Изобретение относится к элементам устройств рельсовых цепей на участках железных дорог с электрической тягой, а именно к контактным элементам соединителей рельсовых стыковых пружинных.
Уровень техники известен из технического решения рельсового пружинного соединителя, в котором контактные элементы выполнены из вольфрамо-медного материала и содержат шабрующие грани со стороны, обращенной к рельсу (Патент RU 2270283).
Недостатком данного контактного элемента является нестабильное по времени значение электрического сопротивления, что снижает надежность работы электрической рельсовой цепи.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является контактный элемент соединителя рельсового стыкового пружинного, имеющего посадочную часть в форме усеченного конуса высотой 3,0-4,0 мм и контактную часть в форме сферы радиуса 40-50 мм, содержащего основу из кобальта и/или никеля, 4-20 мас.%, медь 20-60 мас.%, остальное - карбид вольфрама (Патент на полезную модель №84391).
Недостатком данного технического решения является высокая интенсивность выработки на шейке рельса в месте контакта соединителя и рельса, а также повышение электрического сопротивления в цепи за счет окисления композиционной вставки при нагреве места контакта в момент прохождения больших тяговых токов через соединитель.
Задача заявляемой полезной модели заключается в увеличении эксплуатационного ресурса и снижение затрат на обслуживание рельсового стыка.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в снижении выработки на шейке рельса в месте контакта, повышении стабильности электрического сопротивления за счет снижения окисления контактного элемента и самовосстановления начального уровня электрического сопротивления при окислении контактного элемента.
Указанный технический результат достигается заявляемым контактным элементом из композиционного металлокерамического материала, состоящим из посадочной части в форме усеченного конуса высотой 3,0-4,0 мм и контактной часть в форме сферы радиуса 40-50 мм, содержащего основу мас.%: 4-20 кобальта и/или никеля, 20-60 медь, остальное - карбид вольфрама, отличающийся тем, что основа дополнительно имеет добавки графита и/или дисульфида молибдена и фосфора в виде фосфатных соединений, добавки распределены в объеме основы равномерно в количестве 0,3-3,0 мас.% каждой добавки, при этом размер зерен карбида вольфрама находится в пределах 0,5-5,0 мкм, удельное электрическое сопротивление основы не более 18·10-8 Ом*м, твердость по Бринелю 265-550 МПа, предел прочности на изгиб 900-1700 ПМа, объемная пористость не более 0,25%.
Снижение выработки на шейке рельса в месте контакта элемента с металлом рельса обеспечивается за счет повышения фрикционных свойств контакта, наличия в основе графита и/или дисульфида молибдена. Снижение окисления контактного элемента обеспечивается за счет снижения температуры в зоне контакта при прохождении большого тока за счет снижения электрического сопротивления рельсового стыка. При нагреве происходит окисление контактного элемента и, как следствие, повышение электрического сопротивления. Наличие свободного графита в основе элемента позволяет сохранить работоспособность контакта при его окислении, при прохождении состава, происходит взаимное перемещение контакта и рельса при значительных вибрациях, это приводит к снятию окисленного слоя с поверхности контактного элемента и восстановлению до начального уровня электрического сопротивления. Таким образом, значительно сокращаются затраты на обслуживание рельсового стыка. Наличие в основе фосфора в составе фосфатных соединений в количестве 0,3-3,0 мас.% позволяет, с одной стороны, значительно снизить температуру спекания композиционного элемента, и тем самым максимально сохранить фрикционные свойства дисульфида молибдена, а с другой стороны, обеспечить минимальный рост зерен карбида вольфрама при спекании, понизить, тем самым, абразивные свойства основы и повысить, в целом, износостойкость контактного элемента. Параметры зернистости карбидной фазы, физико-механические свойствы композиционного металлокерамического контакта определены опытным путем. Контактные элементы получали методом порошковой металлургии, спекание проводили в вакууме. Способ подготовки шихты, режимы спекания являются «ноу-хау» и здесь не приводятся.
Оценка работы контактов осуществлялась следующим образом.
Готовились две партии контактов. Контакты устанавливались (припаивались) на штатные соединители рельсовые пружинные. Соединители уславливались штатно в рельсовый стык, замерялось электрическое сопротивление на участке цепи с установленными соединителями (исходное состояние). Рельсовый стык состоит из соединенных между собой двух рельсов рельсовыми накладками, между рельсовыми накладками и шейкой рельса с двух сторон установлены соединители рельсовые пружинные. В данном случае соединялись между собой два отрезка рельсов длиной по одному метру. Затем по стыку пропускали ток величиной 1000 А в течение 1 минуты (имитация нештатного состояния на участке железной дороги). Фиксировали температуру нагрева в зоне контакта керамического элемента и рельса. После охлаждения проводили повторный замер электрического сопротивления данного участка цепи. Затем подвергали собранный стык ударам и вибрации (имитация прохождения подвижного состава по стыку) и снова измеряли электрическое сопротивление.
Дополнительно проводились сравнительные испытания на способность контакта металлокерамического производить выработку в месте контакта. На токарном станке устанавливался диск из стали 65Г твердостью НВ352-325, что соответствует по свойствам участку шейки рельса, куда устанавливается контакт. К диску прижимали контакт с усилием 1,0 МПа и приводили диск во вращение. Скорость перемещения контакта по диску составляла 0,3 м/мин. Путь, пройденный контактным элементом, составлял 1,5×103 м. После этого замерялась глубина выработки на диске.
Результаты сравнительных испытаний представлены в таблице.
Как видно из таблицы, начальное сопротивление в контактных парах прототипа и предлагаемого технического решения отличаются незначительно. После пропускания электрического тока электрическое сопротивление в обоих случаях увеличилось, в предлагаемом техническом решении значительно меньше. После приложения вибрации электрическое сопротивление прототипа осталось прежним, в использовании предлагаемых контактов восстановилось до исходного уровня. Это повышает надежность и стабильность работы стыкового соединения и снижает вероятность отказа соединителя при токовых перегрузках (в аварийных режимах). Выработка, произведенная предлагаемым контактом, значительно меньше, чем контактом прототипа, что повышает срок службу рельсового стыка.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ | 2020 |
|
RU2759186C1 |
СМАЗКА ЭЛЕКТРОПРОВОДНАЯ ДЛЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ | 2019 |
|
RU2713155C1 |
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО КОНТАКТНОГО СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДВИЖНЫХ ПРОВОДНИКОВ | 2019 |
|
RU2731701C2 |
КОМПЛЕКТ КОМПОЗИЦИОННЫХ МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ ДЛЯ УСТАНОВКИ В СТРЕЛОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ТИПА СП | 2017 |
|
RU2701472C2 |
СМАЗОЧНАЯ КОМПОЗИЦИЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДЯЩАЯ, ДЛЯ ПОДВИЖНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ | 2017 |
|
RU2647118C1 |
СОЕДИНИТЕЛЬ РЕЛЬСОВЫЙ СТЫКОВОЙ ПРУЖИННЫЙ | 2009 |
|
RU2404318C1 |
ТОРМОЗНАЯ ШИНА ВАГОННОГО ЗАМЕДЛИТЕЛЯ И ПОРОШКОВЫЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА ДЛЯ ФРИКЦИОННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТОРМОЗНОЙ ШИНЫ | 2014 |
|
RU2554032C1 |
КОЛОДКА ВАГОННАЯ ТОРМОЗНАЯ КОМПОЗИЦИОННАЯ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА | 2013 |
|
RU2524763C1 |
СОЕДИНИТЕЛЬ РЕЛЬСОВЫЙ | 2006 |
|
RU2330912C1 |
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОГО КОНТАКТНОГО СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПОДВИЖНЫХ ПРОВОДНИКОВ И РЕЛЬСОВЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА | 2021 |
|
RU2793226C1 |
Изобретение относится к элементам устройств рельсовых цепей на участках железных дорог с электрической тягой, а именно к контактным элементам соединителей рельсовых стыковых пружинных. Контактный элемент из композиционного металлокерамического материала состоит из посадочной части в форме усеченного конуса и контактной части в форме сферы. Высота посадочной части 3,0-4,0 мм. Радиус контактной части 40-50 мм. Контактный элемент содержит основу мас.%: 4-20 кобальта и/или никеля, 20-60 медь, остальное - карбид вольфрама. Основа дополнительно имеет добавки графита и/или дисульфида молибдена и фосфора в виде фосфатных соединений. Добавки распределены в объеме основы равномерно в количестве 0,3-3,0 мас.% каждой добавки. Размер зерен карбида вольфрама находится в пределах 0,5-5,0 мкм. Удельное электрическое сопротивление основы не более 18·10-8 Ом·м. Твердость по Бринелю 265-550 МПа. Предел прочности на изгиб 900-1700 МПа. Объемная пористость не более 0,25%. Технический результат направлен на увеличение эксплуатационного ресурса. 1 табл.
Контактный элемент из композиционного металлокерамического материала, состоящий из посадочной части в форме усеченного конуса высотой 3,0-4,0 мм и контактной части в форме сферы радиуса 40-50 мм, содержащего основу, мас.%: 4-20 кобальта и/или никеля, 20-60 медь, остальное карбид вольфрама, отличающийся тем, что основа дополнительно имеет добавки графита и/или дисульфида молибдена и фосфора в виде фосфатных соединений, добавки распределены в объеме основы равномерно в количестве 0,3-3,0 мас.% каждой добавки, при этом размер зерен карбида вольфрама находится в пределах 0,5-5,0 мкм, удельное электрическое сопротивление основы не более 18·10-8 Ом·м, твердость по Бринелю 265-550 МПа, предел прочности на изгиб 900-1700 МПа, объемная пористость не более 0,25%.
Способ опыления минерального волокна различными видами связующих веществ | 1949 |
|
SU84391A1 |
Способ регенерации капро-лактама из отходов полиамидной смолы | 1948 |
|
SU75665A1 |
US 5127577 A, 07.07.1992. |
Авторы
Даты
2010-11-20—Публикация
2009-11-03—Подача