ЗАЖИМ СТРУНОВОЙ ДЛЯ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА Российский патент 2004 года по МПК B60M1/24 

Изобретение относится к области электрификации железных дорог, в частности к зажимам для соединения струны и контактного провода контактной подвески.

Одним из самых дорогих и уязвимых элементов контактной подвески является контактный провод, на ресурс которого значительное влияние оказывает масса устанавливаемой на нем арматуры. Контактный провод в месте установки арматуры при проходе токоприемника подвергается повышенному износу, величина которого пропорциональна массе арматуры. Наиболее массовым изделием арматуры, устанавливаемым на контактный провод, является струновой зажим и снижение его массы существенно влияет на долговечность контактного провода и подвески в целом.

Кроме массы для арматуры, устанавливаемой на рабочей части контактного провода, одной из основных характеристик, определяющих надежность подвески, является максимально допустимый угол отклонения зажима от вертикального положения до соприкосновения его с проходящим токоприемником.

Величина допустимого угла отклонения зажима от вертикального положения определяется расстоянием от оси болта, соединяющего элементы зажима между собой, до рабочей поверхности контактного провода. Для увеличения допустимого угла отклонения обычно увеличивают указанное расстояние, но при этом увеличивается высота зажима, а следовательно, и его масса.

Известны струновые зажимы для соединения струны и контактного провода, состоящие из двух щек, связанных между собой болтами, выпуска заводов МПС (см. , например, "Контактная сеть и воздушные линии. Нормативно-методическая документация по эксплуатации контактной сети и высоковольтным воздушным линиям". Справочник. МПС РФ. М.: 2001 г., стр. 187-189). Такие зажимы получили наибольшее распространение в контактных сетях российских железных дорог, при изготовлении методом литья или штамповки из латуни или алюминиевой бронзы они имеют массу 0,150-0,220 кг.

Для скоростной контактной подвески КС-200 были спроектированы специальные зажимы, изготавливаемые из кремнистоникелевой бронзы методом точного литья по выплавляемым моделям (см. там же "Зажим струновой для контактного провода 046-3", стр.188 и свидетельство РФ на полезную модель 15563). Применение нового материала, обладающего более высокими механическими характеристиками, позволило снизить массу и габариты зажимов до 0,139 кг. Однако технология литья обусловливает неопределенность механических характеристик материала отливок, зависящих от многих случайных факторов, влияющих на процесс производства.

Для повышения качества изделий наиболее приемлемым является изменение технологии изготовления зажимов с литья на штамповку. Технология штамповки зажимов позволяет существенно повысить качество изделий, но при этом не удается существенно снизить вес зажима (см. там же "Зажим струновой для контактного провода 046-2", стр.188, масса зажима 0,150 кг).

В качестве прототипа принят зажим производства Московского Энергомеханического завода (см. там же "Зажим струновой для контактного провода 046-7", стр.190). Зажим состоит из скобы, устанавливаемой на контактном проводе, и скобы для струны, выполненных штамповкой из бронзового листа и соединенных посредством болта с гайкой и разрезной пружинной шайбой. Масса такого зажима 0,120 кг, допустимый угол отклонения зажима от вертикального положения 32 градуса. Болт выполнен из Ст 08Х18Н10Т и содержит цилиндрический стержень с резьбой на конце, противоположном шестигранной головке (ГОСТ 7798-70).

Конструкция устройства не позволяет существенно снизить массу зажима и увеличить угол его отклонения от вертикального положения, вследствие чего надежность скоростной контактной подвески недостаточна.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности контактной подвески за счет снижения массогабаритных характеристик струнового зажима контактного провода, увеличения допустимого угла его отклонения от вертикального положения, а также снижение трудозатрат при монтаже подвески.

Технический результат достигается тем, что в струновом зажиме контактного провода, содержащем скобу, устанавливаемую на контактном проводе, и скобу для струны, выполненные штамповкой из сплава на медной основе и соединенные посредством болта и гайки, болт выполнен с полукруглой головкой и подголовком квадратного сечения, отверстие скобы, устанавливаемой на контактном проводе, имеет форму, ответную форме сечения подголовка, а отверстие скобы для струны выполнено круглым, при этом гайка и болт имеют габариты, при которых достигается равенство величин углов, образованных пересечением вертикальной оси зажима в состоянии покоя прямыми, проходящими через крайние точки болта и головки по касательной к крайним точкам сечения контактного провода, а габариты головки и подголовка отвечают следующим зависимостям:
Н ≤ 0,5 d (1)
D = 2,0 - 2,5 d (2)
Н₁ ≥ 0,5 d (3)
А ≥ 0,5 d (4)
где Н - высота головки болта, мм;
D - диаметр головки болта, мм;
H₁ - высота подголовка, мм;
А - сторона квадрата в сечении подголовка, мм;
d - диаметр резьбы болта, мм.

Использование болта с полукруглой головкой и подголовком квадратного сечения с размерами, характеризуемыми соотношениями (1)-(4), а также изменение практически всех габаритов болта (кроме резьбы) позволяют уменьшить массу зажима на 18-20% и увеличить расстояние между его осью и рабочей поверхностью контактного провода при сохранении прочностных свойств всего соединения. В итоге масса всего зажима уменьшается до 0,102 кг, а допустимый угол отклонения зажима от вертикального положения увеличивается до 51 градусов.

В заявляемом зажиме сохранен диаметр резьбы болта 10 мм, используемый в известных струновых зажимах и определяемый необходимым усилием обжатия зажима на проводе.

Для достижения равенства углов отклонения зажима от вертикального положения вправо и влево (углов, образованных пересечением вертикальной оси зажима прямыми, проходящими через крайние точки болта и головки по касательной к крайним точкам сечения контактного провода) в частных случаях реализации изобретения гайка может быть выполнена высотой 0,5-0,6 d, и/или болт длиной 3,5-3,8 d, и/или увеличена фаска гайки (2-3•50^o), при этом высота головки болта может быть равной 0,4-0,5 d, диаметр головки болта 2,0-2,5 d, высота подголовка 0,5-0,7d, сторона квадрата в сечении подголовка 0,5-0,7d.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен струновой зажим для контактного провода, содержащий скобу 1, устанавливаемую на контактном проводе 2, и скобу 3 для струны, выполненные штамповкой из сплава на медной основе и соединенные посредством болта 4 с гайкой 5. Болт 4 выполнен с полукруглой головкой 6 и подголовком 7 квадратного сечения, высота подголовка превышает толщину скобы 3. Подголовок взаимодействует с отверстиями скобы 3 для струны и скобы 1 на контактном проводе 2, имеющими форму, ответную форме сечения подголовка (т.е в сечении также квадрат).

В предпочтительном варианте реализации высота гайки равна 0,6 d, болт выполнен длиной 3,6 d, фаска гайки выполнена размером 2,5•50^o, высота головки болта равна 0,5 d, диаметр головки болта 2,4 d.

Монтаж зажима производят следующим образом.

Для соединения струны и контактного провода используют зажим со скобами, изготовленными штамповкой из кремнистоникелевой бронзы, содержащей 0,1-0,4% марганца, 2,4-3,4% никеля и 0,6-1,1% кремния, термообработанной методом закалки с последующим отпуском для достижения уровня свойств: δ_m = 400-600 H/мм², δ_в = 350-520 H/мм², твердость НВ=130-200. Сплав такого состава соответствует кремнистоникелевой бронзе БрКН1-3 по ГОСТ 18175-78, которая допускает наличие примесей (Pb, P, Al, Sn, Fe, Zn) до 0,4%, т.е. является достаточно технологичной и дешевой. Бронза БрКН1-3 имеет электропроводимость 21,7 - А•м/В•мм². Болт с полукруглой головкой высотой Н=5 мм, диаметром D=24 мм, подголовком квадратного сечения высотой H₁=6 мм и стороной квадрата А=10 мм при диаметре резьбы d=10 мм изготовлен из высоколегированной нержавеющей стали, например из стали марки 14Х17Н2 или 08Х18Н10Т.

Зажим разбирают и скобу 3 для струны продевают в коуш струны, после чего скобу 3 устанавливают на скобу 1 и соединяют их посредством болта 4 с гайкой 5 таким образом, чтобы квадратный подголовок 7 болта 4 вошел в квадратные отверстия в скобах 1 и 3. После предварительной сборки зажим устанавливают скобой 1 на контактный провод 2 и затягивают болт 4 с гайкой 5. При этом работа осуществляется одним гаечным ключом в отличие от других аналогичных зажимов, где для сборки зажима требуется два гаечных ключа - один для удержания болта от проворачивания - другой для затяжки гайки. В описываемом зажиме удержание болта 4 от проворачивания происходит при взаимодействии квадратного подголовка 7 болта 4 и отверстий в скобах 1 и 3 с формой, ответной форме сечения подголовка 7.

Для штамповки скоб заявляемого зажима помимо указанного сплава можно использовать алюминиевую бронзу, например Бр.АЖ9-4 по ГОСТ 439-79 и другие сплавы на медной основе, с электропроводностью не менее 8,3 А•м/В•мм², механические свойства которых позволяют обеспечить необходимую прочность зажима при толщине скобы 1 не более 3 мм и скобы 3 не более 2 мм.

Заявляемое изобретение позволяет повысить надежность контактной подвески за счет уменьшения массы зажима до 0,102 кг и увеличения допустимого угла отклонения зажима от вертикального положения до 51 градуса, а также снизить трудозатраты при монтаже подвески.

Изобретение относится к области электрификации железных дорог, в частности к зажимам для соединения струны и контактного провода контактной подвески. В струновом зажиме контактного провода, содержащем скобу, устанавливаемую на контактном проводе, и скобу для струны, выполненные штамповкой из сплава на медной основе и соединенные посредством болта и гайки, болт выполнен с полукруглой головкой и подголовком квадратного сечения. Отверстие скобы, устанавливаемой на контактном проводе, имеет форму, ответную форме сечения подголовка, а отверстие скобы для струны выполнено круглым. При этом гайка и болт имеют габариты, при которых достигается равенство величин углов, образованных пересечением вертикальной оси зажима в состоянии покоя прямыми, проходящими через крайние точки болта и головки по касательной к крайним точкам сечения контактного провода, а габариты головки и подголовка отвечают следующим зависимостям:
H ≤ 0,5 d - (1)
D = 2,0 - 2,5 d - (2)
H₁ ≥ 0,5 d - (3)
A ≥ 0,5 d - (4)
где Н - высота головки болта, мм;
D - диаметр головки болта, мм;
H₁ - высота подголовка, мм;
А - сторона квадрата в сечении подголовка, мм;
d - диаметр резьбы болта, мм.

Технический результат заключается в уменьшении массы зажима и увеличении расстояния между его осью и рабочей поверхностью контактного провода. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Зажим струновой для контактного провода, содержащий скобу, устанавливаемую на контактном проводе, и скобу для струны, выполненные штамповкой из сплава на медной основе и соединенные посредством болта с гайкой, отличающийся тем, что болт выполнен с полукруглой головкой и подголовком квадратного сечения, отверстие скобы, устанавливаемой на контактном проводе, имеет форму, ответную форме сечения подголовка, а отверстие скобы для струны выполнено круглым, при этом гайка и болт имеют габариты, при которых достигается равенство величин углов, образованных пересечением вертикальной оси зажима в состоянии покоя прямыми, проходящими через крайние точки болта и головки по касательной к крайним точкам сечения контактного провода, а габариты головки и подголовка отвечают следующим зависимостям:

где Н - высота головки болта, мм;

D - диаметр головки болта, мм;

H₁ - высота подголовка, мм;

А - сторона квадрата в сечении подголовка, мм;

d - диаметр резьбы болта, мм.