СОЕДИНИТЕЛЬ РЕЛЬСОВЫЙ

Предлагаемое техническое решение относится к элементам аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к устройствам рельсовых цепей (соединителям, перемычкам и т.д.).
Уровень техники известен из устройства «Рельсовый электрический соединитель с наконечником под штифты с обжимными формовочными кольцами». Электрический соединитель, предназначенный для использования в качестве рельсового соединителя или дроссельной перемычки, прикрепляемых к рельсам, клеммам дроссель-трансформаторов и другим элементам железнодорожного оборудования, состоящий из гибкого проводника, концы которого закреплены в наконечниках, при этом он снабжен штифтами с обжимными формующими кольцами, причем крепление наконечников к указанным элементам осуществляется посредством упомянутых штифтов с обжимными формующими кольцами, обеспечивающими герметичность соединения. Патент RU №83775, заявка №2008102443 от 22. 28.01.2008, МПК Е01В 25/24 (2006.01).
Недостатком решения является низкая надежность соединения. Штепсель с обжимным формующим кольцом, прижатым к шейке рельса, имеет с ним кольцевой контакт по месту примыкания. Поверхность шейки, как правило, имеет слой окиси железа с высоким электрическим сопротивлением. Значительные перепады температуры, динамические нагрузки и вибрация с течением времени разбалтывают соединение и, в сочетании с коррозией, ухудшают контакт, из-за. чего резко возрастает переходное сопротивление. Для поддержания состояния стыка в приемлемых параметрах необходимо постоянно поддерживать плотный контакт с поверхностью шейки. Поверхность шейки не является плоской, поэтому контролировать состояние контактных соединений при подтягивании гайки, на криволинейной поверхности практически невозможно, т.е. работоспособность рельсовых цепей сильно сказывается от правильности крепления. Выход из строя- соединителя или перемычки приводит к сбоям в работе рельсовых цепей СЦБ, что может стать прямой угрозой безопасности движения поездов.
Известно техническое решение «Рельсовый токопроводящий соединитель», который содержит гибкий стальной проводник с отверстиями на концах для размещения элементов крепления, каждый из которых включает болт с крепежной гайкой. Гибкий стальной проводник выполнен в виде пакета из двух или более оцинкованных стальных лент, соединенных бандажом, а каждый элемент крепления содержит дополнительную конусную гайку, устанавливаемую на болт перед крепежной гайкой. Патент RU №38693, заявка №2004101553 от 27.01.2004 МПК В60М 5/00 (2000.01)
Недостатком решения является низкая надежность соединения. Выполнение элемента крепления с дополнительной конусной гайкой,' устанавливаемой на болт перед крепежной гайкой, обеспечивает увеличение площади контакта в контактной паре элемент крепления - рельс, но при одновременном креплении, в условиях вибрации стыка и погиба концов рельса в стыковом соединении, одним болтом токопровода состоящего из пластин и конусной гайки в отверстии шейки рельса не приводит к повышении надежности контакта в контактных парах проводник - элемент крепления и элемент крепления - рельс. Это отсутствие плотного соединения между конусной гайкой и поверхностью отверстия в шейке рельса. Электрическое сопротивление с увеличением работы соединения растет.
1
2
Известно техническое решение «Рельсовый электротяговый соединитель». Соединитель содержит многожильный токопровод. По его концам закреплены наконечники. Каждый из них выполнен в виде двух соосных цилиндров большего D и меньшего D диаметров, сопряженных коническим переходом. В цилиндрической части большего диаметра выполнено поперечное отверстие для закрепления токопровода. На поверхности цилиндрической части меньшего диаметра нанесена резьба для крепления наконечника в шейке рельса. Каждый наконечник выполнен с пластически обжатым участком цилиндра большего диаметра в виде двух плоскостей, параллельных плоскости симметрии наконечника, в которой расположены пересекающиеся оси отверстия и наконечника. Расстояние между плоскостями находится в пределах от 0,65 до 0,92 диаметра токопровода. Патент RU №2133678, заявка №94029594 от 05.08.1994, МПК В60М 5/00 (1995.01).
Наконечник в виде штепсель, будучи установленным своей конической частью в цилиндрическое отверстие в рельсе, имеет с ним лишь незначительный кольцевой контакт по месту примыкания конуса к кромке отверстия. Значительные перепады температуры, динамические нагрузки и вибрация с течением времени разбалтывают соединение и, в сочетании с коррозией, ухудшают контакт, из-за чего резко возрастает переходное сопротивление. Для поддержания состояния стыка в приемлемых параметрах необходимо постоянно подтягивать гайки, что не всегда возможно, так как гайка может упереться в конус штепселя.
Задачей заявляемого. технического решения является повышение безопасности движения железнодорожного транспорта.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышение стабильности и снижении переходного сопротивления в контактных парах, проводник - элемент крепления и элемент крепления - рельс и токопроводе, за счет чего достигается повышение надежности соединителя, ресурса работы, и ремонтопригодности.
1
2
1
2
2
1
1
2
Технический результат достигается соединителем рельсовым характеризующимся тем, что состоит из соединенных между собой многожильного токопровода, наконечников, штепселя, токопровод многожильный выполнен из ультрамелкозернистого алюминиевого сплава, закреплен опрессовкой в наконечники, со степенью обжатия, обеспечивающей минимальное переходное электрическое сопротивление, наконечники выполнены из алюминиевого сплава, в виде трубчатого элемента, при этом часть наконечника, присоединяемая к штепселю, сплющена до образования плоскости, наконечники закреплены на штепселе с помощью гаек, штепсель выполнен в виде двух соосных цилиндров большего D и меньшего D диаметров, сопряженных конусом, на цилиндрической части большего диаметра D выполнены лыски под гаечный ключ, на поверхности цилиндрической части меньшего D диаметра имеется резьба для крепления штепселя в шейке рельса, на цилиндрической части меньшего D диаметра установлен упорный стакан, на конической части штепселя установлена фланцевая втулка, имеющая внутренний конус, которая устанавливается в отверстие шейки рельса. Кроме этого, на цилиндрической части большего диаметра D выполнен, буртик большего диаметра, конусность сопряжения от большего диаметра D штепселя к меньшему диаметру D равна 1:7 1:10, токопровод многожильный имеет прозрачную, износостойкую, холодостойкую, не распространяющую горение термопластичную оболочку из полиуретана, на коническую поверхность штепселя и цилиндрическую поверхность фланцевой втулки, которая устанавливается в отверстие шейки рельса, нанесен слой электропроводной смазки, часть трубчатого наконечника служащая для закрепления токопровода изнутри покрыта кварц-вазелиновой смазкой не менее 0,6 длины обжатой части, наконечника для соединения со штепселем выполнена с медным кольцом, стыковой шов между ними
герметизирован высокотемпературным компаундом, фланцевая втулка выполнена из луженого материала, с низким удельным электрическим сопротивлением, например, меди, штепсель и стакан выполнены из стали, длина токопровода относится к его диаметру в пределах 30:1÷190:1, при диаметре токопровода 80-120 мм.
Повышение стабильности переходного сопротивления в контактных парах проводник (токопровод) - элемент крепления (штепсель) и элемент крепления (штепсель) - рельс, достигается за счет увеличения контактных площадок соединяемых элементов. Токопровод обжимают в наконечнике с деформацией обеспечивающей минимальное сопротивление в контакте при наличии слоя кварц-вазелиновой смазки, имеющей в своем составе твердые частицы кварца, которые при деформации (опрессовке) создают ювинильные поверхности на контактирующих материалах. Увеличение контакта между рельсом и фланцевой втулкой а, следовательно и снижение электрического сопротивления, достигается за счет контакта по всей поверхности отверстия в рельсе, фланцевая втулка выполнена из материала, с низким удельным электрическим сопротивлением и наличия электропроводной смазки на контактируемых поверхностях. Улучшение контакта между наконечником и штепселем за счет наличия медного кольца на наконечнике, стыковой шов между ними герметизирован высокотемпературным компаундом.
Повышение надежности соединителя в условиях высокой интенсивности движения и при движении поездов повышенного веса при одновременном повышении ресурса работы соединителя и его ремонтопригодности достигается за счет многожильного токопровода выполненного из ультрамелкозернистого алюминиевого сплава покрытого износостойкой, холодостойкой, не распространяющим горение оболочкой из полиуретана.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1, показана принципиальная схема соединителя рельсового.
1
2
1
Соединитель рельсовый состоит из многожильного токопровода 1, концы которого заделаны в наконечники 2, имеющие отверстия для крепления на штепселях 3. Штепсель выполнен в виде двух соосных цилиндров большего D и меньшего D диаметров, сопряженных конусом 3.1. На цилиндрической части большего диаметра D выполнены лыски под гаечный ключ, на поверхности цилиндрической части меньшего диаметра имеется резьба для крепления штепселя в шейке рельса. На цилиндрической части меньшего диаметра штепселя 3 установлен упорный стакан 4, на конической части штепселя 3 установлена фланцевая втулка 5, имеющая внутренний конус, которая устанавливается в отверстие шейки рельса.
1
1
2
Токопровод 1 многожильный, выполнен из ультрамелкозернистого алюминиевого сплава. Наконечники 2, выполнен из алюминиевого сплава, в виде трубчатого элемента, при этом часть наконечника, присоединяемая к штепселю 3, сплющена до образования плоскости. Токопровод 1 закреплен опрессовкой со степенью обжатия, обеспечивающей минимальное переходное электрическое сопротивление. Наконечник 2 закреплен на штепселе 3 с помощью гаек 6. На цилиндрической части большего диаметра D выполнены лыски 3.2 под гаечный ключ. Конусность сопряжения от большего диаметра D штепселя к меньшему диаметру D равна 1:7÷1:10. Токопровод 1 многожильный имеет прозрачную, износостойкую, холодостойкую, не распространяющую горение термопластичную оболочку 7 из полиуретана. На коническую поверхность 3.1 штепселя 3 и цилиндрическую поверхность фланцевой втулки 5, которая устанавливается в отверстие шейки рельса, нанесен слой электропроводной смазки, а часть трубчатого наконечника служащая для закрепления токопровода изнутри покрыта кварц-вазелиновой смазкой не менее 0,6 длины обжатой части. На наконечнике 2, для соединения со штепселем 3 имеется медное кольцо 8, стыковой шов между ними герметизирован высокотемпературным компаундом. Фланцевая втулка 5 выполнена из луженого материала, с низким удельным электрическим сопротивлением, например, меди, штепсель и стакан выполнены из стали, длина токопровода относится к его диаметру в пределах 30:1÷190:1, при диаметре токопровода 80-120 мм.
2
Соединитель рельсовый может быть изготовлен на промышленных предприятиях РФ. Электрические параметры токопровода соответствуют ГОСТ 22483-2012. Токопровод многожильный выполняется из ультрамелкозернистого алюминиевого сплава ТУ27.32.13.13-046-40914170-2017. Наконечники выполнены по ТУ3449-043-97284872-2011. Отверстие в наконечнике, для опрессовки токопровода, выполнено с диаметром в пределах от 1,01 до 1,03 диаметра токопровода. Высота стакана ровна 23 мм, высота фланцевой втулки ровна 19,5 мм, высота конической части штепселя на 12-17 мм. больше высоты конусной части фланцевой втулки. Штепсель выполнен высотой 106-142 мм. Толщина фланца на втулке и толщина стенки стакана не менее 5 мм. На меньшем диаметре D штепселя выполнена резьба M12-М16. Установку фланцевой втулки на рельсе проводят путем пластического деформирования цилиндрической части втулки в отверстии шейки рельса путем запрессовки конической частью дросселя в конус втулки при помощи затяжки резьбового соединения.