Принципы расчета токоприемников

Симметричные токоприемники. В качестве исходных данных для определения основных размеров токоприемников установлены: наименьшая рабочая высота 400 мм, наибольшая рабочая высота 1900 мм, максимальная высота 2100 мм. Исходя из этого для симметричного токоприемника определяют основные размеры главных рам (рис. 8.16, а).

При опущенном токоприемнике высота h0, мм, верхнего шарнира рам

,

где — высота каретки с полозом в рабочем состоянии; мм—минимальный зазор между контактным проводом в нижнем положении и опущенным токоприемником.

Начальными и конечными значениями углов и обычно задаются: при опущенном токоприемнике ° и °; при наибольшей высоте принимают и . Расстояние А между осями валов нижних рам устанавливают из условий размещения пружин и пневматического привода, обычно по опыту ранее выполненных конструкций. По рис. 8.16, а

. (8.5)

Решая это уравнение для двух крайних положений токоприемника ( и с учетом предельных значений углов и , а также А), выбирают длины рам и . Угол определяется в зависимости от :

(8.6)

Рис. 8.16. К расчету симметрических токоприемников:

а – определение высоты подъема; б – схема сил в токоприемнике; в – к весовой характеристике

По уравнениям (8.5) и (8.6), задаваясь значениями , можно получить зависимости и . В общем случае расчетную схему симметричного токоприемника допустимо рассматривать как плоскостную (рис. 8.16, б). В ней на верхний шарнир действует сила контактного нажатия совместно с весом верхнего узла (каретки, полоза, смазки): , где — масса верхнего узла. Для верхней рамы с центром на расстоянии примерно от конца. Для нижней рамы (с учетом нижних шарниров и кронштейнов) с центром на расстоянии от нижнего шарнира. Для механических и электрических деталей шарнирного соединения между рамами с приложением в точках шарниров , и Ш₃. Учитывают и силу — горизонтальную составляющую силы пружины F_п.

Эти силы совместно с реакциями в опорных точках О₁ и О₂ взаимно уравновешиваются и создают моменты, которые также должны уравновешиваться. Система симметрична и ее можно рассчитывать только для половины токоприемника относительно оси симметрии у. На расчетную половину действуют силы , и .

При любом значении угла по условиям равновесия применимы зависимости ; ; где , -соответственно горизонтальные и вертикальные составляющие сил при рассматриваемом угле ; — сумма всех моментов относительно общей точки.

Эти зависимости служат основой для всех расчетов токоприемников. Так, при расчете статических характеристик можно исходить из уравнения моментов. Для прочностных расчетов уравнения моментов и сил дополняют их разложением по элементам. При расчете параметров пружин используют весовые характеристики половины токоприемника , где — суммарный вес подвижных частей, приведенный к точке

(8.7)

где , , — моменты от веса соответственно верхнего шарнира, верхней и нижней рам:

; (8.8)

; (8.9)

. (8.10)

Сумма этих моментов

. (8.11)

Используя уравнения (8.6) - (8.11) и задаваясь различными значениями угла а, можно получить для всего токоприемника зависимость ()=2 (). Обычно принимают значение силы трения = F, соответствующее выполненным конструкциям и установленное нормами. Для получения нужного нажатия необходим момент

,

который определяет момент подъемных пружин и развиваемую ими силу

.

Результирующую жесткость Ж пружин предварительно определяют исходя из данных рабочего диапазона высот токоприемника в пределах высот от при до при :

где — приращение деформации пружин; , — силы пружин при предельных высотах рабочего диапазона, определяемые по уравнениям, приведенным ранее.

Полученное значение Ж используют при выборе остальных параметров пружин и их расчете. После конструктивной разработки проводят поверочный расчет и при необходимости корректировку конструкции.

Рамы рассчитывают на изгиб под действием поперечных составляющих сил и с учетом ветровых и аэродинамических воздействий при конструкционной скорости и скорости встречного воздушного потока ветра, равной 25 м/с, т. е. при общей (расчетной) скорости потока = 25 45 м/с. Трубчатые элементы рам проверяют на продольный изгиб. Как правило, образцы токоприемников испытывают в аэродинамической трубе.

Асимметричные токоприемники. Упростить расчетную схему асимметричного токоприемника нельзя.

Рис.8.17. Характеристики и (а) и расчетная схема (б) пружин асимметрического токоприемника

Используя расчетную схему рис. 8.12, б, основные зависимости можно выразить следующим образом:

;

,

где - вес соответственно кареток с полозами и шарнирных звеньев а, в, с; , , — расстояние от нижних точек поворота до центров массы тех же звеньев; — коэффициенты, учитывающие, какая часть общего момента приходится на шарниры А и В:

;

где - по уравнению (8.2)

,

где — по уравнению (8.3).

Момент относительно точки А будет .

По данным расчета зависимостей , ) строят график (рис. 8.17, а), с помощью которого можно выбрать характеристики подъемных пружин. Если пружинный привод имеет постоянный радиус R (рис. 8.17, б), то характеристика ) практически линейна. Ее подбирают такой, чтобы в рабочем диапазоне от до заштрихованные площади и диаграмм и ) были приблизительно равны. Сила

,

где — начальное натяжение пружины при ; — текущие значения деформации при дальнейшем растяжении.

В соответствии с рис. 8.17, a и б

,

Расчеты токоприемников весьма громоздки, выполняют их на ЭВМ.

Дата добавления: 2015-07-12