Соединительный зажим

Полезная модель относится к области электрификации железных дорог, в частности к зажимам для соединения и/или скрепления многожильных и/или контактных проводов контактной подвески.
При проектировании контактных сетей современных скоростных железных дорог закладываются жесткие требования, такие как увеличение срока службы до 50 лет при снижении периодичности технического обслуживания в условиях роста токовых нагрузок.
В скоростных подвесках особо высокие требования по электрической проводимости и снижению массы предъявляются к токопроводящим зажимам, устанавливаемым на контактных проводах.
Разновидностей зажимов, обеспечивающих соединение проводов контактной подвески известно достаточно много.
Многожильные провода контактной сети соединяют и/или крепят, например, с помощью зажимов типа 048-2, 051-2, 05-1, 053-2, 053-3, 053-4, 053-5, 053-1-1, 053-1-2, 054, 054-1 и др. (Каталог арматуры контактной сети электрифицированных железных дорог. Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения РФ. М.: Трансиздат, 2000, с. 38, 43-55).
В условиях роста токовых нагрузок возникает необходимость повышения качества электрического контакта между зажимом и соединяемыми проводами, что достигается за счет повышения площади пятна контакта между зажимом и соединяемыми проводами при увеличении момента затяжки. Однако при этом возможна деформация зажима, для исключения которой при сохранении материала, из которого изготовлен зажим, необходимо увеличивать его массу, габариты, а в ряде случаев и конструкцию.
Известен натяжной зажим, предназначенный для закрепления проводов воздушных линий электропередачи, кабелей линий связи и других длинномерных устройств аналогичного назначения, выполненный в виде лодочки с проушиной и криволинейным выпукло-вогнутым желобом на ее дне, в который укладывается провод (кабель), плашки с таким же криволинейным выпукло-вогнутым желобом и крепежного приспособления, прижимающего посредством плашки провод (кабель) ко дну лодочки [Патент США №2,884,476, класс 174-42, опубликован 28.04.1959 г].
Однако основная проблема при разработке натяжных зажимов заключается в обеспечении заданной величины прочности заделки провода в зажиме при высоких нагрузках, действующих на линиях железных дорог, в частности при растяжении. Рассматриваемая достаточно сложная конструкция натяжного зажима не обеспечивает необходимую прочность заделки проводов, используемых на железнодорожных линиях электропередачи.
Известен соединительный зажим, состоящий из двух бронзовых плашек с зигзагообразными желобами для размещения в них многопроволочных проводов или тросов, скрепляемых между собой с помощью болтовых соединений, при этом в каждом из желобов выполнена насечка из чередующихся выступов и впадин, направленных перпендикулярно к оси соединяемого провода [Патент РФ №2115569, Кл. В60М 1/24, 1997].
Недостаток известного технического решения заключается в том, что известный зажим не регламентирует кривизну желобов для размещения многопроволочных проводов и тросов. В результате, не регламентируемые изгибы желобов, в процессе монтажа с одной стороны, способствуют чрезмерной деформации размещаемых в них проводов и повреждению медного покрытия, что приводит к повышенной коррозии оголенной стальной жилы и обрыву проводов и тросов при наложении растягивающей эксплуатационной нагрузки. С другой стороны, из-за высоких механических свойств многожильных проводов, разместить тросы и провода в зигзагообразных желобах в полевых условиях достаточно сложно. Такой зажим практически нельзя использовать при монтаже контактной сети в полевых условиях, так как невозможно смонтировать провода в желобах плашек без механического повреждения провода.
Кроме того, при не регламентируемой кривизне желобов не обеспечивается плотный контакт материала плашки с размещаемыми в ней проводами и тросами. Это приводит к чрезмерному росту электрического сопротивления контактного узла, непредвиденным электрическим потерям и недопустимому разогреву проводов в местах контакта, что приводит к провисанию проводов и возможности нарушения целостности контактной сети.
По этим причинам, известный зажим не нашел применения в воздушных контактных сетях железнодорожного и городского транспорта, поскольку все перечисленные его недостатки могли привести в процессе эксплуатации к обрывам контактного провода.
Известен соединительный зажим [Патент РФ №2165859, Кл. В60М 1/24, 2000], содержащий две плашки, соединяемые друг с другом болтовыми соединениями, с желобами для размещения многопроволочных проводов, и имеющие выступы, высотой 1,5-2,0 мм, причем выступы желоба одной плашки смещены по отношению к выступам противолежащего желоба другой плашки на 0,5 расстояния между ними, а выступы на верхнем и нижнем желобе одной плашки размещены по отношению друг к другу в шахматном порядке, причем длина выступов желобов составляет 0,07-0,105 длины впадин.
Известный соединительный зажим имеет следующие недостатки.
Выступы в желобах, представляющие собой резкие перепады глубины желоба величиной 1,5-2,0 мм, с острыми краями, в процессе монтажа многожильных проводов в такие плашки, приводят к пережиму, деформации и механическому повреждению проводов и тросов, создавая концентраторы напряжений. При последующем наложении нормативных растягивающих натяжений, и постоянно действующих внешних нагрузках на контактную сеть, происходит ненормируемое удлинение проводов в процессе эксплуатации и, в конечном итоге, может способствовать обрыву проводов.
Известный зажим после проведения эксплуатационных испытаний из-за низкой надежности, был запрещен к использованию в контактной сети основных отделений электрифицированных железных дорог.
Имеющийся недостаток, снижает надежность работы известного зажима, не позволяет использовать его в контактных сетях электрифицированных железных дорог.
Известен принимаемый за прототип соединительный зажим, состоящий из двух плашек с противолежащими полуцилиндрическими желобами, выполненными в виде волны с осью цилиндрической поверхности, расположенной в сечении, перпендикулярном плоскости разъема плашек, со смещением гребней и впадин волны на противолежащих желобах на расстояние 0,5 расстояния между ними, и со смещением гребней и впадин волны на верхнем желобе относительного нижнего в шахматном порядке, и болтовые соединения для крепления плашек друг с другом. Переход от гребня волны к впадине осуществляется по наклонной поверхности, с углом наклона 12-15°, а длина волны полуцилиндрического желоба составляет 2,1-2,7 диаметра многопроволочного провода. Амплитуда волны полусферического желоба для размещения многопроволочного провода составляет 0,07-0,12 диаметра многопроволочного провода. (Патент РФ на полезную модель №146 873, МПК В60М 1/24, 2006)
По мнению авторов этого патента, конфигурация полуцилиндрического желоба полностью исключает возможность пережима и повреждения проводов в желобе, а плавный переход от гребня волны к впадинам по наклонной поверхности создает эффект «запирающего клина» полностью исключающий возможность проскальзывания проводов в зажиме. Кроме того, при создании «запирающего клина», при размещении многопроволочных проводов, на 20-30% повышается величина допустимой растягивающей нагрузки, за счет исключения вероятности повреждения многопроволочных проводов в предложенном зажиме.
Однако проблема заключается в том, что заявляемый технический результат «полного исключения возможности пережима и повреждения проводов в желобе» не достигается, так как основным недостатком этого технического решения является наличие острых кромок и резких перепадов в местах сопряжения наклонных поверхностей с гребнями 1 и впадинами 2, что обуславливает пережим и повреждение многопроволочных проводов в желобе, уменьшает допустимую растягивающую нагрузку и надежность соединения.
Технический результат нашего технического решения заключается в минимизации повреждения проводов при волнообразном их зажиме вдоль желобов за счет более плотного прилегания к их поверхностям.
Указанный технический результат достигается тем, что в соединительном зажиме, состоящем из двух плашек с противолежащими желобами для волнообразного зажима проводов вдоль этих желобов и болтовыми соединениями для крепления плашек друг с другом, в котором желоба образованы поверхностями вращения, направления осей вращения которых совпадают с направлением желобов, поверхность каждого упомянутого желоба образована последовательностью плавно сопряженных между собой посредством радиусов округления наклонных участков поверхности с чередованием знака направления их наклона к направлению желоба в диапазоне углов 8-10°.
Кроме того, протяженность двух смежных наклонных участков поверхности составляет 2,6-2,9 заданного диаметра многопроволочного провода.
Достигаемое более плотное прилегание позволяет исключить перегрев проводов и увеличить допустимую растягивающую нагрузку в 1,55-1,65 раза по сравнению с нормативной. Дополнительно уменьшаются размеры и вес зажима, что приводит к значительной экономии материала.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где:
- на фиг. 1 представлен вид сверху на соединительный зажим в сборе;
- на фиг. 2 - представлен вид сбоку на соединительный зажим в сборе;
- на фиг. 3 - представлен вид со стороны ввода проводов в соединительный зажим в сборе;
- на фиг. 4 - представлен вид плашки со стороны ввода проводов;
- на фиг. 5 - представлено сечение плашки с углом наклона участков поверхности в 10 градусов разрезом А-А по фиг. 4;
- на фиг. 6 - представлен вид по стрелке В на фиг. 5 на плашку.
Соединительный зажим, состоит из двух плашек 1 и 2 с противолежащими желобами 3 и 4 для волнообразного зажима проводов вдоль этих желобов и болтовыми соединениями 5 для крепления плашек друг с другом, в котором желоба образованы поверхностями вращения, направления осей вращения которых совпадают с направлением желобов. Поверхность каждого упомянутого желоба образована последовательностью плавно сопряженных между собой наклонных участков поверхности 6 с чередованием знака направления их наклона к направлению желоба в диапазоне углов 8-10°.
Протяженность L двух смежных наклонных участков поверхности 6 составляет 2,6-2,9 заданного диаметра многопроволочного провода.
Плавное сопряжение между собой наклонных участков поверхности 6 осуществлено посредством радиусов округления R1.
При величине угла наклона участков поверхности менее 8 градусов допустимая растягивающая нагрузка для многопроволочных проводов, помещенных в плашки, сравнима с нормативной.
При величине угла наклона участков поверхности более 10 градусов возможно механическое повреждение и искрение отдельных проволок многопроволочного провода, зажатого плашками зажима.
Протяженность L двух смежных наклонных участков поверхности в размере 2,6-2,9 заданного диаметра многопроволочного провода образует волнообразную конфигурацию исходя из габаритных размеров многопроволочных проводом, которые крепятся в зажиме. Протяженность L смежных наклонных участков поверхности в совокупности с углом наклона в диапазоне 8-10° обеспечивает более плотное прилегание проводов к плашкам.
Монтаж жесткого многопроволочного провода или троса в плашку осуществляется без каких-либо особых усилий, поскольку размер и конфигурация желоба не требует значительных изгибов провода. Протяженность L двух смежных наклонных участков поверхности в размере 2,6-2,9 заданного диаметра многопроволочного провода выбрана из расчета оптимального перегиба многопроволочного провода при монтаже его в зажиме. Протяженность L менее 2,6 диаметра многопроволочного провода, не исключает возникновение сложности при монтаже многопроволочного провода в зажим из-за высокой прочности провода. Протяженность L более 2,9 диаметра многопроволочного провода, снижает прочность фиксации проводов в зажиме до нормативной и ниже.
Таким образом, предлагаемой полезной моделью достигается технический результат, заключающийся в минимизации повреждения проводов при волнообразном их зажиме вдоль желобов за счет более плотного прилегания к их поверхностям.