каретка какого типа применяется на токоприемнике ла 19 сэт

Каретка какого типа применяется на токоприемнике ла 19 сэт

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ТОКОПРИЕМНИКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Общие технические условия

Current collectors of railway electric rolling stock. General specifications

Дата введения 2011-11-01

Сведения о стандарте

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (ОАО «ВНИИЖТ») совместно с Омским государственным университетом путей сообщения (ОмГУПС)

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 45 «Железнодорожный транспорт»

— пункты 5.1.2, 5.1.7, 5.1.11 (в части требований основных технических показателей и устройства аварийного опускания);

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.601-2006 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 2584-86 Провода контактные из меди и ее сплавов. Технические условия

ГОСТ 2991-85 Ящики дощатые неразборные для грузов массой до 500 кг. Общие технические условия

ГОСТ 6267-74 Смазка ЦИАТИМ-201. Технические условия

ГОСТ 6962-75 Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений

ГОСТ 12549-2003 Вагоны пассажирские магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Окраска. Технические условия

ГОСТ 12969-67 Таблички для машин и приборов. Технические требования

ГОСТ 12971-67 Таблички прямоугольные для машин и приборов. Размеры

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 15543.1-89 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

ГОСТ 16962.1-89 Изделия электротехнические. Методы испытаний на устойчивость к климатическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 17516.1-90 Изделия электротехнические. Общие требования в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 18620-86 Изделия электротехнические. Маркировка

ГОСТ 23216-78 Изделия электротехнические. Хранение, транспортирование, временная противокоррозионная защита, упаковка. Общие требования и методы испытаний

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 16504, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 аэродинамическая характеристика: Зависимость изменения вертикальной составляющей силы, действующей на токоприемник, от воздействия встречного воздушного потока.

3.2 время опускания токоприемника: Время опускания токоприемника с наибольшей рабочей высоты до сложенного положения от момента начала движения полоза.

3.3 время подъема токоприемника: Время подъема токоприемника от сложенного положения до наибольшей рабочей высоты от момента начала движения полоза.

3.4 вставки: Токосъемные элементы, обеспечивающие контакт с контактным проводом.

3.5 допустимый длительный ток в движении: Наибольший ток, протекающий через токоприемник при движении в течение 20 мин, при котором нагревы элементов токоприемника не превышают допустимых температур.

3.6 допустимый длительный ток на стоянке: Наибольший ток, протекающий через токоприемник на стоянке в течение 20 мин, при котором нагревы элементов токоприемника и контактного провода не превышают допустимых температур.

3.7 железнодорожный электроподвижной состав; ЭПС: Электровозы и электропоезда с питанием от контактной сети железнодорожного транспорта общего пользования.

3.8 каретка: Устройство для крепления полоза на верхней раме токоприемника, включающее в себя неподвижную (относительно верхней рамы) и подвижную части, соединенные упругим элементом.

3.9 полоз: Часть токоприемника, образуемая каркасом, вставками и крепящими деталями.

3.10 поперечная жесткость: Отношение силы, приложенной к верхнему шарниру верхних подвижных рам в поперечном направлении, к горизонтальному смещению шарнира в направлении действия силы.

3.11 приведенная масса: Условная масса тела, которое движется вертикально со скоростью точки контакта полоза и провода при их безотрывном движении и обладает такой же кинетической энергией, как масса подвижных частей токоприемника.

3.12 продольная жесткость: Отношение силы, приложенной одновременно к верхним шарнирам верхних подвижных рам в продольном направлении поочередно в обе стороны, к горизонтальному смещению шарнира в направлении действия силы.

3.13 рабочая высота: Диапазон высотных положений полоза, при которых сохраняются нормированные параметры токоприемника.

3.14 статическая характеристика: Зависимость активного (при движении вверх) и пассивного (при движении вниз) нажатий полоза токоприемника на контактный провод от рабочей высоты.

3.15 токоприемник (железнодорожного электроподвижного состава): Устройство, предназначенное для передачи электроэнергии от контактной сети на железнодорожный электроподвижной состав.

3.16 удерживающее усилие: Сила, удерживающая токоприемник в сложенном состоянии.

3.17 устойчивость к отрывам: Отсутствие нарушения контакта между полозом и колеблющимся в вертикальной плоскости контактным проводом или имитирующим его устройством при изменении частоты и амплитуды гармонических колебаний последнего.

3.18 характеристика опускающей силы: Зависимость опускающего усилия, создаваемого подъемно-опускающим механизмом токоприемника или собственным весом его подвижных частей, от рабочей высоты.

4.1 Классификация токоприемников по типам и допустимому длительному току в движении приведена в таблице 1.

Допустимый длительный ток в движении, А

Грузовые и пассажирские электровозы переменного тока, электропоезда переменного и постоянного тока

Грузовые и пассажирские электровозы постоянного тока и двойного питания

4.2 Токоприемники различают по конструктивному исполнению:

а) по количеству ступеней:

б) по очертанию верхней ступени:

в) по количеству полозов:

4.3 Обозначение токоприемника должно содержать:

— обозначение очертания верхней ступени;

— номер модели токоприемника по классификации предприятия-изготовителя;

— исполнение (если имеется);

— наибольшую скорость движения, на которую рассчитан токоприемник, км/ч.

5 Технические требования

5.1 Основные показатели

5.1.1 Конфигурация и размеры полозов для всех типов токоприемников должны соответствовать указанным на рисунке 1.

Источник

Как работает каретка токоприемника

Наземный электротранспорт эксплуатируется на участках разного уровня высоты. При неравномерности движения токосъемные элементы должны надежно соединяться с контактной сетью. Эту задачу выполняет каретка, представляющая собой рычажно-плунжерный держатель. С помощью кареток разной конструкции закрепляют полоз на раме. Держатель обеспечивает угловое перемещение полозов и подрессоривание.

Функции каретки

Устройство изобрели во время развития транспортных средств с электротягой. Каретка предназначена для улучшения качества токосъема, особенно при движении на высокой скорости. Потенциал узла используют для прохода:

Благодаря кареткам контактная сеть испытывает минимальную нагрузку при вертикальном перемещении полоза. Эффект достигается за счет уменьшения площади соприкосновения токосъемных узлов. То есть контакт происходит не по всей поверхности токоприемника, а только с верхним элементом небольшой массы.

В двухполозных конструкциях каретка предназначена для сохранения баланса токосъемных элементов. Она обеспечивает равномерное соприкосновение с контактной сетью при нажатии между полозами. При этом снижается динамическая составляющая в процессе токосъема, улучшаются показатели качества принимаемой токоприемником электроэнергии.

Схема каретки токоприемника

Внутреннее содержание устройства представляет собой механизм, обеспечивающий вертикальное перемещение полоза относительно рамы токоприемника в заданных пределах. Классическая каретка предназначена для снижения влияния инерции в процессе взаимодействия рам с контактной сетью. Узел включает рычаги, которые шарнирно соединяются с рамой. Устройство упруго расчленяет гибкие массы токоприемника, дает системе постоянный и надежный токосъем.

Дополнительные усовершенствования привели к созданию многочисленных видов детали. Например, плунжерная серия содержат устройства с демпфированием, вертикальные и наклоняемые модификации. Демпфирование предназначено для работы электротранспорта на высоких скоростях, оно служит надежности токосъемных элементов. Такие каретки монтируют для лучшего прохода неровностей у опор и в середине пролета, на станциях, у малогабаритных искусственных сооружений.

В зависимости от типа токоприемника используются рычажные, плунжерно-рычажные, пружинные, рычажно-пружинные, с направляющей кулисой. При разработке конструкций учитываются условия эксплуатации транспорта, рельеф местности, амплитуда перемещения полоза токоприемника в вертикальном направлении.

Принцип работы

Каретка обеспечивает перемещение полоза при движении транспорта относительно верхнего шарнира подвижных рам. Точка контакта оказывается на разной высоте из-за таких неровностей, как провисание токопровода, перекрещивание линий, соединение с изоляторами. Особенности механизма приводят к изменению степени прижатия токосъемных элементов к токопроводу. Вследствие этого возникает результирующий момент разных сил пружин, который предназначен для отталкивания каретки от токосъемного провода.

Во время работы электротранспорта стойки преодолевают усилие пружины, которая стремится возвратиться в исходное состояние. При этом стойки, наклоняющиеся против движения, возвращаются в вертикальное положение. Деформируемая пружина не дает возможности сближаться токосъемным элементам. Силы, возникающие при ее изгибе и растяжении, препятствуют изменению рабочего направления стоек токоприемника. В итоге транспорт плавно проходит препятствие или неисправность на пути движения.

Преимущества модели

Рычажно-плунжерная каретка представляет собой держатель токоприемника с оригинальной крепежной системой. Она лишена таких недостатков, как искажение характеристик вследствие перекоса пружины. Поэтому серия предназначена для работы при неблагоприятных внешних условиях. Инновационная конструкция разработана с целью:

изменения эластичности верхнего узла для повышения качества контакта.

Усовершенствованная модель получила новые свойства за счет параллелограммного механизма. Благодаря этому элементу внутренняя пружина не подвергается изгибу при трении между токосъемным проводом и полозом токоприемника, она практически работает только на сжатие.

Ни в одном из промежуточных положений узла не происходит межвитковых касаний пружины во время движения электротранспорта. Таким образом рычажно-плунжерная серия исключает ухудшение работы каретки в плохую погоду. Модель предназначена для эксплуатации в умеренном и холодном климате.

Источник

Каретка какого типа применяется на токоприемнике ла 19 сэт

ТОКОПРИЕМНИКИ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ЭЛЕКТРОПОДВИЖНОГО СОСТАВА

Общие технические условия

Current collectors of railway electric rolling stock. General specifications

Дата введения 2014-06-01

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием «Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении» (ВНИИНМАШ)

2 ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 27 июня 2013 г. N 57-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны
по МК (ИСО 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Минэкономики Республики Армения

Госстандарт Республики Беларусь

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 8 ноября 2013 г. N 1477-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32204-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 июня 2014 г.

— пункты 5.1.2, 5.1.7, 5.1.11 (в части требований основных технических показателей и устройства аварийного опускания);

— пункты 7.3.8, 7.3.9, 7.3.13, 7.5.1 устанавливают методы проверки минимально необходимых требований безопасности

6 Стандарт подготовлен на основе применения ГОСТ Р 54334-2011

1 Область применения

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 2.601-2006 Единая система конструкторской документации. Эксплуатационные документы

ГОСТ 427-75 Линейки измерительные металлические. Технические условия

ГОСТ 2584-86 Провода контактные из меди и ее сплавов. Технические условия

ГОСТ 2991-85 Ящики дощатые неразборные для грузов массой до 500 кг. Общие технические условия

ГОСТ 6267-74 Смазка ЦИАТИМ-201. Технические условия

ГОСТ 6962-75 Транспорт электрифицированный с питанием от контактной сети. Ряд напряжений

ГОСТ 12549-2003 Вагоны пассажирские магистральных железных дорог колеи 1520 мм. Окраска. Технические условия

ГОСТ 12969-67 Таблички для машин и приборов. Технические требования

ГОСТ 12971-67 Таблички прямоугольные для машин и приборов. Размеры

ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

ГОСТ 15543.1-89 Изделия электротехнические и другие технические изделия. Общие требования в части стойкости к климатическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 16504-81 Система государственных испытаний продукции. Испытания и контроль качества продукции. Основные термины и определения

ГОСТ 16962.1-89 (МЭК 68-2-1-74) Изделия электротехнические. Методы испытаний на устойчивость к климатическим внешним воздействующим факторам

ГОСТ 18620-86 Изделия электротехнические. Маркировка

ГОСТ 23216-78 Изделия электротехнические. Хранение, транспортирование, временная противокоррозионная защита, упаковка. Общие требования и методы испытаний

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 16504, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 аэродинамическая характеристика: Зависимость изменения вертикальной составляющей силы, действующей на токоприемник, от воздействия встречного воздушного потока.

3.2 время опускания токоприемника: Время опускания токоприемника с наибольшей рабочей высоты до сложенного положения от момента начала движения полоза.

3.3 время подъема токоприемника: Время подъема токоприемника от сложенного положения до наибольшей рабочей высоты от момента начала движения полоза.

3.4 вставки: Токосъемные элементы, обеспечивающие контакт с контактным проводом.

3.5 допустимый длительный ток в движении: Наибольший ток, протекающий через токоприемник при движении в течение 20 мин, при котором нагревы элементов токоприемника не превышают допустимых температур.

3.6 допустимый длительный ток на стоянке: Наибольший ток, протекающий через токоприемник на стоянке в течение 20 мин, при котором нагревы элементов токоприемника и контактного провода не превышают допустимых температур.

3.7 железнодорожный электроподвижной состав; ЭПС: Электровозы и электропоезда с питанием от контактной сети железнодорожного транспорта общего пользования.

3.8 каретка: Устройство для крепления полоза на верхней раме токоприемника, включающее неподвижную (относительно верхней рамы) и подвижную части, соединенные упругим элементом.

3.9 полоз: Часть токоприемника, образуемая каркасом, вставками и крепящими деталями.

3.10 поперечная жесткость: Отношение силы, приложенной к верхнему шарниру верхних подвижных рам в поперечном направлении, к горизонтальному смещению шарнира в направлении действия силы.

3.11 приведенная масса: Условная масса тела, которое движется вертикально со скоростью точки контакта полоза и провода при их безотрывном движении и обладает такой же кинетической энергией, как масса подвижных частей токоприемника.

3.12 продольная жесткость: Отношение силы, приложенной одновременно к верхним шарнирам верхних подвижных рам в продольном направлении поочередно в обе стороны, к горизонтальному смещению шарнира в направлении действия силы.

3.13 рабочая высота: Диапазон высотных положений полоза, при которых сохраняются нормированные параметры токоприемника.

3.14 статическая характеристика: Зависимость активного (при движении вверх) и пассивного (при движении вниз) нажатий полоза токоприемника на контактный провод от рабочей высоты.

3.15 токоприемник (железнодорожного электроподвижного состава): Устройство, предназначенное для передачи электроэнергии от контактной сети на железнодорожный электроподвижной состав.

3.16 удерживающее усилие: Сила, удерживающая токоприемник в сложенном состоянии.

3.17 устойчивость к отрывам: Отсутствие нарушения контакта между полозом и колеблющимся в вертикальной плоскости контактным проводом или имитирующим его устройством при изменении частоты и амплитуды гармонических колебаний последнего.

3.18 характеристика опускающей силы: Зависимость опускающего усилия, создаваемого подъемно-опускающим механизмом токоприемника или собственным весом его подвижных частей, от рабочей высоты.

4 Классификация

4.1 Классификация токоприемников по типам и допустимому длительному току в движении приведена в таблице 1.

Допустимый длительный ток в движении, А

Грузовые и пассажирские электровозы переменного тока, электропоезда переменного и постоянного тока

Грузовые и пассажирские электровозы постоянного тока и двойного питания

4.2 Токоприемники различают по конструктивному исполнению:

а) по количеству ступеней:

б) по очертанию верхней ступени:

в) по количеству полозов:

4.3 Обозначение токоприемника должно содержать:

Источник

Каретка какого типа применяется на токоприемнике ла 19 сэт

12.1. Общие сведения и определения

Токоприемники (энергополучатели) – аппараты ЭПС, предназна­ченные для приема электроэнергии от контактных проводов (токопроводов). Они могут быть контактными, квазиконтактными, бесконтактными. Конструкция токоприемников и их характеристики определяют­ся мощностью и скоростью ЭПС, габаритами подвижного состава и приближения строений, расположением контактных проводов в плане и по высоте. Токоприемники должны обеспечивать надежный (без по­вреждений), экономичный (с минимальным износом контактирующих элементов) и экологичный токосъем. По величине токовой нагрузки их делят на два типа: тяжелый (Т) и легкий (Л). Комплексы конструктив­ных элементов, входящих в состав контактных токоприемников, под­разделяют на базовые, альтернативные и дополнительные (рис. 12.1).

В базовый комплекс входят элементы, необходимые для участков, электрифицированных как на постоянном, так и на переменном токе: система подвижных рам; подъемно-опускающий механизм (привод); основание и управляющие системы.

К альтернативным относят специфические элементы для постоян­ного или переменного тока, а также для электровозов или электропо­ездов: каретки; полозы; контактирующие, токопроводящие и изолирующие элементы. Комплексы базовых и альтернативных элементов со­держат все токоприемники отечественного ЭПС.

Дополнительные элементы используют для повышения эксплуата­ционных свойств токоприемников: скорости, надежности, экономич­ности и экологичности. На российских железных дорогах применяют токоприемники тя­желого и легкого типа магистрального ЭПС (рис. 12.2, а, б): а — пантограф (токоприемник тяжелого типа Т-5); б — симметричный полупантограф (токоприемник легкого типа Л-1 ЗУ, Л-14М). Для по­вышенных скоростей движения используют специальные токопри­емники: токоприемник ВНИИЖТ Сп-бМ пантографного типа с параллелограммным подвижным основанием (рис. 12.2, в); штанговый токоприемник ОмГУПС с резино-

Рис. 12.1. Классификация элементов токоприемников

кордным упругим элементом в подъемно-опускающем механизме (рис. 12.2, г); асимметричный полупантограф ВЭлНИИ и фирмы «Дорнье» О5А-350 с аналогичным приводом (рис. 12.2, д). К основным узлам токоприемников относятся: контактные элементы (медные, металлокерамические, уголь­ные); несущие конструкции полозов (рамные или сплошные) с рога­ми; каретки полозов; системы подвижных рам; подъемные упругие элементы; демпфирующее устройство; пневматический цилиндр с опускающей пружиной и рукавом; основание с изоляторами; управ­ляющие элементы (клапаны); аэродинамическое устройство; ниж­няя система рам и авторегулятор ее высоты (см. рис. 12.2).

В настоящей главе рассматриваются характеристики узлов токо­приемников, влияющие на результаты расчетов их взаимодействия с контактными подвесками в установившемся и переходных режимах.

12.2. Приведенные массы системы подвижных рам и полозов токоприемников

Система подвижных рам предназначена для обеспечения надеж­ного контакта полозов (лыж) токоприемника с контактными про­водами при изменении высоты последних в заданных пределах. Для магистральных железных дорог эта высота составляет 5550 – 6900мм. Диапазон рабочих высот токоприемника (400 – 1900 мм) определяет размеры его конструкции.

Основные схемы систем подвижных рам токоприемников могут быть классифицированы следующим образом: пантографы; полу­пантографы симметричные; полупантографы асимметричные; штан­говые токоприемники и токоприемники с подвижным основанием.

В России наиболее распространены и длительное время эксп­луатируются ромбические пантографы типа ДЖ-5, П-1, П-3, Т-5. 10РР, 17РР, 25Ь5-1 и др. (рис.12.3, а, д). В Японии для экономии места на крыше ЭПС применяют Х-образные (рис. 12.3, в) пантог­рафы. Главные валы пантографа соединяют между собой тягой антипараллелограмма, обеспечивающей их синхронный поворот, и как следствие, вертикальное перемещение верхних шарниров.

Рис. 12.2. Схемы токоприемников ЭПС: магистральных (а. б): высокоскорост­ных специальных (в. г, д): 1 — контактные элементы: 2 — несущие конструкции полозов: 3 — каретки полозов; 4 — системы подвижных рам: 5 — подъемные упругие элементы; б — демпфирующее устройство; 7 — пневматический ци­линдр с опускающей пружиной и рукавом; 8— основание с изоляторами; 9 — управляющие элементы; 10 — аэродинамическое устройство; II — нижняя си­стема рам; 12 — авторегулятор высоты нижней системы рам

Конструкция симметричных полупантографов (рис. 12.3, г) дает воз­можность уменьшить габариты основания токоприемника и его метал­лоемкость. Однако при этом появляется повышенная нагрузка на под­шипники средних шарниров. К таким полупантографам относятся токоприемники типа П-7, Л-13У, Л-14М и др.

Асимметричные полупантографы нашли широкое применение за ру­бежом. По сравнению с симметричными, они обладают меньшей мас­сой и габаритами. Такие токоприемники активно внедряет французс­кая фирма « Faiveley ». В России разработаны токоприемники такого типа ПН-2 для электровоза ВЛ-41, Тас-11 для ЭП-200, ТП-250 для поез­да «Сокол» и СВАРЗ — для трамвая (рис. 12.3, д). Они эффективны в случае применения высокопрочных материалов и точной технологии.

Рис. 12.3. Основные схемы систем подвижных рам токоприемников: ромбические <а. б) и Х-образные (в) пантографы; симметричные (г) и асимметричные (д) полу­пантографы: с подвижным основанием (с) и штанговые с тросовой или цепной передачей <ж)

Штанговые рамы токоприемников применяют для троллейбу­сов, трамваев, метрополитена. Они вновь привлекли к себе вни­мание в связи со стремлением снизить приведенную массу токоп­риемника, сделать его малошумным, а рамы — статически определимыми. К недостаткам трамвайной штанги (бугеля) относится поворот контактной вставки вокруг своей оси при изменении вы­соты подъема. Более рациональным является вариант с цепной или тросовой передачей (рис. 12.3, ж), применяемый для штанговых токоприемников, разработанных в ОмГУПСе (ТС-ЗМ, 5М70). Они представляют собой статически определимую конструкцию, не бо­ящуюся перекосов, с минимальными трением и массой.

Токоприемники с подвижным основанием (рис. 12.3, е) возникли в связи со стремлением снизить приведенную массу так, чтобы обес­печить работу при скоростях свыше 55 м/с (200 км/ч). Высота подвижного основания поддерживается специальным авторегулирующим устройством, срабатывающим, например, перед входом в тон­нель со сниженными контактными проводами.

Параметры системы подвижных рам входят переменными состав­ляющими (зависящими от высоты подъема рам) в целый ряд характе­ристик токоприемника, регламентируемых стандартом и техническим условиями. К ним относятся: приведенная масса токоприемника, ха­рактеристики опускающей и удерживающей сил, аэродинамическая подъемная сила, частотная характеристика токоприемника, а также весовая характеристика и характеристика весового момента, необхо­димые для расчета токоприемника. Конструкция системы подвижных рам полностью определяет поперечную жесткость токоприемника.

Под приведенной массой токоприемника принято понимать вооб­ражаемую массу, движущуюся вертикально со скоростью точки при­ведения (точки контакта) и обладающую такой же кинетической энергией, как и весь токоприемник. Это понятие применимо без оговорок только к токоприемникам с одной степенью свободы. Во всех осталь­ных случаях каретки, или другие рессорные элементы, должны быть условно заклинены.

От приведенной массы токоприемника зависит качество токосъема при высоких скоростях движения и износ контактирующих элементов. Она определяется как сумма масс полозов т_л, деталей верхнего узла с каретками т_к и приведенной массы системы подвижных рам т_р :

При этом массы m _к и т_л — величины постоянные, не зависящие от высоты подъема токоприемника.

В соответствии с требованиями ГОСТ масса токоприемника должна быть не более 45 кг для конструкций типа Т и 33 кг — типа Л. У токоприемников, предназначенных для работы на ЭПС с максимальными скоростями до 120 км/ч, допускается увеличение приведенной массы до 55 кг.

Экспериментально приведенная масса может быть определена по пе­риоду малых свободных колебаний. Для этого систему подвижных рам подвешивают за верхний шарнир к неподвижному элементу посредством пружины с известной жесткостью ж (рис. 12.4, а). Подъемный и опуска­ющий механизмы при этом должны быть отключены, а каретки заклине­ны. Приведенную массу рассчитывают по известной из механики фор­муле, предварительно измерив период свободных колебаний Т.

(12.2)

Массу полоза, а следовательно, и динамические свойства токоп­риемников, определяют, в основном, контактирующие элементы i вставки или накладки). Для оценки их динамических свойств фир­ма Morganite использует величину погонной массы (кг/м) неизно­шенной вставки. Этот показатель позволяет оценить только дина­мические свойства контактных материалов и никак не связан с их нагрузочной способностью.

Материал вставки должен обеспечивать надежный съем максималь­ного тока при минимальной собственной массе с достаточно высоким динамическим коэффициентом использования К_И, представляющим частное от деления длительного тока, снимаемого одной вставкой, на ее погонную массу. В настоящее время, не имея данных о динамических коэффициентах материалов вставок, конструкторы токоприемников раз­рабатывают полозы без необходимых расчетов, используя данные фирм их изготовляющих, которые иногда носят рекламный характер.

Так как масса кареток незначительна, а масса полозов определяет­ся, в основном, массой контактных накладок, количество которых за­висит от снимаемых токов, то уменьшения массы полозов можно добиться только за счет облегчения каркаса полоза и рогов. Поэтому для улучшения динамических качеств токоприемника необходимо умень­шать приведенную массу системы подвижных рам.

Весовая характеристика токоприемника представляет собой зависимость сил тяжести (веса) его подвижных частей, приведен­ных к верхнему шарниру, от высоты его подъема. Она определяет­ся как сумма сил тяжести полозов G _П деталей верхнего узла с ка­ретками G_K и системы подвижных рам G_p :

От высоты подъема зависит только приведенная сила тяжести системы подвижных рам токоприемника G .

Весовая характеристика токоприемника необходима при рас­чете опускающей и удерживающей характеристик, а также для оп­ределения весового момента, используемого при расчете характе­ристики статического нажатия. Кроме того, она позволяет при­ближенно определять приведенную массу токоприемника.

Экспериментальное определение весовой характеристики производится динамометром (рис. 12.4, б) при снятых подъем­ных пружинах и отключенном приводе путем медленного пе­ремещения токоприемника вверх G_{T 1} j и вниз G_{T 2 j ;} в диапазоне рабочих высот. Тогда G_Tj = ( G_Tlj + G_{T 2} j )/2. Таким образом исключается сила трения в шарнирах.

Поперечная жесткость токоприемника ж_Т представляет собой от­ношение горизонтальной силы Р, приложенной к верхнему шарниру в направлении, перпендикулярном оси пути, к вызванному этой си­лой перемещению верхнего шарнира Δ f в направлении действия силы:

(12.4)

Рис. 12.4. Кинематические схемы для определения приведенной массы (а) и весовой характеристики токоприемника (о); 1 — лебедка; 2 — самописец; 3 — динамометр

Согласно требованиям ГОСТ 12058—72 поперечная жесткость токоп­риемника должна быть не менее 17 Н/мм. Экспериментально попереч­ную жесткость токоприемника определяют в его верхнем рабочем поло­жении путем приложения к верхнему шарниру системы подвижных рам боковой горизонтальной силы равной 500 Н. Горизонтальное смещение верхнего шарнира под действием этой силы определяется с помощью отвеса и линейки, закрепленной на основании токоприемника.

Поперечная жесткость токоприемника является характеристикой, га­рантирующей надежный токосъем при прохождении воздушных стре­лок, при сходе провода на рог полоза, а также при поперечных колеба­ниях подвижного состава, т.е. в тех случаях, когда на токоприемник дей­ствуют силы, направленные в плоскости, перпендикулярной оси пути.

Частотная характеристика представляет собой зависимость длительности нарушения контакта между полозом и колеблющим­ся в вертикальной плоскости контактным проводом или имитиру­ющим его устройством от частоты гармонических колебаний пос­леднего при определенной амплитуде. Эта проверка предназначе­на для комплексной оценки состояния узлов токоприемника (ка­реток, системы подвижных рам, демпферов и т.д.). Она произво­дится опытным путем для всего токоприемника в целом.

Динамические качества токоприемника считаются удовлетворитель­ными, если отсутствуют отрывы полоза от контактного провода, ко­леблющегося с амплитудой 40±2 мм и частотой 0,8 Гц.

12.3. Силы нажатий и сухого трения

системы подвижных рам токоприемников

Безаварийная работа ЭПС и контактной сети в значительной степе­ни зависит от характеристик, определяемых конструкцией подъемно-опускающего механизма (привода) токоприемника. Привод должен обеспечивать: необходимую величину опускающей силы, требующейся для надежного опускания токоприемника (при необходимости) с заданной скоростью за определенное время; определенную величину удерживаю­щей силы, предотвращающей самопроизвольный подъем токоприемни­ка при высоких скоростях движения; заданное статическое нажатие на контактный провод с возможностью его регулирования как вручную, так и автоматически; достаточно малое время подъема и опускания то­коприемника без повреждения его элементов и контактной сети при за­данных эксплуатационных скоростях движения подвижного состава. Кро­ме того, привод токоприемника должен управляться дистанционно.

По виду используемой энергии все приводы токоприемников раз­деляют на пневматические, электрические и гидравлические (рис. 12.5).

Заслуживает внимания также конструкция подъемно-опускающих ме­ханизмов с резинокордными упругими элементами (РКЭ), впервые пред­ложенными в ОмГУПСе. Они позволяют значительно снизить металло­емкость привода за счет исключения пневмоцилиндров, подъемных и опускающих пружин, уменьшить трудозатраты на эксплуатацию токо­приемника. Кроме этого, применение РКЭ в приводах позволяет регули­ровать статическое нажатие токоприемника на контактный провод как по команде машиниста, так и автоматически, в зависимости от скорости движения локомотива, наличия гололеда, ветра и других факторов, что достигается простым изменением давления сжатого воздуха в РКЭ.

Конструкция подъемно-опускающего механизма определяет харак­теристику статического нажатия рам, время подъема и опускания то­коприемника, а также опускающую и удерживающую характеристики.

Характеристика статического нажатия рам токоприемника пред­ставляет собой зависимость вертикальной силы, с которой полоз да­вит на контактный провод, от высоты подъема токоприемника Р_р(Н). При этом стандартом регламентируется как значение силы нажатия в диапазоне рабочих высот токоприемника и разница между наиболь­шим и наименьшим нажатиями, так и двойная величина сухого тре­ния в шарнирах. Сила сухого трения в механизме токоприемника, при­веденная к верхнему шарниру, определяется как полуразность пас­сивного нажатия Р_2р (измеренного при движении токоприемника вниз) и активного Р_1р (измеренного при движении вверх)

(12.5)

Рис. 12.5. Классификация подъемно-опускающих механизмов токоприемников

Значение этой силы должно быть минимальным для получения лучших динамических свойств токоприемника.

Определение характеристики статического нажатия производится экспериментально (рис. 12.6, а), для чего в цилиндр привода подается воздух (или опускающая пружина выводится из работы другим спосо­бом). При этом показания динамометра снимаются (при плавном дви­жении вверх и вниз) устройствами, автоматически опускающими и поднимающими токоприемник.

Опускающая характеристика представляет собой зависимость силы, действующей на опускание системы подвижных рам токопри­емника, от его высоты Р_0П(Н). Аналогично, удерживающая характеристика — это зависимость силы, противодействующей подъе­му системы подвижных рам токоприемника, от его высоты Р_ул(Н). Они необходимы для работы в переходных режимах.

Согласно требованиям ГОСТ 12058—72 опускающая сила в ди­апазоне рабочих высот должна быть не менее 200 Н у токоприем­ников типа Т и 120 Н у типа Л. Неработающий токоприемник дол­жен надежно удерживаться в опущенном положении при движе­нии ЭПС со скоростью 160 км/ч (скорость обдува 44,5 м/с).

Рис. 12.6. Кинематические схемы для определения характеристики статического нажатия (а); характеристик опускающей и удерживающих сил (б); 1 — лебедка; 2 — динамометр

Экспериментальное определение удерживающей и опускающей характеристик производят следующим образом (рис. 12.6, б). При выпущенном из цилиндра привода воздухе токоприемник следует медленно поднимать вверх (за динамометр), снимая показания удер­живающей силы. Опускающая сила определяется подобным обра­зом при движении вниз.

12.4. Силы нажатий кареток токоприемников

Каретка (см. рис. 12.2, а, б, в, д ) — элемент конструкции токоп­риемника, обеспечивающий упругое перемещение полоза относи­тельно верхнего шарнира системы подвижных рам. Каретка пред­назначена для уменьшения влияния инерции рам (в процессе взаи­модействия с контактной сетью) путем упругого расчленения масс токоприемника. Она позволяет безотрывно проходить небольшие неровности на контактных проводах, а при определенных парамет­рах выбирать и стрелы провеса контактной подвески.

Многообразие конструкций кареток позволяет их классифици­ровать (рис. 12.7) по способу установки упругих элементов между полозами и верхним шарниром системы подвижных рам токопри­емника: плунжерные вертикальные; плунжерные наклоняемые; плунжерно-рычажные; плунжерные с демпфированием; рычажные; рычажно-пружинные; пружинные; с кулисой (направляющей).

Рис. 12.7. Классификация кареток токоприемников

По типу и качеству применяемых упругих элементов каретки бывают: с цилиндрическими пружинами, работающими на сжа­тие, растяжение, закручивание; плоскими пружинами; резиновы­ми упругими элементами; пневматическими упругими элемента­ми; со стержнями, работающими на изгиб и скручивание, а также листовыми пружинами, снабженными резиновыми прокладками.

По связи кареток, расположенных с разных концов полоза: син­хронизированные; несинхронизированные.

По связи кареток, несущих разные полозы: связанные; несвязанные.

По наличию встроенного предохранительного устройства, позво­ляющего полозам упруго отклоняться назад при продольном ударе: с предохранительным устройством и без него.

По конструкции соединения с системой подвижных рам: с осью верхнего шарнира; с верхними рычагами.

К основным характеристикам кареток следует отнести жесткость, сво­бодный ход (прогиб) и предварительный натяг. ГОСТ регламентируется также статическая характеристика верхнего узла (так называемая сум­марная характеристика кареток), которая представляет собой зависимость перемещения полоза (относительно верхнего шарнира системы подвиж­ных рам) от приложенной к середине полоза силы, направленной вниз. При приложении силы, равной пассивному статическому нажатию, ход полоза должен составлять 20—40 % полного хода, а угол его поворота 5—7° в каждую сторону относительно среднего положения.

В качестве критерия для определения жесткости кареток использу­ют расчетное значение первой резонансной критической скорости. При этом накладываемые ограничения в расчете связаны с наличием или отсутствием синхронизации кареток, которая, в свою очередь, влияет на их свободный ход и геометрию полоза и зависит от параметров кон­тактной подвески. При невозможности решения дифференциальных уравнений взаимодействия токоприемника с контактной подвеской суммарную жесткость кареток выбирают, исходя из массы полоза, на­личия дополнительного обрессоривания контактных элементов, статического нажатия токоприемника, жесткости контактной подвески и эксплуатационной скорости ЭПС. Кроме того, дополнительно прове­ряют полученные значения жесткости кареток на статическую и дина­мическую устойчивость полоза.

Величина свободного хода синхронизированных кареток зависит от стрелы провеса контактного провода. При увеличении их сво­бодного хода более 100—150 мм необходимо выполнить демпфи­рование системы подвижных рам токоприемника. Для несинхронизированных кареток увеличение свободного хода свыше 100 мм требует применения полозов с положительной кривизной контак­тирующей поверхности и измененной геометрией рогов.

Предварительный натяг применяется при наличии дополнитель­ного обрессоривания контактных элементов, чрезмерной массе полозов и в принципе не является обязательным, так как жесткость кареток может быть нелинейной.

Функции нажатия кареток Р_к = P _к ( H _л -Н_р) определяют экспе­риментально следующим образом. Каждую из двух кареток зак­репляют неподвижно. К верхнему валику каретки крепят тягу, име­ющую внизу площадку для гирь, а сбоку устанавливают измери­тельную шкалу. Характеристика снимается при снятых полозах для каждой каретки отдельно. Для определения функции нажатия ка­реток с полозами результаты значений сил на каждой высоте ( H _л — H _р ) суммируют у двух кареток и из этой суммы вычитают силу тяжести полозов.

Источник