WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

ЗАРЕНКОВ Семен Валерьевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ
РАСЧЕТА И ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛАСТИЧНОСТИ
ЦЕПНЫХ КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК

Специальность 05.22.07 «Подвижной состав железных дорог,

тяга поездов и электрификация»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

ОМСК 2009

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государственный университет путей сообщения» (ГОУ ВПО «ОмГУПС (ОмИИТ)»).

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор

СИДОРОВ Олег Алексеевич.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

ХАРЛАМОВ Виктор Васильевич;

доктор технических наук, профессор

ГРИГОРЬЕВ Василий Лазаревич.

Ведущая организация:

Открытое акционерное общество «Всероссийский научно-исследова-тельский институт железнодорожного транспорта» (ОАО «ВНИИЖТ»).

Защита диссертации состоится 19 июня 2009 г. в 1300 часов на заседании диссертационного совета Д 218.007.01 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Омский государст-венный университет путей сообщения» (ГОУ ВПО «ОмГУПС (ОмИИТ)») по адресу: 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35, ауд. 219.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Омского государственного университета путей сообщения.

Автореферат разослан 18 мая 2009 г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные гербовой печатью учреждения, просим направлять в адрес диссертационного совета
Д 218.007.01.

Тел./факс: (3812) 31-13-44; e-mail: nauka@omgups.ru.

Ученый секретарь

диссертационного совета

доктор технических наук,

профессор О. А. Сидоров.

________________________

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2009

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Важнейшую роль в техническом перевооружении железнодорожного транспорта играет электрификация железных дорог, позволяющая повысить скорость движения поездов, а следовательно, и сократить время доставки грузов и пассажиров.

Транспортная стратегия России, принятая 03.12.2003, наметила направления развития транспортной системы страны, в том числе создание международных транспортных коридоров «Европа – Азия» и «Север – Юг», в которых основную роль будут играть электрические железные дороги.

Согласно стратегическим направлениям научно-технического развития ОАО «Российские железные дороги» на период до 2015 г. («Белая книга» ОАО «РЖД») важнейшим является создание подвижного состава и инфраструктуры для высокоскоростного движения, в том числе и контактных подвесок.

Основным направлением совершенствования скоростных контактных подвесок является разработка равноэластичных и равномассовых подвесок, а также установление их характеристик и параметров, что требует совершенствования методов расчета и измерения эластичности и натяжения проводов контактных подвесок. Это объясняется требованием обеспечения надежного и экономичного токосъема.

Цель диссертационной работы – снижение трудозатрат и повышение точности определения эластичности и натяжения проводов цепных контактных подвесок для выбора их рациональных параметров и показателей, обеспечивающих надежный и экономичный токосъем.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие задачи.

1. Выполнить анализ параметров и показателей цепных контактных подвесок и оценить их влияние на работу токосъемных устройств.

2. Определить влияние параметров контактных подвесок на распределение эластичности в пролете и на качество токосъема.

3. Усовершенствовать методы расчета эластичности цепных контактных подвесок в промежуточных и переходных пролетах с учетом изменения ее параметров.

4. Предложить новые конструкции устройств для измерения эластичности и натяжения проводов и тросов контактных подвесок.

5. Разработать методы измерения эластичности и приращения натяжения проводов контактных подвесок с помощью разработанных устройств.

6. Выполнить экспериментальные исследования статических характеристик контактных подвесок с помощью разработанных устройств и оценить технико-экономическую эффективность предлагаемых технических решений.

Методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования проведены на основе методов системного подхода, математического моделирования на ПЭВМ с использованием универсальной математической программы MathCad. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных установках и на действующих участках магистральных железных дорог.

Научная новизна работы заключается в следующем.

1. Предложено использовать среднеквадратичное отклонение эластичности контактной подвески для определения ее изменения в пролете, позволяющее повысить точность оценки качества токосъема.

2. Усовершенствованы методы расчета эластичности контактной подвески в промежуточных и переходных пролетах с учетом изменения натяжения проводов и тросов по длине анкерного участка.

3. Разработаны методы для измерения эластичности и натяжения проводов и тросов контактных подвесок с помощью созданных устройств, обеспечивающих снижение трудозатрат и повышение точности измерений. На предлагаемые схемные решения этих устройств получены три патента на полезные
модели.

Достоверность научных положений и результатов диссертационной работы обоснована теоретически и подтверждена результатами лабораторных и натурных экспериментов, проведенных на действующих электрифицированных участках Октябрьской железной дороги. Расхождение результатов теоретичес-ких исследований с экспериментальными данными составляет не более 6 %.

Практическая ценность диссертации заключается в следующем.

1. Предложенный критерий оценки изменения эластичности в пролете в виде среднеквадратичного отклонения позволяет повысить точность оценки разброса контактного нажатия при взаимодействии с токоприемником.

2. Усовершенствованные методы расчета эластичности цепных контактных подвесок в промежуточных и переходных пролетах с учетом изменения натяжения проводов и тросов по длине анкерного участка позволяют повысить точность определения эластичности контактных подвесок для обеспечения надежного и качественного токосъема.

3. Разработанные методы экспериментальных исследований статических характеристик контактных подвесок и созданные конструкции устройств для измерения эластичности и натяжения проводов и тросов контактных подвесок позволяют снизить трудозатраты и повысить точность измерений.

Реализация результатов работы. Разработанные методики и устройства для измерения статических характеристик и натяжения проводов и тросов контактных подвесок применены при проведении испытаний скоростной контактной подвески КС-200-06 на участке Лихославль – Калашниково Октябрьской железной дороги.

Разработанное устройство для измерения натяжения проводов и тросов контактных подвесок используется на Петропавловской дистанции электроснабжения Южно-Уральской железной дороги.

Апробация работы. Основные положения, выводы и рекомендации диссертационной работы докладывались и обсуждались на всероссийской научно-практической конференции «Транспорт-2007» (Ростов-на-Дону, 2007), на IV международном симпозиуме «Eltrans-2007» – «Электрификация и организация скоростных и тяжеловесных коридоров на железнодорожном транспорте» (Санкт-Петербург, 2007), на научно-технических семинарах кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» ОмГУПСа в 2005 – 2008 гг.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в десяти научных работах, которые включают в себя шесть статей, две из которых опубликованы в изданиях перечня ВАКа, три патента на полезные модели и тезисы доклада на международном симпозиуме.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти разделов, заключения, библиографического списка из 98 наименований и трех приложений. Общий объем диссертации 144 страницы, в том числе 66 рисунков и 21 таблица.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении рассматривается состояние проблемы, обосновывается ее актуальность, формулируются задачи исследований и намечаются пути их
решения.

В первом разделе выполнен анализ параметров, показателей и характеристик контактных подвесок, составлена их классификация, а также проведена оценка их влияния на качество токосъема. На основании проведенных исследований выявлены наиболее важные статические характеристики контактных подвесок: изменение эластичности и натяжения проводов и тросов контактных подвесок.

Во втором разделе рассмотрены критерии оценки распределения элас-тичности контактных подвесок в пролете. Выявлено, что при увеличении скорости движения на форму кривой эластичности контактной подвески в пролете значительное влияние оказывает наличие жестких точек (поперечные соединители, секционные изоляторы, воздушные стрелки, средние анкеровки и др.), поэтому для оценки изменения эластичности в пролете предложено использовать ее среднеквадратичное отклонение (СКО), а не коэффициент неравномерности эластичности, применявшийся ранее. Показано, что основное влияние на распределение эластичности контактной подвески в пролете оказывают длина пролета, натяжение контактных проводов, рессорного и несущих тросов, длина рессорного троса, расстояние от опоры до первой вертикальной струны.

С помощью расчетной модели взаимодействия токоприемника с контактной сетью, разработанной в ОмГУПСе, произведена оценка влияния распределения эластичности контактной подвески в пролете на СКО контактного нажатия Pкт (рис. 1).

а

б

Рис. 1. Влияние средней эластичности и СКО эластичности в пролете на

СКО контактного нажатия при скорости движения 200 (а) и 250 км/ч (б)

Анализ поверхностей на рис. 1 показывает, что при скорости движения 200 км/ч увеличение средней эластичности и уменьшение СКО эластичности в пролете приводит к уменьшению СКО контактного нажатия, однако при повышении скорости движения до 250 км/ч происходит резкое увеличение СКО контактного нажатия. Поэтому при разработке новых и модернизации существующих контактных подвесок нужно стремиться к выравниванию эластичности в пролете, а при оценке качества токосъема влияние средней эластичности и СКО эластичности в пролете необходимо рассматривать в совокупности.

В третьем разделе представлены усовершенствованные методы расчета эластичности контактной подвески в промежуточных и переходных пролетах с учетом изменения натяжения контактных проводов и несущих тросов по длине анкерного участка, позволяющие рассчитывать эластичность контактной подвески с заданной точностью.

Исследования по расчету эластичности контактных подвесок проводили известные специалисты в области токосъема И. И. Власов, К. Г. Марк-
вардт, А. В. Фрайфельд, Г. Н. Брод, В. П. Михеев, А. В. Ефимов, В. И. Себелев, Ю. И. Горошков, Н. А., Бондарев, И. А. Беляев, В. А. Вологин и др.

Наиболее распространенным методом расчета эластичности контактных подвесок является метод А. В. Фрайфельда, в котором приянты следующие допущения: не учитывается собственная жесткость проводов, натяжение несущего троса и контактных проводов по длине анкерного участка считается неизменным.

Расчет эластичности контактной подвеской сводится к определению подъема контактных проводов в определенной точке пролета под действием статической силы нажатия токоприемника с учетом характеристик изменения натяжения контактных проводов и несущего троса по длине анкерного участка. В диссертационной работе приняты следующие обозначения: – эластичность контактной подвески; – жесткость контактной подвески; – подъем контактного провода при нажатии токоприемника; – сила нажатия токоприемника; gк, gр – нагрузки от контактного провода и рессорного троса длиной 1 м; с – расстояние от опоры до первой вертикальной струны; а1 – расстояние от опоры до подрессорной струны; 2a – длина рессорного троса; f – стрела провеса контактного провода; l – длина пролета; К, Т – натяжение контактного провода и несущего троса; – нагрузка от струнового зажима вместе с частью струны, воспринимаемая при ее разгрузке; – часть нагрузки от фиксатора, передающаяся на контактный провод при воздействии токоприемника; nк, nc, nф – число контактных проводов, струн и фиксаторов; R0, R1,, Rс – сила, при которой начинается разгрузка подрессорных струн, первой вертикальной струны, струн, соседних с указанной, любой струны в средней части пролета.

При расчете эластичности контактной подвески в пролете различают три расчетные зоны: А и Б – зоны опорных узлов подвески, В – средняя часть пролета (рис. 2). Каждой из зон соответствуют определенные расчетные формулы.

Рис. 2. Расчетные зоны пролета рессорной контактной подвески:

1 – рессорный трос; 2, 3 – подрессорная и вертикальная струны

На основе проведенного анализа результатов измерения эластичности контактной подвески КС-200-06 на участке Лихославль – Калашниково в различных анкерных участках выявлено несоответствие рассчитанных по методу А. В. Фрайфельда и экспериментальных данных, увеличивающееся при приближении к середине анкерного участка контактной подвески. Причиной данного несоответствия является неучет при расчете эластичности изменения натяжения проводов и тросов контактной подвески по длине анкерного участка.

Из анализа результатов испытаний на участке Лихославль – Калашниково видно, что натяжение контактных проводов и несущих тросов по длине анкерного участка меняется нелинейно (температура окружающего воздуха
+ 5 °С), причем при увеличении натяжения контактных проводов значение приращения натяжения в середине анкерного участка увеличивается (рис. 3). Все это определяет необходимость корректировки существующих методов расчета эластичности контактной подвески.

Рис. 3. Изменение натяжения проводов и тросов контактной подвески по длине
анкерного участка

Натяжение несущего троса (Т) и контактного провода (К) можно представить в виде полиномов:

; (1)

, (2)

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»