhuǎn)換；牽引制動轉(zhuǎn)換時，應(yīng)先將調(diào)速手柄拉回零位，其次操作換向手柄進(jìn)行“牽引”、“制動”轉(zhuǎn)換，然后再操作調(diào)速手柄進(jìn)行速度的調(diào)節(jié)。
轉(zhuǎn)換開關(guān)維護(hù)注意事項(xiàng)如下：
(1)在轉(zhuǎn)換開關(guān)組裝試驗(yàn)完成后，轉(zhuǎn)鼓上必須涂適量工業(yè)凡士林，以保護(hù)觸片不受氧化和腐蝕。
(2)轉(zhuǎn)換開關(guān)若起了電弧痕，可以用細(xì)砂紙將觸片和觸指打磨平后繼續(xù)使用。
(3)定期檢查觸片的壓力，壓力不足時可調(diào)節(jié)觸指桿上的螺母，以保證轉(zhuǎn)換開關(guān)的導(dǎo)流能力。
(4)氣缸在定修時，清洗完后，應(yīng)換上新的潤滑脂。