ШТЕПСЕЛЬНЫЙ УЗЕЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ

Полезная модель относится к устройствам штепсельных узлов электрической рельсовой цепи (РЦ), для соединения дроссельных перемычек с рельсом в цилиндрических отверстиях шейки рельса.
Уровень техники известен из устройства штепсельного узла, элемента электрической цепи, содержащего штепсель, имеющий резьбовую, коническую и цилиндрическую части с отверстием в цилиндрической части для закрепления провода, втулку, установленную на конической части штепселя, имеющей меньший диаметр, и зафиксированный крепежным элементом, слой электропроводной смазки в отверстии шейки рельса на фланцевой втулке, при этом поверхность цилиндрической части штепселя сопряжена с поверхностью отверстия фаской. (Патент на полезную модель RU 83363, заявка №2008130672 от 25.07.2008, МПК H01R 11/00).
Недостаток этого решения заключается в том, что при монтаже узла соединения снижается надежность электрического соединения, происходит увеличение переходного электрического соединения. Это обусловлено тем, что уменьшается эффективная площадь механического контакта в соединениях между фланцевой втулкой и конусной частью штепселя с одной стороны и наружной поверхностью фланцевой втулки и поверхностью отверстия в шейке рельса, с другой стороны. Это происходит в соединениях, в которых увеличен диаметр отверстия в шейке рельса выше номинального, или произошло разрушение фланцевой втулки при ее установке в отверстие с диаметром меньше номинального.
2
Известен штепсельный узел электрической рельсовой цепи универсальным, включающий в себя рельс, имеющий отверстие, выполненное в шейке рельса, фланцевую втулку, установленную в отверстие шейки рельса, штепсель установленный в коническое отверстие фланцевой втулки, имеющий резьбовую, коническую и цилиндрическую части, упорный стакан установленный на резьбовую часть штепселя, провод многожильный электрической рельсовой цепи закрепленный в цилиндрической части штепселя, при этом коническая часть штепселя имеет конусность равную конусности отверстия фланцевой втулки, фланцевая втулка состоит из двух полувтулок, и выполнена из материала, с низким удельным электрическим сопротивлением, а диаметр цилиндрической поверхности фланцевых полувтулок равен номинальному диаметру отверстия в шейке рельса. Кроме этого, в цилиндрической части штепселя выполнено отверстие, в котором закреплен обжатием и последующей сваркой провод, провод многожильный электрической рельсовой цепи выполнен из меди МГ и находится в трубе термоусадочной с коэффициентом усадки не менее 2:1, длина провода относится к его диаметру в пределах 30:1÷190:1, при площади сечения провода 50-120 мм, электрическом сопротивлении постоянному току (0,92-0,340) Ом/км, разрушающей нагрузке при растяжении от 20 до 40 кН, на цилиндрической части штепселя с двух сторон параллельно друг другу выполнены лыски, под гаечный ключ, фланцевая втулка выполнена из бронзы, штепсель и стакан выполнены из стали, на конической части штепселя и цилиндрической поверхности фланцевых полувтулок имеется слой электропроводной смазки, внутреннее отверстие фланцевой втулки имеет конусность (1:8)-(1:12), равную конусности конической части штепселя, высота конусной части штепселя на 10-15 мм больше высоты фланцевой втулки, упорный стакан установлен на резьбовой части штепселя и зафиксирован крепежным элементом (RU 204624, 2021 г.).
Недостатком данного решения является увеличение комплектности изделия и сложность установки двух полувтулок в отверстие. Так же как и в предыдущем техническом решении колебания штепселя из-за вибраций от проходящего по рельсам подвижного состава приводят к пластической деформация втулки, т.е. увеличивается зазор между поверхностью отверстия в рельсе и конической частью штепселя, что приводит к уменьшению площади контакта и ослаблению затяжки штепселя.
Известен штепсельный узел электрической рельсовой цепи универсальный (принят в качестве прототипа), характеризующийся тем, что включает рельс, имеющий отверстие, выполненное в шейке рельса, фланцевую втулку, установленную в отверстие шейки рельса, при этом втулка имеет продольную прорезь шириной не более 5 мм, а осевое отверстие втулки имеет конусность в виде двух сопряженных конических поверхностей, одну с конусностью, равной конусности отверстия фланцевой втулки ((1:8)-(1:12)), вторую равной ((1:4)-(1:6)), диаметр сопряжения конических поверхностей равен номинальному диаметру отверстия в шейке рельса, штепсель, установленный в коническое отверстие фланцевой втулки, имеет резьбовую, коническую и цилиндрическую части, упорный стакан, установленный на штепселе со стороны резьбы, провод многожильный электрической рельсовой цепи, концы которого заделаны в кольцевую клемму. Кроме этого, цилиндрической части штепселя выполнены лыски под гаечный ключ, на фланцах втулки выполнены 1-3 паза шириной 0,5-1,5 мм, провод многожильный электрической рельсовой цепи выполнен из жил сталемедного провода, провод многожильный электрической рельсовой цепи выполнен из жил медного провода, провод многожильный электрической рельсовой цепи выполнен из жил стального провода, сечение провода равно (70-120) мм, кольцевая клемма закреплена на штепселе с помощью гаек, фланцевая втулка выполнена из стали, фланцевая втулка выполнена из бронзы, фланцевая втулка выполнена из латуни, фланцевая втулка выполнена из меди, соединение провода и кольцевой клеммы опрессовано, штепсель выполнен из стали, один конец провода разъединен и заделан в две кольцевые клеммы, на поверхности фланцевой втулки и кольцевые клеммы нанесен слой электропроводной смазки, сопряженные конические поверхности штепселя имеют высоту не мене толщины шейки рельса, высот высота штепсельной втулки не мене толщины шейки рельса, кольцевая клемма закреплена на резьбовой части штепселя на упорном стакане крепежными элементами. (Полезная модель RU 176476, заявка №2017124384 от 10.07.2017 г. МПК H01R 11/26).
Недостатком данного технического решения является сложность изготовления фланцевой втулки, которая удорожает конструкцию штепселя. При этом установка втулки в отверстие в шейке рельса, имеющего диаметр больше, чем наружный диаметр втулки, приводит к ее деформации, что практически исключает ее повторное использование. И, соответственно, повышается переходное сопротивление и ослабляется затяжка штепселя.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности работы штепсельного узла соединения электрической рельсовой цепи.
Данный технический результат достигается штепсельным узлом электрической рельсовой цепи универсальный, характеризующимся тем, что включает штепсель, имеющий резьбовую, коническую и цилиндрическую части, втулку из материала с низкой электропроводностью, установленную на коническую часть штепселя, диаметр цилиндрической поверхности втулок равен номинальному диаметру отверстия в шейке рельса, провод многожильный электрической рельсовой цепи, закрепленный в цилиндрической части штепселя, конусная часть штепселя имеет конусность в виде двух сопряженных конических поверхностей, одну с конусностью, равной конусности отверстия втулки, вторую равной 1:3-1:9, диаметр сопряжения конических поверхностей равен минимально допустимому диаметру отверстия в шейке рельса, на резьбовой части штепселя установлена упорная шайба, зафиксированная крепежным элементом, диаметр отверстия упорной шайбы составляет 0,93-0,98 номинального диаметра отверстия в рельсе, часть упорной шайбы, обращенная в сторону рельса, выполнена в виде усеченного конуса с конусностью 1:3-1:9.
Увеличение контактной поверхности электрического соединения в штепсельном узле электрической рельсовой цепи предлагаемым техническим решением достигается следующим образом. Номинально диаметр отверстия в шейке рельса равен 22 мм с полем допуска плюс-минус 0,3 мм. Отверстие в шейке рельса имеет с обеих сторон фаски. Чтобы упорная шайба обеспечивала контакт между рельсом и конусной частью штепселя, ее сторона, обращенная к рельсу, выполнена усеченным конусом с конусностью, равной углу фаски. С этой же целью на конусной части штепселя со стороны цилиндрической части выполнен конус с конусностью, равной углу фаски. Резьбовая часть штепсельного узла имеет размер М20, что определяет размер отверстия упорной шайбы. При затяжке гаек втулка между поверхностью отверстия рельса и конической поверхностью штепселя деформируется, заполняет неровности и зазоры, тем самым снижает переходное сопротивление между рельсом и штепселем.
На фиг. 1 показан штепсельный узел электрической рельсовой цепи универсальный.
Штепсельный узел, установленный в отверстие шейки рельса 1, включает штепсель 2, имеющий резьбовую часть 2.1, конические части 2.2 и 2.3 и цилиндрическую части 2.4, упорную шайбу 3, крепежные элементы 4, втулку 5.
В цилиндрической части 2.4 штепселя выполнено отверстие 6, в котором закреплен обжатием и последующей сваркой многожильный провод электрической рельсовой цепи, выполненный, например, из меди МГ по ТУ 3517-031-59680332-2013. Втулка 5 выполнена из пластичного материала с низкой электропроводностью, например, из меди. Штепсель 2 выполнен из стали. Конусная часть штепселя имеет конусность в виде двух сопряженных конических поверхностей, одну 2.3 с конусностью, равной конусности фаски отверстия рельса 1:3-1:9, вторую 2.2 с конусом, диаметры оснований которого равны внешнему диаметру резьбы М20 и диаметру отверстия в шейке рельса, диаметр сопряжения конических поверхностей равен номинальному диаметру отверстия в шейке рельса. Упорная шайба 3 установлена на резьбовой части 2.1 штепселя и зафиксирована крепежными элементами 4. Упорная шайба 3 изготавливается из стали или из любого другого твердого металла или сплава.
Монтаж штепсельного узла осуществляют следующим образом. Очищают отверстие в шейке рельса 1 от пыли и ржавчины, устанавливают в нее втулку. Во втулку 5 устанавливают коническую часть 2.2 штепселя 2 таким образом, чтобы конусная часть 2.3 с конусностью 1:3-1:9 уперлась в фаску отверстия рельса. На выступающую резьбовую часть штепселя 2.1, устанавливают упорную шайбу 3, навинчивают на резьбовую часть гайки 4 и подтягивают их до упора до получения максимального механического контакта между контактирующими поверхностями «коническая часть 2.3 штепселя 2 - отверстие в шейке рельса 1» и «коническая часть 2.2 штепселя 2 - упорная шайба 3 - отверстие в шейке рельса 1». За счет того, что сторона упорной шайбы 3, обращенной в сторону рельса 1, выполнена в виде усеченного конуса, упорная шайба конической стороной вклинивается между кромкой отверстия рельса и конической частью 2.2 штепселя 2. Таким образом, штепсель 2 жестко фиксируется в отверстии рельса. Для лучшего контакта «упорная шайба 3 - отверстие в шейке рельса 1» угол конуса конусной части (конусность 1:3-1:9) упорной шайбы выполнен равным углу фаски на кромке отверстия с учетом допуска. Чтобы упорная шайба 3 частично входила в отверстие рельса и одновременно создавался контакт «коническая часть 2.2 штепселя 2 - упорная шайба 3» диаметр отверстия упорной шайбы составляет 0,93-0,98 номинального диаметра отверстия в рельсе.
Для снижения переходного электрического сопротивления в штепсельный узел может добавляться электропроводная смазка.
Вследствие фиксирующей посадке штепселя амплитуда его колебаний и разбалтывание соединения будут минимальными, что замедлит процесс увеличение электрического контакта и значительно сократит необходимость в периодической дополнительной затяжке узла.
Таким образом, применение штепсельного узла по предлагаемому техническому решению, позволяет сократить затраты на содержание и текущее обслуживание соединителей, увеличить срок службы штепсельного узла.