СОЕДИНИТЕЛЬ РЕЛЬСОВЫЙ СТЫКОВОЙ ПРУЖИННЫЙ

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, в частности к устройствам рельсовых цепей, и предназначена для пропуска по рельсам сигнального и тягового токов на участках с электрической тягой.
Известен соединитель рельсовый шаберно-пружинный, содержащий тоководную пластину с шаберами в виде выступов сферической формы материала и пружину, а твердость шаберов выше, чем твердость остальной части тоководной пластины и/или шаберы снабжены твердыми частицами. (Патент РФ №72483 по заявке 2008100449 от 09.01.2008 г. МПК Е01В 11/54).
Недостатком известного устройства является его малая надежность. Недостаток обусловлен высоким переходным электрическим сопротивлением, в моменты схватывания (сваривания) контактов. Образование абразивных твердых частиц на контактной поверхности, за счет высокой твердости увеличивает износ рельса в месте контакта.
Известен соединитель рельсовый стыковой пружинный (СРСП), содержащий корпус, устройство для удержания и подачи смазки и пружинный элемент, корпус выполнен из углеродистой конструкционной стали, имеет цинковое защитное покрытие, отверстие и «усик» для фиксации в рельсовом стыке стыковыми болтами, в центре выдавлено углубление для фиксации пружинного элемента и две контактные площадки сферической формы с нанесенным на них твердым сплавом, буртик, устройство для удержания и подачи смазки выполнено в виде кольца из самоклеющегося физически вспененного полиэтилена, закрепленного на корпусе, таким образом, что контактная площадка находится внутри кольца и полипропиленовой ленты с клеящим слоем и отверстием для подачи смазки, закрывающей кольцо, пространство ограниченное кольцом, контактной площадкой и лентой заполнено защитной электропроводящей смазкой, пружинный элемент выполнен из стали конструкционной рессорно-пружинной, имеет дугообразную форму, цинковое термодиффузионное защитное покрытие, в центре выдавлено углубление для центрирования на корпусе и фиксации положения, закреплен на корпусе путем обжима буртика. Кроме этого, корпус выполнен из материала сталь 35 конструкционная углеродистая качественная методом холодной штамповки из ленты 35-С-ОП-2*56, корпус выполнен в габаритных размерах 245*42*11 мм, корпус и пружинный элемент имеет защитное покрытие толщиной не менее 9 мкм, на контактные площадки нанесен твердый сплав методом электроискрового легирования, материал электрода ВК6-ВК8 толщиной 10-25 мкм, пружинный элемент выполнен из материала сталь 50ХФА конструкционная рессорно-пружинная методом холодной штамповки из ленты 50ХФА-С-2,5*35, кольцо из самоклеющегося физически вспененного полиэтилена выполнено из материала Isolontape 500 VB, полипропиленовая лента с клеящим слоем шириной 38-40 мм, в полипропиленовой ленте выполнено отверстие для подачи смазки диаметром 6-8 мм, пространство ограниченное кольцом, контактной площадкой и лентой заполнено защитной электропроводящей смазкой «КРЭЦ», расстояние между контактными площадками 60 мм, высота контактных площадок 4 мм, радиус сферы контактной площадки по наружной поверхности 20 мм. (Патент РФ №180878 по заявке 2017134435 от 03.10.2017 г. МПК Е01В 11/54).
Недостатком известного устройства является не технологичность изготовления корпуса соединителя. Корпус имеет цинковое защитное покрытие, при этом на корпусе имеются две контактные площадки, на которые наносится твердый сплав электоискровым методом. Эти покрытия, нанесенные двумя различными технологическими процессами, нежелательны на контактной площадке. Нанесение покрытия методом электроискрового легирования твердым сплавом на цинковое защитное покрытие снижает эффективность наносимого слоя. Необходима дополнительная зачистка цинкового слоя. Это дополнительная технологическая операция, требующая затрат. Кроме этого происходит снижение механических свойств материала корпуса соединителя, при нанесении защитного цинкового покрытия электрохимическим методом. Применяемая защитная электропроводящая смазка «КРЭЦ» не достаточно эффективно снижает электрическое сопротивление а контакте.
Задачей заявляемого технического решения является повышение надежности работы токопроводящего стыка железнодорожного пути, оборудованного рельсовым стыковым соединителем пружинного типа.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в повышении стабильности контактного сопротивления рельсового стыка и в повышение технологичности изготовления корпуса соединителя и снижения себестоимости СРСП.
Технический результат достигается соединителем рельсовым стыковым пружинный (СРСП), содержащим корпус, устройство для удержания и подачи смазки и пружинный элемент, корпус выполнен из углеродистой конструкционной стали, с нанесенным на него лакокрасочным покрытием, имеет отверстие и «усик» для фиксации в рельсовом стыке стыковыми болтами, буртик, в центре выдавлено углубление для фиксации пружинного элемента и две контактные площадки сферической формы с нанесенным на них твердым сплавом, устройство для удержания и подачи смазки выполнено в виде кольца из самоклеющегося физически вспененного полиэтилена, закрепленного на корпусе, таким образом, что контактная площадка находится внутри кольца и полипропиленовой ленты с клеящим слоем и отверстием для подачи смазки, закрывающей кольцо, пространство ограниченное кольцом, контактной площадкой и лентой заполнено защитной электропроводящей многофункциональной композицией на литиевой основе содержащей: медь - (25-60), углерод - (0,05-1.5) масс. %, пружинный элемент выполнен из стали 65Г-С конструкционной рессорно-пружинной, имеет дугообразную форму, цинковое термодиффузионное защитное покрытие, в центре выдавлено углубление для центрирования на корпусе и фиксации положения, закреплен на корпусе путем обжима буртика. Кроме этого, корпус выполнен из материала сталь 35 конструкционная углеродистая качественная методом холодной штамповки из ленты 35-С-ОП-2*56, корпус выполнен в габаритных размерах 245*42*11 мм, лакокрасочное покрытие корпуса, выполнено для условий эксплуатации по УХЛ1 по ГОС 15150, на контактные площадки нанесен твердый сплав методом электроискрового легирования, материал электрода ВК6-ВК8 толщиной 10-25 мкм, пружинный элемент выполнен из стали 65Г-С методом холодной штамповки из ленты 65Г-2,5*35, имеет защитное покрытие толщиной не менее 9 мкм, кольцо выполнено из самоклеющегося физически вспененного полиэтилена, в полипропиленовой ленте выполнено отверстие для подачи смазки диаметром 6-8 мм, расстояние между контактными площадками 60 мм, радиус сферы контактной площадки по наружной поверхности 20 мм, высота контактных площадок 4 мм.
Максимальное электрическое сопротивление в соединителях рельсовых стыковых пружинных возникает в месте контакта соединителя и шейки рельса. Сохранение минимальным электрического сопротивления соединения и повышение стабильности электрического сопротивления необходимо добиваться на протяжении всего периода эксплуатации соединителя. Сохранение стабильности электрических параметров соединителя возможно при постоянном усилие прижатия электроконтактных элементов к шейке рельса и минимальном износ контактной пары.
Стабильное оптимальное усилие прижатия электроконтактных элементов к шейке рельса создаваемое пружинным элементом на протяжении всего срока эксплуатации СРСП достигается за счет следующих существенных признаков. Пружинный элемент выполнен из материала сталь 65Г. Данная сталь является разновидностью пружинно-рессорной стали, из которой производят пружины, к которым предъявляются требования повышенной износостойкости и упругости. Основным легирующим элементом данной стали является марганец, он содержится в количестве 0.90-1.20%. Марганец в стали 65Г увеличивает твердость, повышает упругость. В стали 65Г в значительном количестве содержится кремний (0.17-0.37%) и хром (не более 0.25%). Кремний значительно повышает упругие свойства стали. Хром затрудняет рост зерна при нагреве, повышает механические свойства стали при статической и ударной нагрузке, повышает стойкость на истирание. Наличие защитного покрытия нанесенного методом термодиффузионного цинкования позволяет защитить от атмосферного влияния и действия агрессивных сред, поверхность пружинного элемента, без изменения механических свойств материала пружинного элемента. Кроме этого цинковое термодиффузионное защитное покрытие обладает повышенной твердостью, износостойкостью, высокой коррозионной стойкостью. Сохранение минимальным электрического сопротивления соединения и повышение стабильности электрического сопротивления достигается защитной электропроводящей многофункциональной композицией на литиевой основе содержащей: медь - (25-60), углерод - (0,05-1.5) масс. %, которая за счет наличия устройства удержания смазки, постоянно находится в зоне контакта. Лакокрасочное покрытие выполненное для условий эксплуатации по УХЛ1 по ГОСТ 15150 взамен гальванического цинкования, позволяет значительно упростить технологию защиты от коррозии корпуса и снизить себестоимость изготовления, и исключить негативное влияние на материала корпуса процесса наводороживания, влияющего на сопротивление хрупкому разрушению и характеристики трещиностойкости материала корпуса СРСП.
Исследования СРСП проводили на лабораторном стенде. Измерялось переходное сопротивление рельсового стыка с установленным в него соединителем СРСП по прототипу и предлагаемому техническому решению. Измеряемая электрическая цепь состояла из двух кусков рельса, соединенных СРСП. Метод измерения - четырехпроводная схема амперметра-вольтметра. Оборудование - микроомметр Ф4104-М 1.
общ
Общее сопротивление цепи R:
общ
пл
п
с
+
R=2R2R+R,
пл
где R - сопротивление электродов-площадок;
п
R - переходное соединение в контакте «эдектрод-площадка-СРСП»;
с
R - сопротивление СРСП-ИС на участке между точками контакта.
с
п
общ
с
общ
По результатам предварительных исследований R=40 мкОм; сопротивлением электродов-площадок можно пренебречь, таким образом, переходное сопротивление в контакте рассчитывалось по формуле R=(R-R)/2=R/2-100.
Величина пропускаемого тока 1000 А, время пропускания тока 1,0 мин.
Регистрация температуры производилась через 30 с.
Результаты измерений приведены в таблице.
Полученные сравнительные данные предлагаемого технического решения и прототипа показывают, что предлагаемое техническое решение обладает способностью к снижению переходного сопротивления в контактной паре «сталь - композиционный порошковый материал на основе меди» значительно эффективнее, чем СРСП по прототипу.
На фиг. 1 и фиг. 2 показана конструкция заявляемого соединителя. Устройство соединителя следующее. Корпус 1 с нанесенным на него лакокрасочным покрытием, устройство для удержания и подачи смазки 2, пружинный элемент 3. Корпус 1 выполненный из стали 35, своими опорными поверхностями отверстие 1.1 и «усик» 1.2, базируется на рельсовых болтах (не показаны) и располагается между рельсовой накладкой (не показана) и шейкой рельса (не показана), имеет буртик 1.3. В центре корпуса 1 выдавлено углубление 1.4 для фиксации пружинного элемента 3 и две контактные площадки сферической формы 1.5 на расстоянии 60 мм друг от друга. Контактные площадки 1.5 высотой 4 мм. с радиусом сферы по наружной поверхности 20 мм. с нанесенным на них методом электроискрового легирования твердым сплавом позволяют минимизировать износ шейки рельса в местах контакта. Устройство для удержания и подачи смазки 2 выполнено в виде кольца 2.1 из самоклеющегося физически вспененного полиэтилена, закрепленного на корпусе 1, таким образом, что контактная площадка 1.5 находится внутри кольца 2.1 и полипропиленовой ленты 2.2 с клеящим слоем и отверстием 2.3 для подачи смазки, закрывающей кольцо 2.1, пространство ограниченное кольцом, контактной площадкой и лентой заполнено защитной электропроводящей многофункциональной композицией 2.4. Пружинный элемент 3 выполнен из стали 65Г, имеет цинковое термодиффузионное защитное покрытие, в центре выдавлено углубление 3.1 для центрирования на корпусе 1 по углублению 1.4, закреплен на корпусе 1 путем обжима буртика 1.3. на позиции 1.6.
Соединитель СРСП работает следующим образом. После его монтажа в рельсовый стык контактные элементы взаимодействуют с шейками соседних стыкуемых рельсов. Вибрации в рельсовом стыке от подвижного состава и тепловые деформации рельсов достаточны для удаления контактные элементами с шейки рельса ржавчины и образующихся окислов. Устройство для удержания и подачи смазки защищает контактирующие поверхности от коррозии, внешних загрязнений и атмосферной влаги и снижает эксплуатационный износ контактных элементов и шейки рельса. Электрическая рельсовая цепь с одного рельса на другой замыкается через корпус и контактные элементы, прижимаемые к шейке рельса пружинным элементом со стабильным усилием на протяжении всего срока эксплуатации.
Соединитель рельсовым стыковой пружинный может быть изготовлен на машиностроительном предприятии. В настоящее время разработана техническая документация. Изготавливается опытная партия соединителей рельсовых стыковых пружинных.