Конструкції і основні характеристики струмоприймачів

Струмоприймачі електрорухомого складу (ЕРС) — це тягові електричні апарати, призначені для створення електричного контакту з контактною підвіскою (контактним дротом). Конструкція струмоприймача повинна забезпечувати знімання струму з контактного дроту заданого значення при максимальній швидкості руху, на яку розрахований ЕРС.

На електрифікованих залізницях експлуатуються струмоприймачі різноманітних конструкцій. Пояснюється це тим, що електрифікація залізниць здійснюється як на постійному, так і на змінному струмі, а вживаний ЕРС має різну потужність і конструктивну швидкість. Найбільше розповсюдження получили струмоприймачі пантографного типу.

На електровозах і мотор-вагонном рухомому складі (електропоїздах) змінного струму встановлюють струмоприймачі ТЛ-13У. На електровозах постійного струму найбільше застосування отримали струмоприймачі П-3, П-5 і 10РР, а на електропоїздах постійного струму — ТЛ-13У або ТЛ-13М; використовують також струмоприймачі П-1 і ДЖ-5. Струмоприймачі ТЛ-13У і ТЛ-14М (Рисунок 10.1, а) розрізняються типами полоза (з вугільними вставками, металокерамічними і металловуглецевими пластинами).

Рисунок 10.1. Загальний вид струмоприймача ТЛ-14М (о); конфігурація і розміри полозов для всіх типів струмоприймачів (б); 1 — полоз; 2 — каретка; 3 — верхня рухома рама; 4 — діагональна тяга; 5 — важіль нижньої рухомої рами; б — підстава; 7 — ізолятор

Струмоприймачами є складні просторові механізми, що складаються з системи різних важелів і легких рам, що шарнірно сполучених між собою і забезпечують переміщення полозов по вертикалі. Полози закріплюють на рамах за допомогою кареток, що забезпечують необхідне підресорювання полозов, а також їх кутове переміщення щодо верхнього шарніра рам струмоприймача. Підйомно-опускаючі механізми струмоприймачів (Рисунок 10.2) складаються з підйомних 1 і що опускають 2 пружин, пневматичного циліндра 3 і системи важелів 4 пневматичні приводи. Опускаючі пружини можуть бути розміщені усередині пневматичного циліндра (Рисунок 10.2, а, 6) або виконані у вигляді зовнішніх пружин (Рисунок 10.2, в). З метою зменшення маси пневматичного циліндра його виконують ступінчастим: більший діаметр має та частина, в якій переміщається поршень, менший, — де розташована пружина.

Струмоприймачі з підйомно-опускаючими механізмами працюють таким чином. Коли тиск повітря в пневматичному циліндрі відповідає атмосферному і що опускає

Рисунок 10.2. Схеми підйомно-опускаючих механізмів струмоприймачів: а — ТЛ-13У, ТЛ-14М; б — П-5, 10РР; в — П-3, ДЖ-5

пружина розтискала, струмоприймач знаходиться в опущеному положенні. Для підйому струмоприймача в циліндр через редукційний пристрій (клапан) подається стисле повітря, яке переміщаючи поршень і пов'язану з ним систему важелів, стискає опускаючі пружини. При цьому підйомні пружини, що знаходилися в розтягнутому стані, скорочуються і піднімають нижні і верхні рами струмоприймача, унаслідок чого його полози притискаються до контактного дроту. Для опускання струмоприймача випускають стисле повітря з циліндра, що опускають пружини розтискали і через систему важелів передають зусилля на рами струмоприймача; при цьому підйомні пружини розтягуються, а вся рухома система струмоприймача повертається в початкове положення.

Редукційні клапани в пневматичних циліндрах струмоприймачів призначені для автоматичної зміни швидкості вертикального переміщення полоза при підйомі і опусканні струмоприймача. Вони забезпечують швидкий початковий підйом опущеного струмоприймача, а потім повільне його наближення до контактного дроту, щоб полоз торкнувся контактного дроту без удару. При опусканні струмоприймача полоз швидко відривається від контактного дроту, а потім поволі опускається вниз. Такі режими досягаються автоматичним регулюванням швидкості подачі стислого повітря в циліндр і випуску його в атмосферу. Час підйому струмоприймача з складеного положення до максимальної робочої висоти (7,0 м) при номінальному тиску стислого повітря повинен складати 4—12 з, а час опускання — 3—8 с.

При русі ЕРС постійний контакт полоза струмоприймача з контактним дротом у разі зміни його висоти забезпечується переміщенням рухомої системи струмоприймача і роботою його підйомних пружин.

Рисунок 10.3. Каретки струмоприймачів: а - ДЖ-5; б — П-3; в — 10РР

Каретки струмоприймачів (Рисунок 10.3) призначені для поліпшення якості струмоприймання при проході «жорстких» крапок (місць з різким зменшенням еластичності контактного дроту або наявністю на нім зосереджених мас затисків і ін.) і струнових прольотів ланцюгової контактної підвіски, в яких контактний дріт має неоднакову еластичність. В ці моменти полози вертикально переміщаються тільки каретками, тобто з контактним дротом взаємодіє не весь струмоприймач, а тільки його верхній вузол, що має невелику масу. Це зменшує динамічну складову натиснення струмоприймача на контактний дріт, що забезпечує кращу якість струмоприймання, особливо при високих швидкостях руху поїздів. У двохполозних струмоприймачах каретки забезпечують також рівномірне натиснення між полозами.

Якісний струмоприймання струмоприймачами при вищих швидкостях руху забезпечують демпфуванням їх рам, а в деяких випадках — і полозов. Демпфування рам здійснюють за допомогою телескопічних гідравлічних демпферів.

Елементи струмоприймача переміщаються вертикально при його русі уздовж контактної підвіски із-за неоднакової еластичності контактного дроту в струнових прольотах, в середині прольоту і у опор, місцевих змін висоти підвісу контактного дроту над УГР у штучних споруд, на станціях і тому подібне

Неоднакова еластичність контактного дроту в струнових прольотах викликає вертикальні коливання полоза струмоприймача з амплітудою 30—40 мм і довжиною хвилі 5—10 м, а в середині прольоту і у опор — з амплітудою 100—150 мм при довжині хвилі 50—80 м. Місцеві зміни висоти підвісу контактного дроту у штучних споруд і на станціях (виконувані з поступовим ухилом контактного дроту, наприклад 0,002) викликають значні вертикальні переміщення полоза струмоприймача, що досягають 0,5—1,2 м. Таким чином, на більшій частині лінії полоз струмоприймача здійснює вертикальні переміщення з амплітудою до 0,35 м і лише на коротких ділянках шляху — значні вертикальні переміщення, що досягають 1,2 м. Цією обставиною користуються при розробці конструкцій струмоприймачів для високих швидкостей руху.

Щоб забезпечити великий робочий хід (1,2 м) і якісний струмоприйом при високих швидкостях руху, струмоприймачі виконують здвоєними (двоступінчатими), тобто з двох розташованих одна над іншою рухомих систем. Верхня рухома система з робочим ходом 0,4—0,5 м і невеликою масою взаємодіє з контактною підвіскою по висоті в межах різниці віджимань контактного дроту в середині прольоту і у опор; а обидві рухомі системи — на ділянках із значною зміною висоти підвісу контактного дроту над УГР.

Одним з різновидів таких струмоприймачів є струмоприймач СП-БМ (Рисунок 10.4, а). Він складається з двох рухомих систем: нижньої у вигляді паралелограма 1 і верхньою 2 у вигляді пятизвенника. При невеликих змінах висоти контактного дроту (±0,3 м) з ним взаємодіє тільки верхня система, що має

Рисунок 10.4. Двоступінчаті (здвоєні) струмоприймачі: а — вітчизняний СП-БМ; б — французьких залізниць; 1 і 2 — нижняя і верхня рухомі системи; 3 — полоз

невелику масу (24,5 кг), нижня система при цьому залишається нерухомою. При значних змінах висоти контактного дроту вступає в роботу і нижня система струмоприймача. Досягається це автоматично за допомогою пневматичного зв'язку між верхньою і нижней рухомими системами. Цей струмоприймач має наступні характеристики: допустимий тривалий струм при русі 1650 А, робочий хід 2,15 м, ширина полоза 440 мм, маса полоза 15 кг, приведена маса струмоприймача 24,5 кг

У верхній і нижній системах струмоприймача встановлені двосторонні (симетричні) гідравлічні демпфери.

У Франції для швидкостей руху до 400 км/год створений здвоєний струмоприймач (Рисунок 10.4, б ). Функціюнижньої рухомої системи в нім виконує спрощена рама струмоприймача АМ з демпферами, а верхньої рухомої системи — невеликий асиметричний струмоприймач АМ масою 14 кг з робочим ходом 0,4 м. Нижня система, як і у струмоприймача СП-БМ, вступає в роботу тільки при значних змінах висоти контактного дроту над УГР. Така робота струмоприймача досягається відповідним демпфуванням нижнєю і верхньою рухомих систем струмоприймача гідравлічними амортизаторами.

Для ліній, розрахованих на швидкість руху поїздів 250—350 км/год, робочий діапазон висоти (різниця між максимальною і мінімальною) підвісу контактного дроту над УГР приймають не більш 0,5— 0,55 м. Це дозволяє використовувати легкі малогабаритні струмоприймачі з невеликим робочим ходом (не більше 0,85 м). Зіткнення з контактним дротом здійснюється через струмоприйомні пластини (вставки): мідні (в даний час не застосовуються — замінені), а при незначних струмах, що знімаються — вугільні.

Розроблені також металловглецеві струмоприймальні вставки і уніфікований полоз для них. Вставка має овальну контактну поверхню.

Конструкцію струмоприймача для певних умов експлуатації вибирають по здатності навантаження з урахуванням його статичної і аеродинамічної характеристик, а також приведеної маси.

Здатність навантаження струмоприймача — це значення робочого струму, який струмоприймач може знімати з контактного дроту. Здатність навантаження струмоприймачів встановлюють для двох режимів — руху і стоянки ЕРС.

По здатності навантаження розрізняють струмоприймачі важкого (Т) і легкого (Л) типів. Струмоприймачі типу Т призначені для вантажних і пасажирських електровозів постійного струму і подвійною живлення. При русі ЕРС вони повинні забезпечувати знімання з контактного дроту тривалого струму 2200 А, а на стоянці — 300 А для розрахункового зимового режиму і 160 А — для літнього.

Струмоприймачі типу Л призначені для вантажних і пасажирських електровозів змінного струму, для електропоїздів змінного і постійного струму. При русі ЕРС вони повинні забезпечувати знімання з контактного дроту тривалого струму 500 А, при стоянці — 80 А для розрахункового зимового режиму і 50 А для літнього. Максимальний струм, що знімається протягом більше 1 хв, для струмоприймачів обох типів складає не більше 1,4 тривалого струму.

Статичне натиснення струмоприймача, різницю між найбільшим і найменшим натисненнями і подвійне значення опору тертя в шарнірах, приведене до контактної поверхні полозів, визначають по статичній характеристиці, що є залежністю активного (при русі вгору) і пасивного (при русі вниз) натиснень, що створюються підйомними пружинами, від положення полоза по висоті.

Статичну характеристику знімають динамометром 1 при відключених опускаючих пружинах (Рисунок 10.5, а). Свідчення динамометра записують через кожних 100 мм з погрішністю ±1 Н при плавному русі полоза в одному напрямі (вгору і вниз). За отриманими даними будують характеристику активного і пасивного натиснень. Статичне натиснення на контактний дріт в діапазоні робочої висоти у струмоприймачів типу Т повинне бути: активне (не менше) 100 Н, пасивне (не більш) 130 Н; у струмоприймачів типу Л — відповідно 60 і 90 Н.

Рисунок 10.5. Схема вимірювань для визначення характеристик струмоприймача: а — статичною; б — приведеної маси

Рисунок 10.6. Схема зняття статичної характеристики струмоприймачів при опусканні (а) і підйомі (б) струмоприймача; 1 — контактна підвіска; 2 — полоз струмоприймача; 3 — динамометр

Різниця між найбільшими і найменшими натисненнями при односторонньому русі струмоприймача в діапазоні робочої висоти повинна складати не більше 15 Н у струмоприймачів типу Т і 10 Н — типу Л.

Двойне значення тертя в шарнірах, приведене до контактної поверхні полозів, у цих струмоприймачів відповідно не більше 30 і 20 Н. Схема зняття статичних характеристик струмоприймачів ЕРС приведена на Рисунок 10.6. Технічні характеристики струмоприймачів приведені в табл. 10.1 і 10.2. Висота підйому струмоприймача від УГР — 7 м.

Таблиця 10.1

Дата добавления: 2015-07-11