Несущий трос контактной сети железной дороги

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкции многопроволочного несущего троса контактной сети железной дороги, используемых для передачи электрической энергии в воздушных электрических сетях и линиях электрифицированного транспорта, например железнодорожного.
Известен - Контактный провод, содержащий нижнюю износостойкую контактную часть толщиной, не превышающей величину предельно допустимую износа провода, и верхнюю медную токопроводящую часть, отличающийся тем, что контактная часть выполнена дискретно из чередующихся фрагментов медно-алюминиевого или медно-диффузионного слоя и материала токопроводящей части. Длина фрагментов и расстояние между ними должны быть меньше длины контактной зоны между проводом и токосъемным элементом, (см. описание изобретения к патенту RU 2267412 С1, В60М 1/13, опубликовано 10.01.2006).
Необходимо отметить высокую стоимость и технологическую сложность предлагаемого технического решения, направленного на повышение износостойкости и сохранения высокой контактной электропроводности провода связанных с получением дискретно расположенных фрагментов медно-алюминиевых или медно-цинковых, путем газотермического напыления на нижнюю часть заготовки с использованием трафаретов, с последующей
термообработкой и обработкой давлением (прокаткой и волочением сложного геометрического профиля).
Известен - Композитный высокопрочный провод с повышенной электропроводностью, содержащий концентрично размещенные сердечник из электротехнической меди, наружную оболочку из сплава на основе меди и кольцевой слой между сердечником и наружной оболочкой, выполненный из высокопрочного сплава на основе меди с легирующими компонентами, не образуя с медью интерметаллических соединений, в виде волокон из Nb, или Ag, или Cr, или V, или Та, или Fe, (см. описание изобретения к патенту RU 2417468 С1, Н01В 1/00; Н01В 5/02 опубликовано 27.04.2011).
Недостатком данного технического решения является:
- сложность технологического процесса при изготовлении композитного высокопрочного провода с повышенной электропроводностью, при котором прутки получали дуговой вакуумной плавкой с расходуемым электродом, деформация слитка методом выдавливания для получения прутка диаметром 30 мм, пластическая деформация волочением для получения прутка шестигранного сечения. Волочение с исходного диаметра 30 мм не представляется возможным, ввиду отсутствия волочильного оборудования, работающего с указанного исходного диаметра заготовки;
- сложная, затратная технология «сборных проводов», с применением дорогостоящих материалов, собирают составную многожильную заготовку из прутков сплава медь-ниобий (железо, серебро, тантал, ванадий).
Известен - Провод электрический (варианты), состоящий из центрального сердечника, витков внутреннего и наружного повивов, причем витки внутреннего повива и центральный сердечник выполнены из стальной проволоки с защитным покрытием, отличающийся тем, что витки наружного повива выполнены из меди, а защитное покрытие стальной проволоки выполнено как минимум из одного слоя никеля, и/или хрома, и/или меди, (см. описание изобретения к патенту RU 21799348 С2, Н01В 5/08; Н01В 7/28, опубликовано 10.02.2002).
Предлагаемая конструкция многопроволочного провода, используемого в качестве несущего троса контактной сети, в которой для увеличения механической прочности используется центральный сердечник (одна проволока круглого сечения), витков внутреннего повива (шесть проволок круглого сечения) все проволоки выполнены из стальной проволоки с защитным покрытием как минимум из одного слоя никеля и/или хрома, и/или меди. Данное техническое решение предполагает повышение
электропроводности наружным повивом выполненным из двенадцати медных проволок. К недостаткам канатов данной конструкции, которая соответствует канатам одинарной свивки типа ТК по ГОСТ 3063-80, необходимо отнести крайне низкий технический ресурс. Точки контакта проволок между слоями являются концентраторами напряжений, что ведет к повышению местных значений напряжений не только при изгибе, но и при растяжении каната. Со временем из-за действия описанного эффекта канат типа ТК может неожиданно потерять устойчивость и пластически деформироваться даже в области упругих деформаций. Повышение электропроводности не представляется возможным из-за уменьшения, проводящего ток сечения за счет практически непроводящего ток стального сердечника при постоянном для несущего троса суммарном сечении, заданном нормативными диаметрами: 10,70 мм; 12,60 мм; 14,00 мм 15,80 мм, применяемых в качестве - троса контактной сети железной дороги несущего.
Необходимо отметить высокую стоимость предлагаемого провода, вследствие нанесения гальваническим способом как минимум одного защитного слоя хрома и/или никеля, и/или меди.
Задачей заявляемой полезной модели является создание многопроволочной конструкции несущего троса контактной сети железной дороги, с увеличенным разрывным усилием и пониженным электрическим сопротивлением, по отношению, к несущему тросу контактной сети, применяемому в настоящее время на линиях железной дороги.
Сущность заявляемой полезной модели заключается в разработке трехслойного и двухслойного троса контактной сети железной дороги.
Несущий трос контактной сети железной дороги изготавливается многооперационным способом, заключающийся в послойном изготовлении трехслойного троса, при котором шаги свивки получаются разными, и медные проволоки в них между слоями перекрещиваются, трос изготовлен с точечным касанием проволок в тросе. Скрутка трех слоев производится в противоположные стороны. Количество проволок в тросе 37.
Для исключения точечного контакта медных проволок в тросе, являющиеся концентраторами напряжений, что ведет к повышению местных значений напряжения не только при изгибе, но и при растяжении каната, каждый последующий слой 2; 3; 4 медных проволок, свитый вокруг центральной медной проволоки 1, пластически деформирован, со степенью обжатия по площади поперечного сечения 8-21%. Пластическое деформирование каждого слоя в отдельности, сглаживает поверхность слоя перед скруткой последующего, концентраторы напряжений от точечного контакта проволок сведены к минимуму.
Сущность изготовления несущего троса поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображено поперечное сечение троса, Несущий трос контактной сети содержит центральную проволоку 1, первый слой 2, второй слой 3, третий слой 4 медных проволок.
Аналогично изготовлению трехслойному несущему тросу контактной сети железной дороги, изготавливается многооперационным способом двухслойный контактный несущий трос, при котором шаги свивки получаются разными, и медные проволоки в них между слоями перекрещиваются, трос изготовлен с точечным касанием проволок в тросе. Скрутка двух слоев производится в противоположные стороны. Количество проволок в тросе 19.
Для исключения точечного контакта медных проволок в тросе, являющиеся концентраторами напряжений, что ведет к повышению местных значений напряжения не только при изгибе, но и при растяжении каната, первый слой, свитый вокруг центральной медной проволоки пластически деформирован со степенью обжатия по площади поперечного сечения 8-21%, проволоки второго слоя, после его наложения на первый слой, пластически деформированы по площади поперечного сечения троса со степенью обжатия 8-21%. Пластическое деформирование первого слоя в отдельности, сглаживает поверхность слоя перед скруткой второго слоя, концентраторы напряжений от точечного контакта проволок сведены к минимуму.
Сущность изготовления несущего троса поясняется чертежом, где на фиг. 2 изображено поперечное сечение двухслойного троса. Несущий трос контактной сети содержит центральную проволоку 1, первый слой 2, второй слой 3, медных проволок.
Это позволяет вновь разработанным конструкциям многопроволочного несущего троса контактной сети железной дороги, увеличить разрывное усилие, по отношению к применяемым на 21-24%, увеличить расчетное сечение несущего троса при том же нормативном диаметре на 20-27%, что будет способствовать снижению электрического сопротивления, по отношению к несущему тросу контактной сети, применяемому в настоящее время на линиях железной дороги