Новые стенды для испытания токоприемников
Канд. техн, наук А.А. ЦАРЬКОВ, инженеры А.Т. ТИБИЛОВ, Д.В. ТАРТЫНСКИЙ, отдел «Контактная сеть и токосъем» АО «ВНИИЖТ»
Параметры, регламентирующие статические характеристики токоприемников, перечислены в ГОСТ 32204—2013 «Токоприемники железнодорожного электроподвижного состава. Общие технические условия». Основные из них, обеспечивающие оптимальное статическое нажатие токоприемника на контактный провод, — наименьшее активное и наибольшее пассивное нажатия, разница между максимальным и минимальным нажатиями при одностороннем движении токоприемника, двойная величина трения в шарнирах токоприемника, приведенная к контактной поверхности полоза.
При движении электроподвижного состава (ЭПС) с наибольшими допустимыми скоростями важную роль играет угол поворота полоза вокруг его оси. Он ограничен и составляет от 5 до 7° относительно горизонтального положения. Требование свободного вращения введено для возможности повторения полозом траектории контактного провода при движении ЭПС. Предельные размеры интервала призваны исключить запрокидывание полоза при подъеме токоприемника (полоз должен прикасаться к контактному проводу по возможности всей поверхностью) и обеспечить складывание (подъем) токоприемника при любой допустимой скорости движения ЭПС.
Актуальным это требование стало при разработке новых конструкций полозов тяжелых типов (с широким каркасом), предназначенных для высокоскоростных линий постоянного тока. В ГОСТ 32204—2013 заложены также требования надежности токоприемника. Они регламентируют работоспособность подъемно-опускающего механизма и шарниров рам токоприемника.
Поскольку указанные параметры контролируют с использованием ручных средств измерений, неизбежны неточности результатов. Кроме того, в некоторых испытаниях участвуют одновременно несколько испытателей.
Так, чтобы снять статическую характеристику токоприемника, привлекают двух (трех) работников. Они в течение 30 с фиксируют показания динамометра при движении конструкции вверх-вниз и одновременно контролируют высоту подъема полоза. Для усреднения значений испытания проводят не менее трех раз. После этого данные вручную заносят в компьютер и получают график статического нажатия. Как видно, этот процесс длительный, а измерения нестабильные.
Специалисты АО «Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта» (АО «ВНИИЖТ») создали стенды, на которых процесс контроля перечисленных параметров автоматизирован либо значительно упрощен.
СТЕНД ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОКОПРИЕМНИКА
На рис. 1 представлен стенд для определения статической характеристики токоприемника. Здесь используют автоматизированный метод получения статической характеристики токоприемника. На испытательный стол устанавливают токоприемник, подключают пневмомагистраль и подают сжатый воздух с рабочим давлением 5 кгс/см2 (490,5 кПа).
Токоприемник поднимается до ограничителя, установленного на высоте 1,9 м от своего сложенного положения. В ленту, обеспечивающую подъем и опускание токоприемника посредством электропривода, врезан датчик, соединенный с электронным цифровым динамометром. От динамометра сигнал передается на компьютер.
Регулятором давления устанавливают активное нажатие полоза от 60 до 130 Н (в зависимости от типа токоприемника) на высоте 1000 мм от сложенного положения аппарата. Диапазон статической характеристики в пределах рабочей зоны токоприемника определяется автоматически с помощью срабатывания конечных выключателей. Далее, подают питание на электропривод и запускают компьютерную программу записи данных с электронного динамометра. В результате на дисплее появляется изображение графика статической характеристики токоприемника (рис. 2). Кроме нее, на экране отражаются наибольшие величины разницы нажатий при одностороннем движении токоприемника и данные двойного трения в шарнирах.
СТЕНД ПРОВЕРКИ УГЛА ПОВОРОТА ПОЛОЗА ВОКРУГ ПРОДОЛЬНОЙ ОСИ ВРАЩЕНИЯ
При определении угла поворота полоза вокруг его продольной оси вращения возникают проблемы с фиксацией элемента конструкции в горизонтальном положении для последующего применения угломера. Используя стенд, изображенный на рис. 3, измерять углы вращения полоза не нужно.
После установки токоприемника 1 и экрана 2 на фиксированном расстоянии L друг от друга к полозу прикрепляют лазерный указатель 3, содержащий уровень. Включив его и установив полоз горизонтально, регулируют (при необходимости) экран в вертикальной плоскости так, чтобы луч указателя попадал на нулевую линию. Поворачивая полоз с указателем 3 вокруг оси вращения в разные стороны, в предельных положениях проверяют попадание луча между линиями, соответствующими 5° и 7°. Токоприемник считается выдержавшим испытание, если угол поворота полоза находится в данном секторе.
СТЕНД РЕСУРСНЫХ ИСПЫТАНИЙ
Эти испытания проводят на стенде (рис. 4), состоящем из испытательного стола, подъемного механизма и блока управления (рис. 5). Подготавливают стенд, устанавливают токоприемник так же, как при определении статической характеристики, с той лишь разницей, что применяют шкив другого диаметра для изменения скорости подъема (опускания) токоприемника и подключают блок управления. Последний обеспечивает функции питания и реверса подъемного механизма, считывание циклов работы токоприемника.
Чтобы проверить износостойкость системы подвижных рам, включают подъёмный механизм токоприемника и стенд. После этого рамы токоприемника по программе блока управления (см. рис. 5) перемещаются вверх и вниз в пределах 1 м рабочего диапазона. Число циклов подъема-опускания токоприемника определяет счетчик импульсов. Он подключен к концевому выключателю, находящемуся на нулевой высоте. При достижении заданного параметра циклов стенд выключают.
Для проверки ресурса пневматического привода в пневмосистему подъема токоприемника подают рабочее давление воздуха и включают стенд. Токоприемник совершает подъемы и опускания в пределах всего рабочего диапазона, посредством подачи сигнала на подъем/опускание с блока управления в автоматическом режиме. Число циклов работы пневматического привода определяют как при проверке подвижных рам. В этом случае счетчик импульсов подсоединяют к концевому выключателю, расположенному на минимальной рабочей высоте.
Таким образом, предлагаемые стенды и методы контроля токоприемников позволяют автоматизировать и упростить проверку параметров их работы. Кроме того, повышается точность измерений и снижается влияние субъективных факторов на результаты тестирования.
