ТОКОПРОВОДЯЩИЙ СОЕДИНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ

ТОКОПРОВОДЯЩИЙ СОЕ/ЩНИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ
РЕЛЬСОВОЙ ЦЕПИ
Полезная модель предназначена для передачи электрического тока в единую электрическую цепь на участках железных дорог, оборудованных устройствами электротяги и автоблокировки.
В настоящее время проблема нарушения графика движения поездов становится актуальной. Одним из факторов, влияющих на обеспечение соблюдения фафика движения поездов, является уменьшение числа отказов в рельсовых цепях по причине частичного или полного их обрыва в местах соединений с рельсовыми звеньями и напольными приборами.
Другой важной проблемой является экономия цветных металлов, применяемых для изготовления различных элементов рельсовой цепи (стыковых и электротяговых соединителей, а также перемычек), и удешевление их изготовления с сохранением требуемых электротехнических, механических и термических параметров.
Известен токопроводящий соединительный элемент рельсовой цепи - соединитель фартучного типа, представляющий собой многожильный медный провод, концы которого обжаты двумя фартуками (клеммами) из низкоуглеродистой стали 1. Концы провода сварены с наружными концами фартуков, которые при установке соединителя в путь привариваются к боковым поверхностям головок состыкованных рельсов и обеспечивают передачу электрического тока.
МПКН01Я4/64
Недостатком таких элементов рельсовой цепи является низкие прочностные свойства, заключающиеся в частичном или полном обрыве в результате эксплуатации мест соединений «медный провод - стальной фартук из-за разнородности свариваемых металлов. Так как медь и сталь относятся к трудносвариваемым между собой материалам, то в процессе эксплуатации происходит потеря контакта в местах сварки. Нарушение контакта в 80 % случаях происходит раньше истечения нормативного эксплуатационного срока службы элемента рельсовой цепи.
Другой недостаток известных элементов рельсовой цепи заключается в высокой стоимости и дефицитности цветного металла, из которого изготовлен многожильный провод, при его замене в случае полного выхода элемента из эксплуатации.
Известен токопроводящий соединительный элемент рельсовой цепи электротяговый соединитель, представляющий собой сталеалюминиевый провод и два сталеалюминиевых штепсельных болта (клеммы). Сталеалюминиевый провод представляет собой стальной сердечник, обвитый алюминиевыми жилами. Верхняя часть штепсельного болта выполнена из алюминия, нижняя - из низкоуглеродистой стали 2.
Вышеописанные элементы рельсовой цепи являются взаимозаменяемыми с элементами из медных проводов, так как обладают равнозначными электротехническими, механическими и термическими параметрами.
Известные элементы рельсовой цени имеют следующие недостатки.
Элементы рельсовой цепи имеют низкие прочностные свойства, обусловленные частичным или полным обрывом в результате эксплуатации мест соединений «сталеалюминиевый провод - штепсельный болт из-за разнородности свариваемых металлов. Так как алюминий и сталь относятся к трудносвариваемым между собой металлам, то в процессе эксплуатации происходит потеря контакта в местах сварки. Разрушение контакта происходит раньше нормативного срока службы элемента.
Другой недостаток заключается в том, что конструкция из сталеалюминиевого провода является более жесткой по сравнению с медным проводом из-за наличия стального сердечника, что требует соблюдения при монтаже определенной технологии.
Кроме того, в вышеописанных элементах рельсовой цепи имеет место использование дефицитного цветного металла (алюминия).
Известен токопроводящий соединительный элемент рельсовой цепи - соединитель, представляющий собой стальной многожильный провод и два фартука из низкоуглеродистой стали (клеммы) 3. Многожильный провод представляет собой трос типа Г1ЖН по ГОСТ 3067-88 «Трос стальной из высокоуглеродистой легированной стали. Концы провода сварены с наружными концами фартука, которые при установке соединителя в путь привариваются к боковым поверхностям головок состыкованных рельсов и обеспечивают передачу электрического тока.
Вышеописанные элементы рельсовой цепи являются взаимозаменяемыми с элементами из медных проводов, так как обладают равнозначными электротехническими и термическими параметрами.
Использование в элементах рельсовой цепи стального провода позволяет заменить цветные металлы на малодефицитные.
Существенным недостатком таких элементов рельсовой цепи являются невысокая надежность и долговечность конструкции при эксплуатации из-за низкого качества сварного шва в соединении «фартук-стальной трос. Это обусловлено тем, что многожильный провод и клемма изготовлены из металлов, которые трудно соединить методом сварки, так как высокоуглеродистая сталь относится к трудносвариваемым металлам. В результате сварки при термическом нагреве жилы троса закаливаются и становятся хрупкими. Вибрация рельсового звена в процессе эксплуатации приводит к излому жил и потере контакта в месте сварки. Потеря контакта, в свою очередь, обуславливает увеличение электрического сопротивления соединительного элемента рельсовой цепи, приводящему к повышению числа отказов в рельсовых цепях по причине нарушения требуемых электротехнических и термических параметров.
Задача, стояшая перед изобретателем, заключалась в создании экономически выгодного токопроводящего соединительного элемента рельсовой цепи, обеспечивающего благодаря замене материала многожильного провода высокую виброустойчивость за счет надежного соединения «клемма - провод при сохранении требуемых нормативных прочностных, электротехнических, термических параметров элемента на весь эксплуатационный срок службы элемента.
Для решения поставленной задачи в известном соединительном элементе рельсовой цепи, содержащем оцинкованный стальной многожильный провод и соединительные клеммы из низкоуглеродистой стали, многожильный провод выполнен из материала соединительной клеммы, при этом в 1 мм сечения провода уложено от 5 до 14 жил.
На фиг.1 представлен токопроводящий соединительный элемент рельсовой цепи - соединитель фартучного типа.
На фиг.2 представлен токопроводящий соединительный элемент рельсовой цепи - перемычка дроссельная двухпроводная.
На фиг.З представлен токопроводящий соединительный элемент рельсовой цепи - соединитель электротяговый.
Токопроводящий соединительный элемент рельсовой цепи содержит многожильный провод 1 и две соединительные клеммы 2,3.
Многожильный провод выполнен из низкоуглеродистой стали Ст.З в виде свивки жил диаметром 0,3 мм. Количество жил в проводе определяется из соотношения: для обеспечения требуемой жесткости и виброустойчивости в 1мм сечения провода уложено от 5 до 14 жил. Для предотвращения коррозии каждая жила стального провода выполнена оцинкованной.
Соединительные клеммы 2,3 выполнены из низкoyглqx)диcroй стали Ст. 3 .
2,3 с последующим их обжатием и приваркой провода 1 по торцам к фартукам 2,3. При установке соединителя в путь фартуки 2,3 привариваются к боковым поверхностям головок состыкованных рельсов.
В перемычке дроссельной двухпроводной (фиг 2) соединительная клемма 2 выполнена в виде штепсельного болта, а соединительная клемма 3 - в виде стального наконечника. Один конец провода 1 приварен к стальному наконечнику 3, который устанавливается на дроссель-трасформаторе. Другой конец провода 1 приварен к штепсельному болту 2, который при установке перемычки в путь вставлен в отверстие в боковой поверхности средней части рельса.
В электротяговом соединителе (фиг 3) соединительные клеммы 2,3 выполнены в виде двух штепсельных болтов. Концы провода 1 приварены к штепсельным болтам 2,3. При установке соединителя в путь штепсельные болты 2,3 установлены в отверстия в боковой поверхности средней части рельсов.
При изготовлении провода и клемм элемента рельсовых цепей используется низкоуглеродистая сталь одной и той же марки Ст. 3., которая является технологичной для сварочных работ. Металлографический анализ разреза сварного соединения «провод - клемма показывает, что оно имеет однородную структуру металла, обеспечиваюцдую низкое переходное сопротивление (в 4 раза меньше нормативного) и необходимую механическую прочность.
Уменьшение числа жил в сечении провода, например в 1 мм сечения- 4 жилы, приводит к понижению виброустойчивости элемента. Это обусловлено тем, что уменьшение числа жил требует увеличения диаметра отдельной
жилы провода. Известно, что усталостная прочность провода с меньшим диаметром при действии вибрационных нагрузок значительно выше, чем у провода с большим диаметром.
Увеличение числа жил в сечении провода, например в 1 мм сечения провода - 15 жил, требует уменьшения диаметра отдельной жилы провода. Изготовление провода из жил диаметром меньше 0,3 мм имеет технологические сложности из-за нанесения на поверхность жилы защитного слоя из цинка.
Испытания электротехнических, механических и термических параметров элемента рельсовой цепи проводи:шсь в соответствии с ОСТ 32 146-2000 «Аппаратура железнодорожной автоматики и связи. Общие технические условия.
Испытания па вибропрочность и виброустойчивость соединительного элемента рельсовой цепи (перемычка дроссельная) проведены на вибростенде-пульсаторе на испытательном полигоне Дальневосточного государственного университета путей сообщения. В качестве критерия оценки виброустойчивости элемента рельсовой цепи выбрана норма в 14-10 циклов колебаний на вибростенде с частотой 133 Гц и амплитудой 9 мм. Это количество колебаний элемент рельсовой цепи должен выдержать без разрушения, что соответствуют 9-летнему сроку службы элемента.
Результаты испытаний приведены в таблице и показывают, что заявляемая полезная модель, выполненная из малодефицитного материала, является наиболее виброустойчивой и имеет механические, электротехнические, термические параметры, соответствующие нормативным.
Таблица
ст В настоящее время начато использование полезной модели на Дальневочной железной дороге. Источники информации, принятые во внимание: 1.Л.В. Овадович, А.П. Разгонов, М.А. Ковригин, Ю.А. Кравцов. Дроссельные перемычки и электротяговые соединители из малодефицитных материалов // Автомат., телемех. и связь.-1996. - № 10. - С. 22. 2.Л.В. Овадович, А.П. Разгонов, М.А. Ковригин, Ю.А. Кравцов. Дроссельные перемычки и электротяговые соединители из малодефицитных материалов // Автомат., телемех. и связь.-1996. - .№ 10. - С. 24. 3.А.П. Разгонов, М.А. Ковригин. О надежности работы токопроводящих стыков с тарельчатыми пружинами и соединениями // Автомат., телемех. и связь.-1994. - № 10. - С. 14 - 15.