本发明属于轨道交通电力电子装置技术领域，涉及一种自顶向下的防滑脱固定及限位装置。
背景技术：
轨道交通电力机车、动车组、城轨车辆设备中涉及大量电力电子装置机械固定，设备固定主要有横向安装和纵向安装两种方式，固定装置的可靠性、可用性、可维护性对轨道交通设备的安装维护和可靠运行有着重要作用。目前电力电子装置的横向安装应用较多，在特殊领域如城市轨道交通车辆变流装置中的装置有些为纵向安装，而纵向安装受空间和人员操作角度的限制，对其内部装置的安装固定提出了更高要求。
现有的水平横向安装方式，在电力电子装置内部安装固定块，通过横向长螺杆实现机械固定，仅限于安装方式为横向的电力电子装置的安装固定。由于其没有自锁及防脱功能，螺栓在运行过程中易松动，紧固件易脱落，存在安全隐患；且无限位设计，安装精度不高。现有的竖直纵向安装方式包括两种：第一种方式在电力电子装置底部侧面四个角安装l型引出端，通过螺栓将其固定于变流装置底板，在电力电子装置底部侧面安装倒l型引出端，通过螺栓将其固定于旁边的变流装置固定横梁；这种安装方式，延伸出的l型固定引出端增加该电力电子装置体积，不利于电力电子装置的小型化轻量化设计；还需预留操作人员的操作空间，占用空间大，不利于变流装置的小型化轻量化设计；安装维护不方便，需逐一拆装各个固定点的螺栓，以每个l型固定引出端至少需要2个固定螺栓计算，4个l型固定引出端需至少拆装共8个螺栓，费时费力；后期维护时，螺栓和弹垫在拆装过程中存在掉落隐患。第二种安装方式通过纵向长螺杆实现机械固定，纵向长螺杆固定于装置底板时使用的螺母在车辆运行振动过程中易松动，通过在长螺杆固定于装置底板的螺母增加弹垫，可防止松动，但在将装置拆离变流装置时，弹垫易从螺杆底部掉落至变流装置中，存在安全隐患；为防止弹垫掉出，可限定长螺杆底部安装螺纹的加工长度，在实际应用中存在加工误差、电力电子装置框架的加工误差、安装误差这三个误差的叠加，对长螺杆的螺纹长度限定精度高，实际应用中不好控制；此外，长螺杆无限位设计对其安装深度进行限位，安装精度不高。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种自顶向下的防滑脱固定及限位装置，在提高电力电子装置可靠性、可用性和可维护性的同时，连接更加方便快捷，提高空间利用率，进一步简化装置结构，缩小体积，方便安装和后期维护。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种自顶向下的防滑脱固定及限位装置，包括自上向下安装于功率单元内的螺杆组件，所述螺杆组件通过上下移动实现对功率单元与变流装置底板的装配和拆卸；所述螺杆组件包括长螺杆，所述长螺杆的顶部焊接有螺母，所述竖直长螺杆的底部自上而下依次分布有定位片、自锁结构、弹垫、支撑柱，当支撑柱的底面与长螺杆底部凹槽的上边缘处于同一平面时，自锁结构和弹垫紧贴支撑柱上表面安装，且自锁结构的顶部到定位片的距离l1小于支撑柱的高度l2，以保证在拆装过程中，避免支撑柱在长螺杆上提时掉落，同时弹垫在支撑柱的上部，可防止弹垫在功率单元拆装过程中掉落。
进一步，所述长螺杆从功率单元的框架顶部的腰型安装孔穿入，所述长螺杆的底端依次穿过功率单元框架底部安装孔、变流装置框架安装孔。
进一步，所述自锁结构通过一个左旋螺母和一个右旋螺母配合，进行对旋拧紧或放松。
进一步，所述左旋螺母和右旋螺母的螺纹处均涂有螺母防松液，以增强锁紧效果。
进一步，所述长螺杆顶部焊接的螺母为六角螺母，将功率单元安装至变流装置时，长螺杆从上往下穿过功率单元框架之后插入变流装置底板安装孔进行定位，之后将限位片垫于六角螺母底面与功率单元的顶部框架之间进行限位，使用紧固工具拧紧长螺杆顶部的六角螺母，直至六角螺母底面与功率单元之间的间隙与限位片的厚度相等，之后抽出限位片，使用限位片用以保证每个固定点都同样紧固牢靠，同时保证功率单元三组螺杆组件的安装高度相同，确保功率单元在变流装置中的三个安装点受力均匀。
进一步，所述长螺杆靠近底端的位置设有一圈凹槽，且所述凹槽位于支撑柱的下方；所述凹槽的下边缘距长螺杆伞盖型底端的距离l3，根据实际情况略小于l1，长螺杆与变流装置安装紧固后，长螺杆伞盖型底端需超出变流装置底板压铆螺母至少3个丝扣，以保证可靠连接。在搬运功率单元水平放下时，螺杆组件竖直向上移动，螺杆组件的底部不会超出功率单元的底面而保证功率单元可稳定放置水平。其中，凹槽具有以下作用：第一，在将该防滑脱固定及限位装置装配于电力电子装置之前搬运时，可在凹槽位置夹一个限位夹或扎带，防止支撑柱滑落；第二，当该防滑脱固定及限位装置装配于功率单元时，凹槽可辅助作业人员就对旋螺母及支撑柱的安装位置进行定位；第三，当功率单元装配于变流装置时，该长螺杆需下旋拧紧，与变流装置底板下方焊接的压铆螺母固定，长螺杆可使用手动工具旋紧，也可使用气动工具快速拧紧，该凹槽可避免长螺杆快速转动时碰到功率单元底板安装圆孔的边缘或变流装置底板安装圆孔的边缘，而造成部件磕碰、损伤。
进一步，所述螺母与功率单元的顶部框架之间还设置有限位片，在功率单元安装至变流装置的最后一步，将限位片垫于螺母与功率单元的顶部框架之间，以长螺杆顶部的螺母帽为受力点拧紧长螺杆，直至螺杆组件与功率单元之间的间隙与限位片的厚度相等，保证每个固定点都同样紧固牢靠，同时保证三组螺杆组件的安装高度相同，确保功率单元在变流装置中的三个安装点受力均匀。
进一步，所述限位片的任一侧边设有半圆形开口，方便在功率单元与变流装置安装完成后抽出限位片。
进一步，所述长螺杆的底端呈伞盖型结构，便于安装。
进一步，所述长螺杆的顶端呈弧面结构，在长螺杆顶部焊接六角螺母时，通过焊接对顶部进行倒角磨圆处理使得六角螺母与长螺杆成为一体，该弧面结构具有以下作用：第一，增加焊接受力面，使得六角螺母与长螺杆焊接更加牢固；第二，弧面设计可防止长螺杆顶部切面在搬运和操作过程中划伤操作人员。
进一步，所述支撑柱为采用金属材质的空腔圆柱，在将功率单元安装或拆离变流装置的过程中，支撑柱穿于长螺杆底部，长螺杆在拆装过程中的上下方向可活动距离小于支撑柱的高度l2，使得支撑柱不会在拆装过程中滑出掉落，同时，该支撑柱的设计可防止垫圈在拆装过程中从长螺杆的底部滑脱而掉入所安装的功率单元或变流装置中。
进一步，所述自锁结构还可以采用防松螺母，可以从市面上采购专用的防松螺母，来实现自锁防松的效果。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：通过在长螺杆上增加自锁结构的设计，能够有效地防止整个装置在运行中由于振动而导致的螺栓松动现象，同时避免发生弹垫滑落等安全隐患；通过增加一定高度的支撑柱，能够解决多种组件在装配过程中由于加工误差、组装误差等组合误差导致实际装配过程中出现问题，同时可以解决整个安装过程中对部件加工精度要求高的问题，简单易行；这种限位装置，螺杆组件和功率单元装配一体，长螺杆可上下活动，在安装于变流装置之前螺杆不突出于功率单元的底部，可以水平放置，方便包装搬运。因此，这种限位装置能够实现功率单元与变流装置之间的纵向装配，将功率单元装配于变流装置时，无需拆解固定组件，也无需其他紧固件，直接从顶部紧固长螺杆即可，方便整个装置的安装和后期维护，且安装布局节约空间，较原有的安装结构缩小了体积，有利于变流装置、功率单元等电力电子装置的小型化、轻量化设计，提高了整个装置的可维护性、可靠性和可用性。
此外，这种限位装置，通过增加限位片的设计，且限位片的加工简单易行，用于量测长螺杆的安装高度，保证各长螺杆的安装高度相同，且三个安装点受力均匀。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的自顶向下的防滑脱固定及限位装置的结构示意图；
图2为本发明提供的定位片的结构示意图；
图3为本发明提供的限位片的结构示意图；
图4为本发明提供的自顶向下的防滑脱固定及限位装置与功率单元的装配示意图。
其中：1为长螺杆；2为螺母；3为自锁结构；4为弹垫；5为支撑柱；6为定位片；7为凹槽；8为限位片；9、半圆形开口。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例
参见图1-3所示，本发明提供了一种自顶向下的防滑脱固定及限位装置，包括自上向下安装于功率单元内的螺杆组件，螺杆组件通过上下移动实现对功率单元与变流装置底板的装配和拆卸；螺杆组件包括长螺杆1，长螺杆1的顶部焊接有螺母2，螺杆组件装配于功率单元中时，竖直长螺杆1的底部由上至下依次为定位片6、自锁结构3、弹垫4、支撑柱5，且自锁结构3的顶部距离定位片6的距离l1小于支撑柱5的高度l2。
优选地，螺母2为六角螺母，且六角螺母焊接于长螺杆1的顶部，将功率单元安装至变流装置时，长螺杆1从上往下穿过功率单元框架之后插入变流装置底板安装孔进行定位，之后将限位片8垫于六角螺母底面与功率单元的顶部框架之间进行限位，使用紧固工具拧紧长螺杆1顶部的六角螺母，直至六角螺母底面与功率单元顶部框架之间的间隙与限位片8的厚度相等，然后抽出限位片8，使用限位片8用以保证每个固定点都同样紧固牢靠，同时保证功率单元三组螺杆组件的安装高度相同，确保功率单元在变流装置中的三个安装点受力均匀。
进一步，自锁结构3通过一个左旋螺母和一个右旋螺母配合，进行对旋拧紧或放松。
优选地，左旋螺母和右旋螺母的螺纹处均涂有螺母防松液，以增强锁紧效果，使用常见易加工部件，操作简单，成本低廉，可实施性强，通用性高，在有效防止装置运行中振动导致螺栓松动的同时，还可以避免发生弹垫滑落等安全隐患。
可选地，自锁结构3还可以选择防松螺母，可以从市场上采购专用的防松螺母，但价格相对较高。经过对比，采用左旋螺母和右旋螺母实现的双螺母防松结构，成本相对较低，且便捷易实现。
进一步，长螺杆1采用一根高强度金属成品通体长螺杆，其长度根据所连接装置的高度而定，长螺杆1靠近底端的位置设置一圈凹槽7，且凹槽7位于支撑柱5的下方。凹槽7的下边缘距长螺杆1伞盖型底端的距离l3，根据实际情况略小于自锁结构3的顶部到定位片6的距离l1，长螺杆与变流装置安装紧固后，长螺杆伞盖型底端需超出变流装置底板压铆螺母至少3个丝扣，以保证可靠连接。在搬运功率单元水平放下时，螺杆组件竖直向上移动，螺杆组件的底部不会超出功率单元的底面而保证功率单元可水平放置。凹槽7具有以下作用：第一，在将该防滑脱固定及限位装置装配于电力电子装置之前搬运时，可在凹槽7的位置夹一个限位夹或扎带，防止支撑柱5滑落；第二，当该防滑脱固定及限位装置装配于功率单元时，凹槽7可辅助作业人员就对旋螺母及支撑柱5的安装位置进行定位；第三，当功率单元装配于变流装置时，该长螺杆1需下旋拧紧，与变流装置底板下方焊接的压铆螺母固定，长螺杆1可使用手动工具旋紧，也可使用气动工具快速拧紧，该凹槽7可避免长螺杆1快速转动时碰到功率单元底板安装圆孔的边缘或变流装置底板安装圆孔的边缘，而造成部件磕碰、损伤。
进一步，螺母2与功率单元的顶部框架之间还设置有限位片8，螺母2选用高强度六角螺母。在功率单元安装至变流装置的最后一步，将限位片8垫于高强度六角螺母与功率单元的顶部框架之间，以长螺杆1顶部的六角螺母帽为受力点拧紧长螺杆1，直至螺杆组件与功率单元之间的间隙与限位片8的厚度相等，保证每个固定点都同样紧固牢靠，同时保证三组螺杆组件的安装高度相同，确保功率单元在变流装置中的三个安装点受力均匀。
优选地，参见图3所示，限位片8包括一个矩形片和半圆形片，两者一体成型制成一平板，限位片8的左侧边设有半圆形开口9，方便在功率单元与变流装置安装完成后抽出限位片8。
进一步，长螺杆1的底端呈伞盖型结构，便于安装。
进一步，长螺杆1的顶端呈弧面结构，在长螺杆1的顶部焊接六角螺母时，通过焊接对顶部进行倒角磨圆处理使得六角螺母与长螺杆1成为一体，该弧面结构具有以下作用：第一，增加焊接受力面，使得六角螺母与长螺杆1焊接更加牢固；第二，防止长螺杆1的顶部切面在搬运和操作过程中划伤操作人员。
进一步，支撑柱5为采用金属材质的空腔圆柱以便穿入长螺杆1，在将功率单元安装或拆离变流装置的过程中，长螺杆1从支撑柱5中间穿过，该支撑柱5用于防止垫圈在拆装过程中从长螺杆1的底部滑脱而掉入所安装的功率单元或变流装置中。
进一步，参见图2所示，定位片6呈折弯结构，定位片6的一个安装面设有两个小圆孔，用螺栓穿过这两个小圆孔将定位片6固定于功率单元框架上，定位片6的另一个安装面还开设有一个大腰型孔，长螺杆1自上而下穿过功率单元框架上表面后，穿过定位片6的腰型孔，然后逐次穿入对旋螺母、弹垫4和支撑柱5，然后向下穿入功率单元框架的下表面。这种定位片6，用于限制长螺杆1向上提拉的高度，功率单元安装前平面放置时，对旋螺母顶部距离定位片的距离l1小于支撑柱的高度l2，可避免长螺杆1向上提拉过多导致支撑柱5和弹垫4滑落。
综上，本发明提供的这种自顶向下的防滑脱固定及限位装置，用于实现城市轨道交通领域变流装置中功率单元自顶向下纵向固定于变流装置的机械连接，在实现机械固定的前提下，具有自锁和防脱落性能，同时设计安装限位保证安装精度，具体实现方式及安装过程如下：
其实现方式如下：结合图1所示，长螺杆1采用一根高强度金属成品通体长螺杆，其长度根据所连接装置的高度而定，长螺杆1的顶部焊接高强度六角螺母，并对长螺杆1的顶端进行弧面处理，长螺杆1的底端可加工为伞盖型便于安装，长螺杆1靠近底端的位置设有一圈凹槽7，在将该防滑脱固定及限位装置装配于电力电子装置之前搬运时，可在凹槽7的位置夹一个限位夹或扎带，防止支撑柱5滑落；另外，当该防滑脱固定及限位装置装配于功率单元时，凹槽7可辅助作业人员就对旋螺母及支撑柱5的安装位置进行定位；此外，当功率单元装配于变流装置时，长螺杆1需下旋拧紧，与变流装置底板下方焊接的压铆螺母固定，凹槽7可用于防止安装旋紧时长螺杆1对功率单元底板圆孔和变流装置底板安装孔的磕碰。凹槽7到长螺杆1顶部焊接的高强度六角螺母底部的距离等于所装配功率单元框架上-下外表面的距离加上限位片的厚度之和。
为保证螺杆组件装入功率单元之后功率单元的底部水平，以便于搬运放置，螺杆组件可上下活动。当功率单元水平放置时，参见图4，螺杆组件向上活动，其底部与功率单元的底部在同一平面，螺杆组件向上移动的最大距离l1即自锁结构3至定位片6底面的距离，支撑柱5的高度为l2，设定l1＜l2就可保证功率单元在拆装搬运过程中弹垫4与支撑柱5不脱落，从而降低组合误差对各部件加工精度要求高的限制；长螺杆1底部的凹槽7下边缘与长螺杆伞盖型底端的距离l3，根据实际情况略小于l1，长螺杆与变流装置安装紧固后，长螺杆伞盖型底端需超出变流装置底板压铆螺母至少3个丝扣，以保证可靠连接。设定l3＜l1以保证功率单元搬运水平放下时，螺杆组件竖直向上移动，螺杆组件的底部不会超出功率单元的底面而保证功率单元可水平放置。当该功率单元装配于变流装置上之后，螺杆组件向下穿入变流装置的底部并与变流装置底板的压铆螺母拧紧起连接固定作用。
其安装过程如下：结合图1，螺杆组件的安装过程如下：
①将已焊接高强度六角螺母的长螺杆1从功率单元的顶部腰型安装孔穿入，功率单元顶部框架的安装孔下方焊接压铆螺母；
②步骤①后将长螺杆1往下穿入定位片6；
③然后，将自锁结构3、弹垫4、支撑柱5依次从长螺杆1底端穿入；
④调整支撑柱5的位置直至其底面与凹槽7上边缘对齐，弹垫4和自锁结构3紧贴于支撑柱5之上，将自锁结构3的双螺母对旋拧紧，同时利用弹垫4和螺母防松液共同保证紧固度，防止车辆行驶过程中振动导致松动；
⑤将图1所示组装完成的螺杆组件穿入功率单元底部框架安装孔，螺杆组件可以上下拉动以保证其在连接变流装置和功率单元的同时，保证功率单元独立水平放置时的稳定性；
⑥上下拉动螺杆组件检查安装无误。
利用三角形的稳定原理，功率单元上共装配有3组螺杆组件，螺杆组件可上下拉动，且向上移动的最大距离l1小于支撑柱的高度l2，以保证支撑柱5和弹垫4不会掉出滑落。长螺杆1底部的凹槽7的下边缘与长螺杆伞盖型底端的距离l3，根据实际情况略小于l1，以保证功率单元搬运水平放下时，螺杆组件竖直向上移动时螺杆组件的底部不会超出功率单元的底面，使得功率单元可水平放置，方便搬运。
在将城市轨道交通变流装置装配于车体顶部时，变流装置上开盖，其内安装的部件均为顶部纵向装配，变流装置箱体底板安装孔下方焊接有压铆螺母，功率单元在变流装置内的安装过程如下：
①将功率单元放入变流装置安装槽内；
②将已装配好螺杆组件的功率单元与变流装置间的安装孔对齐，之后在功率单元顶部的三个紧固点拧紧3组螺杆组件；
③再用限位片8量测安装高度，保证各长螺杆的安装高度相同，三个安装点受力均匀；
④抽出限位片8，安装完成。
因此，使用这种自顶向下的防滑脱固定及限位装置，其操作方便快捷，能够充分利用功率单元自身空间安装螺杆组件，同时无需占用柜体空间进行装配，可以提高空间利用率，有利于功率单元和变流装置的小型化、轻量化设计；每个功率单元仅有顶部三个安装点，直接旋入拧紧螺栓即可，操作方便快捷；螺杆组件的自锁防滑脱设计，能够提高其安装可靠性与可用性；螺杆组件与功率单元一体化整体装配于变流装置内，便于后期拆装维护。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
1.一种自顶向下的防滑脱固定及限位装置，其特征在于，包括自上向下安装于功率单元内的螺杆组件，所述螺杆组件通过上下移动实现对功率单元与变流装置底板的装配和拆卸；所述螺杆组件包括长螺杆(1)，所述长螺杆(1)的顶部焊接有螺母(2)，所述竖直长螺杆(1)的底部自上向下依次分布有定位片(6)、自锁结构(3)、弹垫(4)、支撑柱(5)，且所述自锁结构(3)的顶部距离定位片(6)的距离l1小于支撑柱(5)的高度l2。
2.根据权利要求1所述的自顶向下的防滑脱固定及限位装置，其特征在于，所述长螺杆(1)从功率单元的框架顶部的腰型安装孔穿入，所述长螺杆(1)的底部穿入功率单元底部的变流装置框架安装孔。
3.根据权利要求1所述的自顶向下的防滑脱固定及限位装置，其特征在于，所述自锁结构(3)通过一个左旋螺母和一个右旋螺母配合，进行对旋拧紧或放松。
4.根据权利要求3所述的自顶向下的防滑脱固定及限位装置，其特征在于，所述左旋螺母和右旋螺母的螺纹处均涂有螺母防松液。
5.根据权利要求1所述的自顶向下的防滑脱固定及限位装置，其特征在于，所述长螺杆(1)靠近底端的位置设有一圈凹槽(7)，且所述凹槽(7)位于支撑柱(5)的下方。
6.根据权利要求1所述的自顶向下的防滑脱固定及限位装置，其特征在于，所述螺母(2)与功率单元的框架之间还设置有限位片(8)。
7.根据权利要求6所述的自顶向下的防滑脱固定及限位装置，其特征在于，所述限位片(8)的任一侧边设有半圆形开口(9)。
8.根据权利要求1所述的自顶向下的防滑脱固定及限位装置，其特征在于，所述长螺杆(1)的底端呈伞盖型结构。
9.根据权利要求1所述的自顶向下的防滑脱固定及限位装置，其特征在于，所述长螺杆(1)的顶端呈弧面结构。
10.根据权利要求1所述的自顶向下的防滑脱固定及限位装置，其特征在于，所述支撑柱(5)为采用金属材质的空腔圆柱。
技术总结