ЗАЖИМ ДЛЯ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА
CONTACT WIRE TERMINAL

Изобретение относится к устройствам для крепления проводов контактной сети электрифицированного железнодорожного транспорта.
Зажим предназначен для крепления звеньевых струн к контактному проводу. Как правило, его изготавливают из бронзы или латуни, реже - из стали. Для выполнения своего назначения зажим должен обладать определенной прочностью закрепления на проводах контактной подвески, выдерживать нагрузки, возникающие в процессе монтажа, эксплуатации и при аварийных режимах работы (при обрыве проводов, натяжениях от порывов ветра и т.п.). Кроме того, материал зажима должен быть устойчив к воздействию атмосферных факторов.
Согласно а.с. СССР №1150399, опубл. 30.05.85, Б.И. №20, зажим для контактного провода выполняют в виде разомкнутого кольца, концы которого охватывают верхнюю фасонную часть контактного провода, причем разомкнутое кольцо выполнено из металлического сплава, обладающего эффектом памяти формы, а расстояние между концами кольца меньше расстояния между предназначенными для крепления продольными желобами верхней фасонной части контактного провода. Очевидными недостатками данного технического решения является ограниченный ассортимент и большая стоимость подходящих для изготовления зажима сплавов. Кроме того, надежность крепления контактного провода в значительной степени зависит от точности конструктивного исполнения зажима.
Известен зажим для контактного провода, содержащий отжимной элемент и пружинную скобу с щечками, имеющими захваты, которые выполнены Т-образными, а отжимной элемент имеет прямоугольную форму, причем по крайней мере две противоположные внутренние поверхности обжимного элемента расположены под углом, совпадающим с углом отгиба щечек (а.с. СССР №1708671, МПК В60М 1/24, опубл. 30.01.92. Б.И. №4).
Зажим для контактного провода согласно а.с. СССР №1248857, МПК В60М 1/24, опубл. 07.08.86, Б.И. №29 содержит два полукорпуса с захватами на одном конце и обжимной элемент, причем одна из частей полукорпуса выполнена П-образной формы с выемками на внутренней поверхности, а другая - Т-образной формы с выступами на наружной поверхности, размещенными в выемках первой части корпуса, а обжимной элемент имеет форму эллипса. Недостатком данной конструкции является высокая вероятность снижения прочности крепления контактного провода при периодическом воздействии нагрузки.
Наиболее близким аналогом к заявляемому техническому решению (прототипом) является конструкция зажима для контактного провода, приведенная в технических условиях «Бронзовая арматура контактной сети железных дорог» (ТУ 3185-682-01124276-98). Зажим состоит из двух полукорпусов с захватами на одном конце, охватывающими верхнюю фасонную часть контактного провода, и болтового соединения, соединяющего между собой оба полукорпуса и обеспечивающего зажим верхней фасонной части контактного провода. Недостатком данной конструкции является то, что она рассчитана только на применение в качестве материала для зажима металла, в частности бронзы. Это приводит к повышению его веса, удорожанию зажима и усложнению его конструкции, поскольку необходима дополнительная фиксация полукорпусов друг по отношению к другу.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции зажима при снижении его массы. Решение поставленной задачи достигается тем, что в зажиме для контактного провода, содержащем два полукорпуса с захватами на одном конце, охватывающими верхнюю фасонную часть контактного провода, и болтовое соединение, соединяющее между собой оба полукорпуса и обеспечивающее обжим верхней фасонной части головки контактного провода, согласно изобретению полукорпуса зажима выполнены из атмосферостойкого полимерного материала с модулем упругости не менее 5 ГПа, в верхней части каждого из полукорпусов выполнены соосные отверстия для крепления струны и, по крайней мере, один фиксатор для предотвращения смещения полукорпусов относительно друг друга, а болтовое соединение содержит упругий элемент, обеспечивающий компенсацию изменения усилия обжатия верхней фасонной части контактного провода при изменении температуры из-за различия в коэффициентах теплового расширения полимерного материала и металлического контактного провода.
Дополнительное улучшение эксплуатационной надежности зажима достигается тем, что на внутренних сопрягаемых частях полукорпусов, находящихся ниже отверстия для струны, выполнены утоньшения, обеспечивающие образование зазора между нижними частями полукорпусов при обжатии контактного провода (п.2 формулы изобретения), а также тем, что каждый из полукорпусов содержит втулку с отверстием из износостойкого материала (п.3 формулы изобретения), на несопрягаемых боковых поверхностях полукорпусов выполнены ребра жесткости (п.4 формулы изобретения), захваты полукорпусов армированы вставками из износостойкого материала (п.5 формулы изобретения), болтовое соединение выполнено из полимерного материала и имеет укрупненный профиль резьбы (п.6 формулы изобретения), в одном из полукорпусов выполнен электропроводящий элемент, соединяющий контактный провод со струной (п.7 формулы изобретения), по крайней мере один из полукорпусов выполнен из электропроводного полимерного материала (п.8 формулы изобретения), в зазоре между полукорпусами дополнительно содержится упругий элемент (п.9 формулы изобретения).
Примеры вариантов конструкций зажима для контактного провода приведены на фиг.1-6.
На фиг.1 представлен вариант 1 конструкции зажима контактного провода в соответствии с п.1 формулы изобретения. Зажим для контактного провода состоит из двух полукорпусов 1, выполненных из атмосферостойкого полимерного материала, и болтового соединения 2, содержащего упругий элемент 3, обеспечивающий компенсацию изменения усилия обжатия контактного провода при изменении температуры из-за различия в коэффициентах теплового расширения полимерного материала и металла контактного провода. В верхней части каждого полукорпуса выполнены соосные отверстия 4 для крепления струны и, по крайней мере, один фиксатор 5, предотвращающий смещение полукорпусов друг относительно друга. Выполнение зажима контактного провода из полимерного материала позволяет значительно снизить его стоимость и массу, а также повысить атмосферостойкость изделия. Компьютерный анализ с помощью метода конечных элементов свидетельствует о том, что в качестве материала для зажима вполне подходящими могут быть полимерные композиционные материалы с модулем упругости при изгибе не менее 5 ГПа. При этом обеспечивается вполне достаточная жесткость и прочность фиксации зажима на фасонной части зажима контактного провода. Важным условием выбора полимерного материала для зажима является его высокая атмосферостойкость (гарантийный срок эксплуатации зажима на открытом воздухе должен быть не менее 20 лет). Данным требованиям вполне удовлетворяют армированные волокном конструкционные термопласты.
Вариант 2 конструкции зажима для контактного провода (фиг.2) в соответствии с п.2 формулы изобретения отличается тем, что на внутренних сопрягаемых частях полукорпусов выполнены утоньшения, обеспечивающие образование зазора 6 между нижними частями полукорпусов при обжатии контактного провода. Подобное исполнение зажима делает конструкцию менее чувствительной к точности изготовления полукорпусов, в частности захватов в нижних частях полукорпусов, обжимающих верхнюю фасонную часть контактного провода.
Вариант 3 конструкции зажима для контактного провода (фиг.3) в соответствии с п.3 формулы изобретения предусматривает установку в отверстие 4 для крепления струны в полукорпусе втулки 7 из износостойкого антифрикционного (предпочтительно полимерного) материала. Такое исполнение позволяет снизить коэффициент трения в зоне контакта струна - полукорпус и увеличить срок службы изделия.
Вариант 4 конструкции зажима для контактного провода (фиг.4) в соответствии с п.4 формулы изобретения отличается наличием на внешних боковых поверхностях полукорпусов ребер жесткости 8. Введение ребер жесткости позволяет снизить вес зажима при сохранении общей жесткости конструкции. Кроме того, уменьшается средняя толщина полукорпуса, что является положительным фактором при изготовлении деталей из полимерного материала, поскольку повышается точность и стабильность размеров при их получении методом литья под давлением.
Вариант 5 конструкции зажима для контактного провода (фиг.5) в соответствии с п.5 формулы изобретения предусматривает армирование захватов полукорпусов, охватывающих верхнюю фасонную часть провода, вставками 9 из износостойкого материала. Это позволяет снизить износ материала в области контакта полукорпус - провод и увеличить срок службы и надежность зажима.
Вариант 6 конструкции зажима для контактного провода в соответствии с п.6 формулы изобретения предусматривает выполнение болтового соединения из полимерного материала, не обладающего ползучестью под нагрузкой. Такое исполнение позволяет дополнительно снизить массу конструкции, облегчить ее обслуживание и демонтаж ввиду отсутствия коррозии, характерной для стальных деталей болтового соединения.
В варианте 7 конструкции зажима контактной сети в соответствии с п.7 (фиг.6) формулы изобретения, по крайней мере, в одном из корпусов выполнен электропроводящий элемент 10, соединяющий контактный провод с металлической струной. Такое решение позволяет обеспечить электрический контакт между несущим проводом и струной в тех случаях, когда это необходимо.
В варианте 8 конструкции зажима контактной сети в соответствии с п.8 формулы изобретения, по крайней мере, один из полукорпусов выполнен полностью из электропроводного полимерного материала, что упрощает конструкцию зажима при изготовлении его в электропроводном исполнении.
Вариант конструкции зажима согласно п.9 формулы изобретения (фиг.7) предусматривает установку в зазор между полукорпусами упругого элемента 11. Введение упругого элемента (предпочтительно из резины или термопластичного эластомера) в конструкцию зажима позволяет предотвратить попадание в зазор между полукорпусами воды и других веществ. В результате устраняются нежелательные явления вследствие, например, замерзания воды в зазоре между полукорпусами и, тем самым, исключается возможность возникновения расклинивающего давления. Кроме того, он обеспечивает дополнительную компенсацию изменения усилия обжатия, вызванного перепадами температур.
Таким образом, предлагаемое изобретение технически легко осуществимо, а его практическое применение позволяет решить технико-экономические задачи, связанные с использованием зажимов контактной сети.
Опытные образцы зажимов контактного провода, изготовленные в соответствии с предлагаемым изобретением, успешно прошли лабораторные и стендовые испытания. Опытная партия зажимов установлена на экспериментальном участке электрифицированной Белорусской железной дороги.