Краткие теоретические сведения

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ КОНТАКТНЫЕ ПОДВЕСКИ

Руководство к практическим занятиям

для студентов VI курса специальности

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ (ЭНС)

Москва 2009

С о с т а в и л:		ст. преп. И.В.Мельников
		доцент, к.т.н С.Б. Мухамбетов

Ó	Московский государственный технический университет путей сообщения (МИИТ), 2009

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания составлены в соответствии с программой учебной дисциплины «Перспективные контактные подвески» для студентов специальности «Энергоснабжение электрических железных дорог».

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Во время практических занятий студенты специальности ЭНС решают три задачи:

1. Расчет жесткости и эластичности контактной подвески в пределах заданного участка.

2. Построение графиков изменения жесткости и эластичности заданной контактной подвески. Определение коэффициента неравномерности эластичности контактной подвески в пролете.

3. Сделать вывод по работе с предложением мер по выравниванию эластичности на заданном участке. Все предложения должны быть обоснованы соответствующими расчетами.

Краткие теоретические сведения

Надежная и экономичная контактная сеть в значительной степени определяет эффективность системы тягового электроснабжения железных дорог и железнодорожного транспорта в целом.

При движении электроподвижного состава ток к нему поступает посредством скользящего контакта токоприемника с контактным проводом. Процесс токосъема можно считать бесперебойным, если этот контакт не прерывается, так как при отрыве между ними возникает искрение и может образоваться электрическая дута. В этом случае новое соударение может привести к новому отрыву токоприемника. Электрическая дуга вызывает тяжелые последствия: контактный провод и пластины токоприемника нагреваются до высокой температуры и снижают механическую прочность; поверхности их становятся неровными. Удары токоприемника наносят механические повреждения контактным проводам. Увеличивается износ пластин токоприемников и контактных проводов, снижается надежность их работы, возрастает вероятность обрыва контактного провода.

Обеспечение полностью беспрерывного контакта требует больших материальных затрат, поэтому на практике допускаются кратковременные отрывы токоприемников, не приводящие к заметным нарушениям токосъема. Качество токосъема оценивается по изменению величины контактного нажатия в пролете контактной сети и по характеру траектории токоприемника. Траектория токоприемника – это путь точки контакта его полоза с контактным проводом в вертикальной плоскости.

Для улучшения качества токосъема величина контактного нажатия не должна значительно изменяться по длине пролета, не выходя при этом за некоторые пределы. Нижний предел нажатия определяется значением, при котором в самых неблагоприятных условиях токоприемник не потеряет контакт с проводом (отрыв токоприемника). Увеличение давления токоприемника сверх допустимого предела вызовет повышенное отжатие (подъем) контактных проводов, при котором возможно задевание рамы (полоза) токоприемника за детали контактной подвески и самого токоприемника. Допустимые значения контактного нажатия строго не нормируются. Считается, что изменение нажатия токоприемника на дорогах переменного тока (с одним контактным проводом) должно находиться в пределах 40 ÷ 200 Н, а на дорогах постоянного тока (при двух контактных проводах) – в пределах 60 ÷ 360 Н.

Чем ближе траектория токоприемника к прямолинейной, тем меньше изменяется контактное нажатие и тем лучше качество токосъема. В числе множества факторов, влияющих на качество токосъема, важное место занимает эластичность контактной подвески, от равномерности которой зависит плавность перемещения полоза токоприемника в пролете.

Эластичностью называется отношение высоты подъема контактного провода к силе нажатия токоприемника, вызвавшей этот подъем:

(1)

где η – эластичность контактной подвески, мм/кН;

∆ h – подъем контактного провода, мм;

Р – сила нажатия токоприемника, кН.

Другими словами, эластичность равна величине отжатия контактного провода в миллиметрах под действием вертикальной силы, равной 1 кН.

Если эластичность подвески в пролете неравномерна, токоприемник будет поднимать контактный провод в различных точках на разную высоту, а его траектория будет отклоняться от прямолинейной. Чем больше неравномерность эластичности по длине пролета, тем труднее обеспечить бесперебойный токосъем, в особенности при больших скоростях движения поездов.

Основным требованием к контактным подвескам является возможно большее постоянство эластичности по длине пролета. Идеальный случай в этом отношении тот, когда коэффициент неравномерности эластичности, представляющий собой отношение значения эластичности η _св середине пролета к значению эластичности η _оп у опоры, равен единице. Другими словами, коэффициент неравномерности эластичности равен отношению величины максимальной эластичности к минимальной в пролете.

Эластичность одинарной контактной подвески в середине пролета пропорциональна длине пролета l и обратно пропорциональна сумме натяжений всех проводов, образующих контактную подвеску.

Эластичность рессорной контактной подвески у опоры (под рессорной струной) зависит главным образом от натяжений несущего троса и контактного провода, а также от длины рессорного провода 2 а, длины пролета l и расстояния s между опорой и ближайшей к ней простой струной.

Решение задачи по выравниванию эластичности в пролете сводится к понижению ее в средней части пролета или к повышению у опор. Возможности первого способа меньше, чем второго, поскольку уменьшение длины пролета неэкономично, а резерв повышения натяжения тросов и проводов, из которых выполнены контактные подвески, невелик. Лишь применение низколегированных контактных проводов позволяет несколько повысить суммарное натяжение подвески. Однако последующее уменьшение натяжения контактных проводов, которое осуществляется обслуживающим персоналом по мере износа контактных проводов, приводит к обратному – к повышению эластичности в середине пролета.

Выравнивание эластичности в пролете повышением ее опорной зоны является более перспективным способом, чем снижение ее в средней части пролета потому, что более высокая эластичность подвески позволяет легче обеспечить необходимое качество токосъема. Наиболее эффективным и экономичным способом повышения эластичности в зонах опор является увеличением длины 2 а рессорного провода и расстояния s между опорой и ближайшей к ней простой струной. Сокращение длины пролета l, полезное для уменьшения эластичности в середине пролета, в опорной зоне сказывается отрицательно, так как тоже несколько понижает здесь и без того низкую эластичность.

Величина, обратная эластичности, называется жесткостью контактной подвески:

(2)

Жесткость контактной подвески показывает, какую вертикальную силу следует приложить в данной точке пролета, чтобы поднять подвеску на 1 мм.

Эластичность η простой контактной подвески в точке x пролета под действием вертикальной силы Р находится по формуле:

(3)

где К – натяжение контактного провода, кН.

В середине пролета в этом случае эластичность

(4)

В цепной подвеске с опорной струной в опорном узле струна практически не перемещаться в вертикальной плоскости при изменениях температуры (пренебрегая крайне незначительным изменением длины самой околоопорной струны). В цепных подвесках с околоопорными струнами в опорном узле перемещение струн в вертикальной плоскости весьма незначительно.

В опорных узлах располагаются фиксаторы контактного провода. Часть веса этих фиксаторов воспринимается токоприемником при проходе под опорным узлом каксосредоточенная нагрузка. Наличие фиксатора в опорном узле увеличивает жесткость подвески в этом месте. В момент, когда токоприемник находится под фиксаторным узлом, несущий трос не разгружается и не поднимается. Следовательно, подъем контактного провода будет незначительным. При нахождении токоприемника в середине пролета несущий трос разгружается. В результате он поднимается примерно на такую же величину, что и контактный провод.

Таким образом, эластичность цепной подвески как с опорной струной в опорном узле, так и с околоопорными струнами неравномерна по длине пролета.

Эластичность цепной контактной подвески в любой точке х пролета без учета реакции струн определяется по формуле:

(5)

где Т – натяжение несущего троса, кН.

Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 44; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!