Admin

Рычаг Архимеда заменит блок компенсации?

От редактора. Уважаемый читатель! Перед тем, как вы познакомитесь с публикуемым новаторским предложением, хочу высказать несколько замечаний. Мы часто слышим сегодня: стране и транспорту нужна модернизация. Действительно, повсюду внедряются новые технологии и современные установки. Но многие тысячи работников районов контактной сети и тяговых подстанций, возможно, думают, что эти программы не для них. Потому что они обслуживают устройства, установленные еще 20 — 30, а то и 50 лет назад. И здесь все остается так, как было в начале электрификации. Кажется, что тут придумаешь? Оказывается, можно!

Пришел в редакцию молодой человек, Роман Алексеевич Хорошевский, и принес статью о новом компенсирующем устройстве контактной сети, простом и эффективном. Я вспомнил, как после института, работая на дистанции контактной сети, нашей бригаде приходилось осматривать и проверять грузы компенсации. Дело было зимой, по колено в снегу мы добирались до цели, толкали вверх огромные бетонные «гирлянды», и некоторые из них не двигались с места... В общем, маялись.

После внедрения нового устройства без этой примитивной операции можно будет обойтись. И без многих других! Предложенный компенсатор выглядит компактно и современно, работает эффективно, более надежен в эксплуатации. А изобретателю — всего 30 лет. Два года назад он защитил кандидатскую диссертацию. Как говорится, все впереди. Признался, что у него много идей по усовершенствованию других устройств.

По любопытному стечению обстоятельств он восемь лет поработал на том же Московско-Павелецком энергоучастке (так назывались в свое время дистанции электроснабжения), где я делал первые шаги в профессию. Теперь молодой новатор перешел в отраслевое конструкторское бюро, где быстрее сможет проявить свои способности, а окружающие поддержат скорейшее внедрение прогрессивных предложений. Инновации и модернизация устройств контактной сети продолжаются.

Ю.Д. Захарьев

Известно, что наиболее слабым звеном системы энергоснабжения электрифицированных дорог является контактная сеть. Статистика отказов устройств в 2009 г. свидетельствует, что главными причинами нарушений электроснабжения были: неудовлетворительная регулировка контактной сети — 21,4 %; перекрытие и разрушение изоляторов контактной сети — 15,7 %; разрушение деталей и зажимов — 13,5 %; повреждения проводов и тросов, в том числе тросов компенсирующих устройств — 13,3 %.

Все объясняется просто. Многие десятилетия устройства контактной сети практически не модернизируются, конструктивно они остались теми же, что были на заре электрификации. За это время шагом вперед стали только синтетические изоляторы, да модернизация клемм, повысившие надёжность контактной сети. Но до сих пор не найдено оптимального решения по конструкции воздушных стрелок, секционных изоляторов и изолирующих сопряжений анкерных участков. Остаются серьезные проблемы, связанные с надежностью компенсирующих устройств контактной сети, напрямую влияющих на регулировку контактной сети. Вот о них и пришло время поговорить.

На сети сегодня эксплуатируются более 100 тыс. компенсирующих устройств. Наиболее распространена компенсация блочного, затем блочно-полиспастного и, наконец, барабанного типов. Принципиальных отличий между ними нет: во всех трех основными деталями служат блоки и стальные многожильные тросы. Они обеспечивают постоянную силу натяжения проводов контактной сети, благодаря правильному подбору передаточного отношения диаметров барабанных роликов. Система блоков держит силу натяжения проводов в 3 — 4 раза большую веса грузов.


Работники районов контактной сети тратят ежегодно до 200 челове-ко-часов на их обслуживание. Уровень натяжения проводов зависит от свободного вращения системы роликов и целостности стальных тросов. Значит, постоянно нужно следить за достаточностью смазки стальных тросов, подшипников качения в блоках, контролировать нормативные расстояния между роликами, между грузом и фундаментом при различных температурах окружающей среды.

Зимой в направляющие канавки роликов набивается снег, при повышении температуры он тает, а при небольшом понижении температуры трос примерзает к ролику. Система блоков действует хуже, натяжение проводов колеблется, что приводит к нарушению регулировки сопряжения анкерного участка.

Чтобы не допустить изломов токоприемников на сопряжениях, электромонтеры вручную периодически должны «прокачивать» грузы компенсирующих устройств. Не менее трудоемки смазка роликов и тросов на высоте, регулировки расстояний между роликами и вертикального положения грузов.

Идея нового устройства давно витала в воздухе. Работая восемь лет начальником Московского района контактной сети Московско-Павелец-кой дистанции электроснабжения, постоянно думал о надежном компенсаторе. Эскизы различных вариантов, в том числе на гидравлике, отклонил. Лучше других подошел привычный принцип. Большинство поддерживающих элементов и конструкций контактной сети действуют на основе рычага. Известно каждому школьнику, что он позволяет получать большее усилие на коротком плече с помощью меньшего усилия на длинном. Итак, новое компенсирующее устройство основано на законе Архимеда.

Мы, благодаря принципу рычага, обеспечиваем постоянное натяжение проводов. Принципиальная схема компенсирующего устройства (рис. 1) представляет собой рычаг с единичной степенью свободы, вращающийся на шарнире в плоскости, перпендикулярной оси вращения. Плечи рычага 1 и 2, жестко соединенные между собой под углом а = 90°, шарниром закреплены на оси вращения 3. Вся система крепится на подвесе 4. К плечу рычага 2 шарнирно прикреплен через изолятор Контактный провод. К плечу рычага 1 шарнирно закреплен груз 6.

Устройство (рис. 2) представляет собой два стальных рычага, сваренных из швеллеров № 8 массой 17 кг каждый. Рычаги жестко соединены между собой с помощью четырех осей на расстоянии 20 см и образуют единую разрезную конструкцию. Длины рычагов выбраны таким образом, чтобы добиться трехкратного выигрыша в силе: короткий — 0,5 м, длинный — 1,5 м. Длина короткого рычага выбрана с учетом максимально допустимого удлинения контактных проводов летом, в жару. Конструкция компенсатора позволяет тросу свободно проходить в зазоре между двумя рычагами при его повороте, омпенсирующее устройство полукомпенсированной подвески крепится к опоре на высоте 7,5 м двумя типовыми хомутами кронштейна анкеровки. С одной стороны кронштейна находятся анкерные оттяжки, с другой — четыре направляющих пластины с отверстиями для фиксации подвесов 5. К подвесам крепится компенсирующее устройство. Подвесы позволяют рычагам беспрепятственно вращаться, не задевая опору. Короткое плечо рычага имеет на конце шарнир, к которому крепится трос через две «концевые»

детали (КС-035), затем устанавливается натяжной «палочный» изолятор, к которому через «коромысло» крепятся контактные провода. Плечи рычагов 2 на концах имеют шарниры 10 с подшипниками скольжения, к которым с помощью переходных элементов подвешиваются грузы. Снизу компенсатора устанавливаются элементы осевого успокоителя грузов 12.


Оси рычажной компенсации имеют шесть самосмазывающихся композитных подшипников скольжения с тефлоновым покрытием. В отличие от роликовых подшипников качения, применяемых в блочно-полиспастных компенсаторах, подшипники скольжения дешевле и не нуждаются в смазке, а сопряженные детали вращения имеют меньшие люфты. Натяжение в двух контактных проводах величиной 20 кН обеспечивается 26-ю грузами по 25 кг (рис. 3).

Важным преимуществом нового устройства является большая надежность, особенно в неблагоприятных условиях, а также отсутствие трущихся и ломающихся тросов. Например, довольно часты в практике случаи сбрасывания части грузов посторонними лицами. На любой дистанции контактной сети хорошо знают последствия такого брака. Ролики компенсатора при уменьшении груза расходятся, отходящая ветвь провисает, нарушается геометрия сопряжения анкерного участка.

Результатом обычно становится излом токоприемника, обрыв контактных проводов с повреждением поддерживающих конструкций на анкерном участке. Ущерб обычно исчисляется сотнями тысяч рублей.

Рассмотрим аналогичный случай на рычажном компенсирующем устройстве (рис. 4). Хотя минимальная высота грузов до земли составляет 2,5 м, и вероятность инцидента ничтожно мала, все-таки представим, как оно будет работать, когда сброшен весь груз.
Малое плечо рычага и подвес в этом случае займут практически горизонтальное положение, а большое плечо рычага — почти вертикальное. Контактные провода поднимаются на максимальную высоту по сравнению с начальным положением. Никакой угрозы безопасности нет.

Теперь рассмотрим ситуацию, возникающую во время восстановления контактной сети при пережоге или обрыве двух контактных проводов. В этом случае блочно-полиспастное компенсирующее устройство полностью разрушается, стальные тросы запутываются, а грузы рассыпаются. При этом железобетонные грузы часто разбиваются при падении и восстановлению не подлежат. Авария может сопровождаться травмами посторонних людей или обслуживающего персонала.

При обрыве контактных проводов на участке с рычажным компенсирующим устройством происходит опускание рамки с грузами и фиксация ее в крайнем нижнем положении. При этом рычажная компенсация не разрушается, а грузы не рассыпаются (рис. 5).

Восстановительные работы заключаются в вытяжке и стыковке контактных проводов с учетом температурной регулировки положения рычага компенсации. Время восстановительных работ намного снижается, уменьшаются трудозатраты.

На этих двух примерах хорошо видны преимущества нового рычажного компенсирующего устройства. В ближайшее время на опытном заводе ВНИИЖТа будут изготовлены несколько опытных образцов, которые пройдут эксплуатационную проверку на экспериментальном кольце ВНИИЖТа в Щербинке.

Канд. техн. наук Р.А. ХОРОШЕВСКИЙ,
начальник конструкторского отдела Проектно-конструкторского бюро по электрификации железных дорог ОАО «РЖД»

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

Если у вас возникли вопросы по работе сайте - пишите на почту admin@scbist.com

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin