ИЗОЛИРОВАННАЯ КОНСОЛЬ КОНТАКТНОЙ ПОДВЕСКИ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ, СОЧЛЕНЕННЫЙ ФИКСАТОР И ЗАЖИМ ДЛЯ ИЗОЛИРОВАННОЙ КОНСОЛИ

Заявляемая группа полезных моделей относится к области электрификации железных дорог, в частности к поддерживающим контактную подвеску устройствам и может быть использована при электрификации скоростных железнодорожных магистралей.
На электрифицированных железных дорогах движение поездов осуществляется за счет электрической энергии, передаваемой через контактную сеть, включающую следующие основные элементы: контактная подвеска, поддерживающие опорные и фиксирующие устройства, подвесные, стержневые фиксаторы и консольные изоляторы.
Одним из видов устройств, поддерживающих провода контактной подвески, является изолированная консоль, содержащая тягу, стержневой изолятор в тяге, подкос консоли и фиксатор. Изолированные консоли позволяют проводить работы с несущим тросом вблизи консоли без отключения напряжения. Отсутствие гирлянды изоляторов на консоли обеспечивает большую стабильность положения несущего троса, что особенно важно при высоких скоростях движения поездов. Изолированные консоли выполняют с подкосами, в которые включены стержневые (консольные) изоляторы, и тягами со стержневыми изоляторами.
В странах с развитой сетью электрифицированных железных дорог (DE, GB, IT, JP) используют в основном изолированные консоли.
Известна конструкция изолированной консоли (Марков А.С. Контактные сети. M. 1991. с.58, рис. 26в, г.), состоящая из подкоса, растянутой или сжатой тяги, элемента, позволяющего регулировать длину тяги, фиксатора, элементов крепления фиксатора на подкосе и подкоса и элементов крепления консоли на опоре. Изоляторы в известной конструкции расположены между консолью и опорой.
На опорах для крепления консолей применяют закладные детали или хомуты, снабженные штампованными поворотными петлями, взаимодействующими с оконцевателями консолей и позволяющими осуществлять поворот консолей вдоль пути на 90° в обе стороны относительно нормального положения, в результате чего достигаются требуемые перемещения несущего троса компенсированной цепной подвески, а также сохранность консолей при обрывах несущего троса. Поворотные петли, штампованные из листового проката, не обеспечивают надежного шарнирного
соединения консоли и опоры из-за чего в процессе эксплуатации возможно заклинивание консоли, вследствие чего увеличивается натяжение несущего троса сверх нормативного, ведущее к снижению качества токосъема и надежности подвески в целом.
Несущий трос крепится к консоли в узле соединения тяги и подкоса, расположенном на конце тяги, с помощью бугеля (Там же, Рис. 26г) и седла (Там же, Рис. 26в). Седла могут быть, как одинарные, так и двойные. Их изготавливают из ковкого чугуна и оцинковывают. При такой установке несущего троса его перемещение в пространстве практически не ограничено - он изменяет свое положение при перемещении элемента закрепления (бугеля или седла) под воздействием температуры, ветра, осадков и др. природных факторов. Взаимодействие несущего троса и контактного провода приводит к значительным колебаниям последнего и, в конечном счете, снижает качество токосъема.
В компенсированной цепной подвеске для обеспечения продольного перемещения несущего троса при изменениях температуры несущий трос подвешивают на специальном ролике.
Для формирования заданного зигзага контактного провода консоль снабжают фиксатором - гибким или сочлененным.
Прямой и обратный сочлененный фиксатор состоит из основного стержня, стойки и дополнительного фиксатора с фиксирующим зажимом для контактного провода (Там же, с.93-98). Для получения нужного зигзага контактного провода стойку перемещают по основному стержню фиксатора. Сочлененный фиксатор на несущем тросе закрепляют распорными струнами с помощью струновых зажимов. Стойку фиксатора закрепляют на основном стержне крюковым болтом.
Дополнительный фиксатор изготавливают из стальной полосы, в середине которой выштамповывают ребро жесткости. Для крепления дополнительного фиксатора па стойке конец полосы загибают в петлю и сваривают «внахлест». далее петлю надевают на разрезное ушко стойки (Ю.И.Горошков, Н.А.Бондарев. М. Транспорт: 1990, стр. 64).
Необходимо отметить, что данная технология изготовления дополнительного фиксатора, в частности, сварка «внахлест» противоречит требованиям ГОСТ 9.307-89 на горячее цинковакие для получения защитных покрытий, необходимых для защиты фиксатора от коррозии. Такое ограничение связано с тем, что при сварке возможно образование полостей, в которых остается трудно удаляемая серная кислота, которой
обрабатываю г поверхность.изделия (травление кислотой в соответствии с ГОСТ 9.307-89 является одной из стадий нанесения покрытия горячим цинкованием).
На противоположном конце дополнительного фиксатора закреплен держатель контактного провода с фиксирующим зажимом. Фиксирующий зажим изготовлен из латуни и содержит две щеки, соединяемые с помощью болтов. В одной из щек выполнено гнездо для штифта, обеспечивающего соединение зажима с держателем. Фиксирующий зажим устанавливают таким образом, чтобы он свободно вращался вокруг штифта.
Крепление сочлененного фиксатора (его основного стержня) непосредственно на подкосе обеспечивает фиксатору неограниченную возможность изменять положение относительно подкоса. Один из вариантов крепления фиксатора на подкосе представлен в Приложении №1 к настоящей заявке (лист из типового проекта, утвержденного МПС «Консоли изолированные ЛКС-06-73»). Из чертежа видно, что петлевое соединение, в котором размещается конец фиксатора, позволяет изменять положение последнего в любом направлении. Однако разнесение вертикальной и горизонтальной осей вращения накладывает некоторое ограничение на вращение фиксатора, что. в свою очередь вызывает дополнительные колебания контактного провода, что. как уже было замечено выше, снижает качество токосъема.
Для крепления проводов контактной сети в узлах, не предназначенных для прохождения тока, используют детали из чугуна. Арматуру из чугуна оцинковывают или защищают другим влагоустойчивым покрытием, предотвращающим атмосферную коррозию (Ю.И.Горошков, Н.А.Бондарев. М. Транспорт.1990, стр. 70).
Трубчатые и швеллерные консоли могут быть оснащены раскосами, которые изготавливают телескопическими из тех же труб, что и сжатые тяги. Раскос крепят к подкосу консоли вблизи места установки фиксатора, и он воспринимает часть горизонтальных нагрузок, разгружая тем самым подкос и консольный изолятор.
Конструкции известных решений связаны со сложной регулировкой положения подвески в пространстве, что не позволяет обеспечить качественный токосъем при высоких (более 200 км/час) скоростях движения.
В известных решениях применяется арматура из ковкого чугуна, имеющего низкие прочностные характеристики из-за хлопьевидной структуры графита. штампованные из стального листа стойки дополнительного фиксатора, сами дополнительные фикса-горы и петли узлов крепления консоли к опоре.
Применение штампованных стоек и дополнительных фиксаторов снижает ресурс их шарнирного соединения. Штампованные петли узлов крепления консолей к опоре имеют тенденцию «заклинивания» на осях, что препятствует свободному вращению консоли в процессе эксплуатации и вызывает отрицательное влияние консоли на подвеску, снижая эффективность токосъема.
Задачей заявляемой группы полезных моделей является повышение качества основных элементов изолированной консоли и ее арматуры, а также снижение трудозатрат по их изготовлению.
Достигаемый при реализации заявляемого решения технический результат состоит в повышении надежности поддерживающего устройства, повышении качества его арматуры, снижении трудозатрат по ее изготовлению, а в конечном итоге повышении качества токосъема.
Технический результат достигается тем, что в конструкцию изолированной консоли, включающей тягу с изолятором, подкос с изолятором, узел соединения тяги и подкоса, узел крепления несущего троса, фиксатор с элементом для крепления фиксатора на подкосе, узел крепления контактного провода или контактных проводов на фиксаторе с токопроводящим фиксирующим зажимом, узел крепления консоли на опоре с элементом крепления в виде петли внесены следующие усовершенствования:
1. Узел соединения тяги и подкоса установлен на тяге на расстоянии, равном 0.9-0.95 ее длины и выполнен с возможностью обеспечения поворота подкоса одновременно с поворотом консоли, а узел крепления несущего троса на тяге установлен на дальнем от опоры конце тяги и выполнен в виде поворотного зажима, в котором закреплен несущий трос с возможностью его перемещения вместе с зажимом вдоль тяги. при регулировочных работах, и вращения вдоль оси зажима в горизонтальной плоскости при повороте консоли в узлах крепления на опоре в ходе эксплуатации.
2. Петля узла крепления консоли на опоре выполнена методом точного литья по выплавляемым моделям из высокопрочного чугуна с цинковым покрытием.
3. Арматура консоли выполнена из высокопрочного чугуна методом литья по выплавляемым моделям.
4. Трубчатые элементы консоли выполнены из стальных бесшовных труб, а фиксирующие зажимы выполнены из алюминиевой бронзы БрАЖ9-4 с твердостью 150-200 НВ
5. Цинковое покрытие выполнено методом горячего цинкования толщиной 120-150 мкм
6. При использовании для крепления контактного провода сочлененного фиксатора его конструкцию для достижения указанного технического результата усовершенствуют следующим образом:
6.1. Оконцеватель трубчатого основного стержня фиксатора выполняют из высокопрочного чугуна методом точного литья по выплавляемым моделям с цинковым покрытием
6.2. Стойку дополнительного фиксатора выполняют из нержавеющей стали методом точного литья по выплавляемым моделям
6.3. Узел крепления основного стержня фиксатора на подкосе выполняют с возможностью вращения вокруг трех координатных осей и перемещения вдоль подкоса.
6.4. Дополнительный фиксатор выполняют из двух элементов - стержня дополнительного фиксатора и держателя фиксирующего зажима. Оба указанных элемента выполняют из стали штамповкой, а держатель закрепляют на стержне с помощью заклепок.
6.5. Отверстие в стержне дополнительного фиксатора, взаимодействующее со стойкой снабжают вкладышем, позволяющим развить поверхность трения в паре «дополнительный фиксатор - стойка». Вкладыш может быть выполнен, в частности, в виде втулки, торцы которой жестко закреплены на стержне дополнительного фиксатора.
6.6. Цинковое покрытие наносят методом горячего цинкования толщиной 120-150 мкм
В варианте реализации заявляемого решения узел крепления несущего троса выполнен в виде поворотного зажима, корпус которого в виде двух плашек, выполненных с возможностью разъемного соединения, жестко закреплен на тяге, а верхняя из плашек снабжена выступом с седлом, выполненным с возможностью поворота, вкладышем для размещения несущего троса и крышкой, фиксирующей положение вкладыша в седле.
В частных случаях реализации заявляемого решения консоль может быть дополнительно снабжена раскосом.
Сочлененный фиксатор изолированной горизонтальной консоли может быть представлен как самостоятельная полезная модель.
В соответствии с заявляемым решением сочлененный фиксатор включает основной стержень фиксатора, выполненный из трубы с оконцевателем, выполненным из высокопрочного чугуна методом точного литья по выплавляемым моделям с цинковым покрытием, узел крепления основного стержня фиксатора на подкосе консоли, выполненный с возможностью вращения вокруг трех координатных осей и перемещения вдоль подкоса, стойку, выполненную из нержавеющей стали методом точного литья по выплавляемым моделям, узел соединения стойки с основным стержнем, дополнительный фиксатор, выполненный из стали штамповкой в виде двух деталей с цинковым покрытием - стержня дополнительного фиксатора и держателя фиксирующего зажима, закрепленного на стержне с помощью заклепочного соединения, при этом противоположный конец стержня дополнительного фиксатора снабжен дополнительным вкладышем, выполненным, например, в виде жестко закрепленной на стержне втулки.
Поворотный зажим для крепления несущего троса к тяге изолированной горизонтальной консоли также может быть представлен как самостоятельная полезная модель.
В соответствии с заявляемым решением поворотный зажим включает седло для размещения несущего троса, выполненное с возможностью поворота, и снабжен корпусом в виде двух плашек, выполненных с возможностью разъемного соединения, при этом одна из плашек снабжена выступом, на котором установлено седло, вкладышем для размещения несущего троса и крышкой, выполненной с возможностью фиксации положения вкладыша в седле.
Заявляемая группа полезных моделей связана единым изобретательским замыслом, а входящие в нее решения соотносятся между собой как целое и его части.
Заявляемая группа полезных моделей поясняется графическим материалом, где:
на Фиг.1 представлена изолированная консоль с раскосом, общий вид,
на фиг.2 представлен узел крепления консоли на опоре
на фиг.3 представлен узел соединения тяги и подкоса, общий вид.
на Фиг.4 представлен узел соединения фиксатора и подкоса, общий вид.
на Фиг.5 - Фиг.7 представлены соответственно вид спереди, вид сверху и разрез по А-А зажима для крепления несущего троса к тяге.
на Фиг.8 представлен общий вид фиксатора сочлененного, подсоединяемого к изолированной консоли
на Фиг.9 представлена стойка дополнительного фиксатора, общий вид
на Фиг.10 представлена часть стержня дополнительного фиксатора и держателя фиксирующего зажима.
на Фиг.11 представлен разрез стержня дополнительного фиксатора с дополнительным вкладышем.
Позиции на Фиг.1-11 относятся к следующим элементам:
1 - тяга. 2 - подкос, 3 - узел соединения тяги 1 и подкоса 2. 4 - изолятор тяги, 5 - изолятор подкоса. 6 - свободный конец тяги, 7- узел крепления несущего троса (Фиг. не показан) на свободном конце 6 тяги 1; 8 - раскос, 9 - хомут (элемент узла крепления консоли на опоре, опора на Фиг. не показана), 10- болты для стяжки хомута, 11 - элемент соединения в виде вилки, предназначенной для соединения хомута 9 с консолью, 12 - плашки узла соединения тяги 1 и подкоса 2; 13 - верхние плашки узла соединения 3, 14 - платка нижняя узла соединения 3; 15 - плашка нижняя узла соединения 9 основного фиксатора с подкосом 2. Зажим поворотный, предназначенный для крепления несущего троса на тяге 1 содержит плашки 16 и элементы крепежа 17-19, предназначенные для соединения плашек 16. На верхней платке выполнен выступ 20, на котором установлено с возможностью поворота седло 21. Реализация поворота достигается за счет использования шпильки 22 и элементов крепления 23-27. Седло 21 снабжено вкладышем 28 для несущего троса, положение вкладыша 28 фиксируется с помощью крышки 29.
Сочлененный фиксатор 30, являющийся одним из элементов изолированной консоли, содержит основной стержень 31, дополнительный фиксатор, содержащий стержень дополнительного фиксатора 32, держатель фиксирующего зажима 33, закрепленный на стержне дополнительного фиксатора 32 с помощью заклепок 34. 35 - стойка дополнительного фиксатора, взаимодействующая с основным стержнем 31 за счет узла соединения 36 и с дополнительным фиксатором за счет узла соединения 37. Взаимодействующее со стойкой 35 отверстие в стержне дополнительного фиксатора 32 содержит вкладыш 38 в виде втулки, жестко закрепленной на стержне дополнительного фиксатора 32. Фиксатор 30 оснащен струновым ушком 39, окопцевателем 40 для крепления основного стержня 31 на подкосе 2 и фиксирующим зажимом 41 для крепления контактного провода (на Фиг. не показан) на дополнительном фиксаторе.
Консоль в соответствии с заявляемым решением изготовлена из стальных бесшовных холоднотянутых труб по ГОСТ 8732-78 с защитным покрытием толщиной
120-150 мкм выполненным методом горячего цинкования по ГОСТ 9.307-89. Элементы консоли выполнены из труб со следующими размерами:
- подкос - 60×6 (наружный диаметр 60 мм, толщина стенки 6 мм);
- тяга - из трубы 60×3;
- раскос из трубы 51×3 и 42×4;
- фиксаторы прямой и обратный из трубы 50×5.
В консоли применена арматура, выполненная методом точного литья из стали 25ГЛ по ГОСТ 1050-88 или чугуна марки ВЧ-40 по ГОСТ 7293-85 с защитным покрытием толщиной 120-150 мкм, выполненным методом горячего цинкования по ГОСТ 9.307-89.
Фиксаторные стойки изготовлены методом точного литья из нержавеющей стали 14X17H2Л по ГОСТ 5632-72.
Регулировка габарита консоли габаритом 3500 мм в пределах 2550-3700 мм осуществляется перемещением шарнирного соединения но подкосу а также изменением длины раскоса. Регулировка величины бокового отведения контактного провода (зигзаг КП) осуществляется перемещением стойки фиксатора но стержню основного фиксатора.
Поддерживающие струны основного фиксатора выполнены из нержавеющего торса D=6 мм.
Крепежные изделия: болты, гайки и шайбы диаметром до 12 мм -изготовлены из нержавеющей стали. Крепежные изделия диаметром свыше 12 мм выполнены из углеродистой стали с защитным цинковым термодиффузионным покрытием но ГОСТ Р 51163-98
Для повышения надежности изоляции консольные изоляторы приняты на разрушающую механическую нагрузку при растяжении 100 кН, разрушающий изгибающий момент 3.5 кНм и длину пути утечки 950 мм. Закрепление консолей на опорах осуществляется па закладных деталях или на хомутах. На переходных опорах закрепление консолей производится на траверсах. Выбор способа закрепления консолей на опорах в зависимости от типа опор и схем армировки производится при конкретном проектировании.
Заявляемая консоль является поддерживающим устройством, ее усовершенствованная конструкция позволяет обеспечить с требуемой точностью фиксацию положения несущего троса (на тяге 1) и контактного провода (на
дополнительном фиксаторе 32.) с одновременным ограничением свободы перемещения указанных проводов в заданных пределах.
Заявляемая группа устройств позволяет достигнуть следующих преимуществ:
1. Повысить эффективность токосъема и снизить затраты на ремонтные и регулировочные работы за счет:
- конструкции узла соединения тяги и подкоса, обеспечивающей поворот подкоса одновременно с поворотом консоли,
- конструкции узла крепления несущего троса на тяге, допускающей перемещение троса вместе с зажимом вдоль тяги при проведении регулировочных работ и вращение троса вдоль оси зажима в горизонтальной плоскости при повороте консоли в узлах крепления на опоре в ходе эксплуатации.
- выполнения узла крепления несущего троса в виде поворотного зажима, корпус которого в виде двух плашек, выполненных с возможностью разъемного соединения, жестко закреплен на тяге. а верхняя из плашек снабжена выступом с седлом, выполненным с возможностью поворота- вкладышем для размещения несущего троса и крышкой, фиксирующей положение вкладыша в седле, что позволяет ограничить свободу перемещения несущего троса (и соответственно контактного провода) и обеспечить поворот несущего троса синхронно с поворотом консоли
2. Увеличить срок службы фиксатора и повысить качества токосъема за счет следующих изменений:
- выполнения оконцевателя основного стержня фиксатора из высокопрочного чугуна методом точного литья по выплавляемым моделям с цинковым покрытием
- выполнения стойки фиксатора из нержавеющей стали методом точного литья по выплавляемым моделям
- выполнения дополнительного фиксатора из двух деталей (стержня дополнительного фиксатора и держателя), механически (заклепочное соединение) связанных друг с другом. При этом исключается сварка «внахлест», применяемая для крепления фиксирующего зажима на дополнительном фиксаторе. Отсутствие сварки «внахлест» позволяет наносить цинковое покрытие горячим цинкованием толщиной 120-150 мкм
- использования дополнительного вкладыша, например, в виде втулки, торцы которой жестко закреплены на стержне дополнительного фиксатора в отверстии, взаимодействующем со стойкой дополнительного фиксатора. При этом развивается
поверхность трения в паре «дополнительный фиксатор - стойка», за счет чего увеличивается ресурс соединения.
3. Повысить качество изготовления арматуры и основных элементов консоли с одновременным снижением их себестоимости за счет следующих изменений:
- выполнения арматуры консоли из высокопрочного чугуна методом литья по выплавляемым моделям.
- выполнения трубчатых элементов консоли из стальных бесшовных труб с защитным цинковым покрытием
- выполнения цинкового покрытия методом горячего цинкования толщиной 120-150 мкм со сроком службы элементов и арматуры консоли не менее 50 лет.