umm_186

6 Контрольные вопросы

6.1Что такое эластичность и жесткость контактной подвески, как она определяется и в каких единицах?

6.2Как изменяется эластичность по длине пролета простой и цепной подвески с простыми опорными струнами?

6.3От каких параметров зависит эластичность контактной подвески и величина отжатая КП токоприемником?

6.4Какова связь качества токосъема и эластичности контактных подвесок?

6.5Основные направления совершенствования контактных подвесок для повышения качества токосъема?

6.6Особенности конструкции новых высокоскоростных контактных под-

весок.

РАБОТА №5

Исследование влияния рессорного троса и конструкции фиксаторов на эластичность подвески в опорном узле

1 Краткие теоретические сведения

Качество токосъема, как указывалось в работе №4, зависит от контактного нажатия и его изменения (неизменности). Результаты теоретических и экспериментальных исследований показывают, что чем ближе траектория токоприемника к прямолинейной, тем меньше изменяется контактное нажатие. Очевидно, к такому положению можно приблизиться тогда, когда КП не имеет стрелы провеса, а эластичность подвески по длине пролета не изменяется. Если беспровесное состояние КП выполнить не представляет особых затруднений, то создать контактную подвеску с неизменной эластичностью по длине пролета весьма сложно.

Анализ зависимости эластичности по длине пролета, полученной в работе №4, показывает, что она изменяется у цепной подвески с простыми опорными струнами от нуля - под опорой и до какой-то максимальной величины - в середине пролета. Для сравнительно низких скоростей (до 70 км/ч) такие конструкции подвесок удовлетворяли необходимым требованиям по токосъему. С увеличением скоростей появилась необходимость совершенствования опорного узла.

Наиболее эффективной мерой по совершенствованию опорного узла является применение рессорных струн. При цепных подвесках с рессорными струнами эластичность в опорных узлах зависит от длины и провеса рессорного троса. Для обеспечивания лучшего качества токосъема и снижения износа КП

30

под фиксаторами необходимо, чтобы эластичность подвески в опорных узлах и под ближайшими к опорам простыми струнами, были примерно одинаковыми.

Другой существенной мерой является применение сочлененных облегченных фиксаторов, работающих на растяжение. Применение таких конструкций позволяет увеличить эластичность подвески под фиксатором и избежать появления жесткой точки, вызывающий местный износ контактного провода. На эластичность цепной подвески с рессорными струнами оказывают также влияние и другие параметры: длина и усиление фиксатора, расстояние до первой простой струны и длина пролета, натяжение проводов подвески и ее конструктивный коэффициент. Поэтому выбор конструкции опорного узла и особенно его оптимальных параметров является необходимой, хотя и сложной задачей.

2 Цель работы

Исследование статического воздействия токоприемника на опорный узел цепной подвески с различным конструктивным исполнением.

3 Описание и подготовка стенда

3.1Работа выполняется на модели, представляющей две половины пролета

сопорным устройством, в середине стенда (рис.5.1)

3.2При необходимости конструкция опорного узла может быть выполнена

ввиде простой струны, рессорной струны без фиксатора и рессорной струны с фиксаторами.

3.3Нажатие токоприемника имитируется так же, как в работе №4 (см.рис.4.2).

3.4Основные параметры модели имеют следующие масштабы:

масштаб натяжения НТ и КП: mH = mK = 1000;

масштаб длины пролета и рессорного троса: ml = ma = 30; масштаб стрел провеса и отжатия КП: mf = mП = 7,5; масштаб веса подвески: mg =8,33;

масштаб нажатия токоприемника: mP = 250.

4 Порядок выполнения работы

В процессе выполнения работы исследуется жесткий опорный узел с фиксатором и без фиксатора и опорный узел с рессорной струной при наличии фиксатора и без него.

31

400	250	250	250	250	250	250	400	4
			4	4	1
			b
630			13		2	3		5
				a
450 350		550		c		10

Рисунок 5.1. – Модель опорного узла контактной подвески: 1 - несущий трос; 2 - контактный провод; 3 - струна; 4 - опора; 5 - компенсатор; 10 - стойки несущей конструкции; 13 - трос рессорной струны

4.1 Жесткий опорный узел.

4.1.1Смонтировать цепную подвеску с жесткой опорной струной без фиксатора. Натяжение КП установить 10Н, НТ - по заданию преподавателя (14, 16, 18H). КП отрегулировать беспровесно. Обмерить модель и зафиксировать высоту расположения KT от уровня стола.

4.1.2Зацепить крючками шнурки, пропущенные через ролик за КП под опорой и у первых струн от опоры. Приготовить табл.5.1. по следующей форме.

4.1.3Увеличивая нажатие токоприемника от 0 до 1,0 H в контрольных точках поочередно, измерить величину отжатия КП при отсутствии фиксатора. Результаты измерений записать в первую часть табл.5.1. В примечании указать момент, когда наступает полная разгрузка опорной струны (RСТР = 0).

4.1.4Установить фиксатор с отрицательным зигзагом ( a = 40 мм) и провести аналогичные измерения, заполнив вторую часть табл.5.1. Третью часть таблицы заполнить результатами измерений, полученными при наличии фиксатора и положительного зигзага (+ 40 мм).

Таблица 5.1 – Экспериментальные данные отжатия КП при жесткой опорной струне

		Величина отжатия КП в точ-			Примечание
Тип опорно-	Число		ке		(нагрузка
		Первая		Первая
го узла	грузов		Опорная		опорной
		струна	струна	струна	струны RСТР )
		слева		справа
	0
Жесткий	2
	4
без фиксато-
	6
ра
	8
	10
	0
Жесткий с	2
	4
растянутым
	6
фиксатором
	8
	10
	0
Жесткий	2
	4
со сжатым
	6
фиксатором
	8
	10

33

4.1.5 Произвести расчет экспериментальной и теоретической величины эластичности. Экспериментальную величину эластичности определять по формуле

	η=	hp	,	(5.1)
		P

где

h – величина отжатия КП, м; P - нажатие токоприемника, Н.

Теоретическую величину эластичности для одного из трех условий (по заданию преподавателя) определить по формулам:

для случая без фиксатора

	P −g	k	C	C		l(T +2K )−CK
η =							,	(5.2)
	2P					l(T +K)K

где gK - погонный вес КП, Н/м;

C - расстояние от опоры до первой простой струны, м; l - длина пролета, м;

T – натяжение НТ, Н; К - натяжение КП, Н.

для случаев с фиксатором

η =		1
		2ξ K		H	,			(5.3)
			±		ф
				d
		C

где

d - горизонтальная проекция фиксатора, м;

НФ - горизонтальное усилие от зигзага, НФ = 4 * 0,4 k ,H.

	ξ =		1
		1+ (l −C)K			(5.4)
				l(T +K)

плюс в диаметре соответствует сжатому фиксатору (положительный зигзаг) , минус - фиксатору растянутому.

4.1.6 Результаты для сравнения занести в таблицу 5.2

34

Таблица 5.2 – Экспериментальные и теоретические величины

Сила нажатия то-	Число грузов	2	4	6	8	10
коприемника	Н	50	100	150	200	250
Эксперименталь-	м
ная величина ηЭ	Н
Теоретическая ве-	м
личина ηТ	Н

4.2 Рессорный опорный узел

4.2.1Смонтировать цепную подвеску с рессорной струной без фиксатора. Длину рессорного троса принять по заданию преподавателя 6, 9 или 12 м (180,270,360 мм - на модели). Размер соответственно установить 0,35; 0,4; 0,45м (47,53,60 мм - на модели). Контактный провод отрегулировать беспровесно.

4.2.2Приготовить табл.5.3 по следующей форме (см. на след. стр).

4.2.3Увеличивая "нажатие токоприемника" от 0 до 1,0 Н в контрольных точках поочередно, измерить величину отжатая КП при отсутствии фиксатора и

сфиксатором, при одной струне и при двух разнесенных струнах. Результаты измерений записать в соответствующие графы табл.5.3.

Таблица 5.3 – Экспериментальные данные отжатая ИП при рессорной струне

	Тип опорного	Число	Величина отжатия КП в точке
			Первая стру-	Опорная	Первая стру-
	узла	грузов
			на слева	струна	на справа
	1	2	3	4	5
	Рессорный с	0
		2
	одной стру-
		4
	ной
		6
	без фиксато-
		8
	ра
		10
	Рессорный с	0
		2
	одной стру-	4
	ной и растя-	6
	нутыми фик-	8
	саторами	10

35

Продолжение таблицы 5.3

1	2	3	4	5
Рессорный с	0
двумя стру-	2
нами при	4
а=30 и растя-	6
нутыми фик-	8
саторами	10

4.2.4 Произвести расчет экспериментальной и теоретической величины эластичности по (5.1). Теоретическую - для одного из трех условий (по заданию преподавателя) определить по формуле

η =				1					, (5.5)
	2K1K2T		±	Hф	+	2 ξ1	K1K2
		a		d			C

где а - длина луча рессорного троса, м;

ξ1

=

1

,

(5.6)

(l −C)K

1+

l(T +ϕ K )

(l −2C)2

(l −2C)2

K

ϕ =

1+ 1−

(5.7)

l2

l2

T

здесь K1 =Ψ /B и K2 = У/B

Ψ - часть величины В, соответствующая вертикальной проекции НТ от точки его подвеса до крепления рессорного троса;

У - стрела провеса рессорного троса.

4.2.5 Результаты расчетов для сравнения занести в табл. 5. 4

Таблица 5.4 – Экспериментальные и теоретические величины эластичности

рессорного узла

Сила нажатия токо-	Число грузов	2	4	6	8	10
приемника	Н	50	100	150	200	250
Экспериментальные	м
величины ηЭ	Н
Теоретические ве-	м
личины ηТ	Н

36

4.2.6 Для трех точек опорного узла рассчитать и построить экспериментальную и теоретическую кривые эластичности. Теоретическую величину эластичности у первой струны определить по формуле

η =	x(l −x)
	l(T +ϕ K)	,	(5.8)

где X = C.

5 Содержание отчета по работе

5.1Указать цель работы.

5.2Нарисовать эскиз модели и ее масштабы.

5.3Составить таблицы замеров и расчетов.

5.4Привести формулы, используемые при расчетах и примеры расчета нескольких величин.

5.5Построить экспериментальные и теоретические зависимости.

5.6Сделать выводы.

6 Контрольные вопросы

6.1На какой технико-экономический показатель влияет характер изменения эластичности и качество токосъема и как?

6.2Как изменяется эластичность в зоне опоры у простой и цепной контактных подвесок с жесткими опорными струнами и от каких величин она зависит?

6.3Какое влияние на эластичность оказывает фиксатор (растянутый и сжа-

тый)?

6.4В чем заключается основной недостаток жестких опорных струн и сжатого фиксатора?

6.5Как изменяется эластичность в зоне опоры у рессорных подвесок?

6.6Как влияет на эластичность длина рессорного троса?

6.7Каковы основные пути выравнивания эластичности контактной подвески в зоне опоры?

РАБОТА № 6

Изучение и составление схем питания и секционирования контактной сети

1. Краткие теоретические сведения

37

При проектировании контактной сети большое внимание уделяется составлению схем питания и секционирования. Эти схемы должны составляться таким образом, чтобы обеспечивались:

-возможно меньшие потери напряжения и энергии в сети при нормальном режиме работы электрифицированного участка;

-минимальные нарушения графика движения поездов при отказе или выводе из работы какой-либо секции контактной сети.

Поэтому при разработке схем питания и секционирования контактной сети должны применяться следующие основные технические решения.

Участки контактной сети, расположенные между двумя соседними тяговыми подстанциями, должны иметь двустороннее питание. Одностороннее питание допускается лишь на небольших по длине участках, расположенных за крайними тяговыми подстанциями главной линии, или на малодеятельных линиях незначительной протяженности, примыкающих к ней. Одностороннее питание применяется также для отдельных секций на станциях.

Для уменьшения неравномерности загрузки фаз энергосистемы питание отдельных участков контактной сети переменного тока осуществляется от разных фаз. При этом контактная сеть, расположенная между соседними подстанциями, должна иметь питание от одной и той же фазы. В местах изменения фазы предусматриваются нейтральные вставки, подключаемые при необходимости к одной из фаз разъединителями с ручным приводом.

Главные пути двухпутных и многопутных линий при нормальном режиме работы должны иметь параллельное соединение. При этом предусматривается автоматическое отключение поврежденного пути между подстанциями или между подстанцией и постом секционирования и сохранение напряжения на всех неповрежденных участках.

Для повышения надежности схема секционирования контактной сети должна иметь возможно меньшее количество секционных изоляторов и разъединителей. В процессе составления схем предусматривается продольное и поперечное секционирование и секционирование с обязательным заземлением отключаемой секции.

Продольное секционирование осуществляется разделением контактной сети вдоль электрифицированной линии у каждой тяговой подстанции и каждого поста секционирования. В отдельные продольные секции выделяются контактные сети перегонов и станций. На крупных станциях в отдельные секции выделяются парки и горловины. Контактную сеть, расположенную в крупных тоннелях и мостах с ездой понизу, необходимо выделить также в отдельные секции.

Поперечное секционирование предусматривается прежде всего для разделения контактных подвесок главных путей перегонов и станций, разъездов и обгонных пунктов. На станциях с числом путей, примыкающих к каждому из главных, более трех, предусматривают дополнительное поперечное секционирование. Число поперечных секций на станциях определяется не только количеством, но и назначением отдельных путей. Поперечное секционирование

38

применяется и в парках, когда число путей более пяти. При электрификации только головной части путей парка в одной секции может быть и более пяти путей.

В гололедных районах (кроме первого) контактная сеть по каждому главному пути в пределах всей цепи тока плавки гололеда должна иметь одинаковое эквивалентное сечение, обеспечивающее равномерный прогрев подвесок по всей длине. Параллельное соединение подвесок главного пути и соседнего станционного допускают лишь в том случае, когда суммарное сечение обоих подвесок будет равно сечению подвески главного пути перегона. Если это условие не выполняется, то на промежуточных станциях предусматривается врезка секционных изоляторов в одной из горловин станции, или главные пути выделяются в отдельные секции.

Секционирование с обязательным заземлением предусматривается независимо от общего числа путей, в следующих случаях: каждого из погрузочноразгрузочных путей в местах снабжения пассажирских составов водой и налива емкостей через верх, осмотра крышевого оборудования и отстоя электроподвижного состава, электродепо и пунктов экипировки. Заземление отключенной секции осуществляется специальными секционными разъединителями с ручным приводом и заземляющим контактом. При необходимости дистанционного управления на переменном токе предусматриваются два разъединителя, один из которых может включаться на землю. Приводы обоих разъединителей сблокированы так, что одновременное включение невозможно.

При расположении тяговой подстанции в пределах станции для питания контактной сети станционных путей предусматривают отдельный фидер, который, кроме основного назначения, является резервным для питания сети любого из перегонов. На крупных станциях, имеющих отдельные парки, число питающих линий для станционных путей может быть увеличено. Питание контактной сети деповских путей осуществляется отдельным фидером.

Секционирование контактной сети осуществляется изолированными сопряжениями и секционными изоляторами. При необходимости они оборудуются нейтральными вставками. В качестве коммутирующего устройства применяются секционные разъединители: РСУ-3000/3,3; РКС-3,3-3000 - для участков постоянного тока и РЛНД-35/1000; РНДЖ-3-27,5/1600 -для участков переменного тока.

На схемах питания и секционирования указывается нормальное положение (включенное или отключенное) разъединителей. Продольные разъединители обозначаются первыми буквами русского алфавита (А, Б, В, Г и т.д.) ; поперечные - буквой П; разъединители питающих линий - буквой Ф ; деповские разъединители – буквой Д; разъединители с заземляющими контактами - буквой 3; прочие разъединители - буквой Р. К каждой из указанных букв при необходимости добавляют индекс, соответствующий номерам путей, направлений, фидеров и т.д. Разъединителям, через которые осуществляется питание четных путей, присваивается четный индекс, для разъединителей нечетных путей - нечетный индекс.

39