Технические науки/ 4. Транспорт

Асистент Павшенко А.В.

Українська державна академія залізничного транспорту, Україна.

К.т.н. Карпенко Н.П.

Українська державна академія залізничного транспорту, Україна,

інженер Бурлуцький О.В.

Українська державна академія залізничного транспорту, Україна,

Дослідження механічних характеристик струмознімального пристрою типу ТЛ-13У при підвищених швидкостях руху

моторвагонного рухомого складу.

Сучасний стан моторвагонного рухомого складу (МВРС) залізниць України потребує вирішення комплексу науково-практичних задач його відновлення, утримання та ремонту. Досвід експлуатації електропоїздів ЕПЛ9Т, ЕПЛ2Т за умов підвищення швидкостей руху показує, що однією з найбільш складних задач є забезпечення безперервного якісного постачання електроенергією вузлів та агрегатів МВРС. При цьому важлива роль відводиться забезпеченню потрібних характеристик функціонування струмознімальних пристроїв (СЗП).

Експлуатаційна надійність елементів СЗП визначається багатьма факторами, до яких відносяться: матеріал контактних елементів СЗП; струму, що протікає через контакт ковзання між полозом СЗП та дротом; швидкість руху МВРС; значення і характер зміни натискання в контакті та інш. До того ж характер зміни контактного натискання суттєво впливає на нерівномірність зносу контактних елементів СЗП та дроту. Це визначає необхідність забезпечення потрібних величин контактних натискань в встановлених межах (для кожного СЗП різні), за умов не допускання пережимів (обумовлює підвищений механічний знос), та недожимів (інтенсифікує підвищений електричний знос).

Разом з тим в науково-технічній літературі [1,2] визначення величини контактних натискань для існуючих конструкцій СЗП при різних швидкостях руху МВРС не знайшли достатнього висвітлення. Тому в УкрДАЗТ були проведені комплексні дослідження з визначення особливостей функціонування механічної системи СЗП при підвищених швидкостях руху. При їх проведені використовувалась уточнена математична модель визначення резонансних контактних натискань. В доповнення до відомих [3…5], модель передбачає уточнене визначення і використання інерційних параметрів (зведених мас ланок) динамічної моделі на основі нових підходів до проведення кінематичного аналізу механічної системи СЗП. До того ж силові параметри доповнюються складовими, що враховують аеродинамічні підйомні сили та сили тертя в з’єднаннях ланок. [1,2].

Нижче наведені результати математичного моделювання динаміки струмознімальних пристроїв типу ТЛ-13У, при різних швидкостях руху МВРС у відповідності до наступних початкових даних:

- сила статичного натискання рухомих рам СЗП з урахуванням їх вагової характеристики F_p = 75 Н;

- зведена маса полоза СЗП m_п = 15,7 кг;

- зведена жорсткість пружин каретки с_к=2582 Н/м;

- відстань між двома опорами контактної мережі L=70 м;

- провис контактного дроту y_max= 0,1м;

- урахована швидкість вітру при визначенні аеродинамічних підйомних сил F_an і F_ap – 5 м/с;

- діапазон зміни контактного натискання за умов мінімального зносу контактного дроту, контактних вставок полозу і забезпечення міцності з’єднань становить F_к = 60…90 Н.

Дослідження проводилися для інтервалу швидкостей руху 40-160 км/год. Отримані результати дозволили проаналізувати змінність величини контактного натискання при різних швидкостях руху МВРС на ділянці між двома опорами контактної мережі.

На рис. 1 показано відповідно графіки зміни величини максимальних F_кmах і мінімальних F_кmin контактних натискань в залежності від швидкості електропоїзду

Наявність таких графіків дозволяє визначити граничне значення швидкості (відповідає точці перетинання кривих F_кmax=f(v) або F_кmin=f(v) з обмежувальними ізолініями F_кmax та F_кmin) перевищення якої приводить до порушення умов нормального функціонування СЗП. Для СЗП типу ТЛ-13У значення такої швидкості складає v_П » 72 км/год [4].

Представлена методика може бути використана при проведені досліджень з удосконалення різних конструкцій СЗП для МВРС, який експлуатується при підвищених швидкостях руху.

Література

1. Беляев И.А., Михеев В.П., Шиян В.А. Токосъем и токоприемники электроподвижного состава. – М.: Машиностроение, 1976. – 184 с.

2. Беляев И.А., Вологин В.А. Взаимодействие токоприемников контактной сети. – М.: Транспорт, 1983. – 191 с.

3. Решетов Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы. – М.: Машиностроение, 1991. – 288 с.

4. Дослідження характеристик функціонування механізмів токоз’ємних пристроїв при підвищених швидкостях руху електровозів: Звіт о НДР/УкрДАЗТ. - № ДР 0108U000075. – Харків., 2007. – 83 с.

5. Мороз В.І., Карпенко Н.П., Павшенко А.В. Моделювання експлуатаційних характеристик струмознімальних пристроїв сучасного електричного тягового рухомого складу при підвищених швидкостях руху. // Інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті – Харків: УкрДАЗТ, 2008. – №3 С 66 – 69.