Зажим для соединения проводов контактной подвески

Зажим для соединения проводов контактной подвески

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области электрификации железных дорог, в частности к зажимам для соединения и/или скрепления многожильных и/или контактных проводов контактной подвески.

При проектировании контактных сетей современных скоростных железных дорог закладываются жесткие требования, такие как увеличение срока службы до 50 лет при снижении периодичности технического обслуживания в условиях роста токовых нагрузок.

В скоростных подвесках особо высокие требования по электрической проводимости и снижению массы предъявляются к токопроводящим зажимам, устанавливаемым на контактных проводах.

Разновидностей зажимов, обеспечивающих соединение проводов контактной подвески известно достаточно много.

Многожильные провода контактной сети соединяют и/или крепят, например, с помощью зажимов типа 048-2, 051-2, 05-1, 053-2, 053-3, 053-4, 053-5, 053-1-1, 053-1-2, 054, 054-1 и др. (Каталог арматуры контактной сети электрифицированных железных дорог. Департамент электрификации и электроснабжения Министерства путей сообщения РФ. М.: Трансиздат, 2000, с.38, 43-55).

Такие зажимы получили наибольшее распространение в контактных сетях российских железных дорог. Применение латуни для изготовления известных зажимов позволяет обеспечить достаточную коррозионную стойкость при удовлетворительных механических и электрических характеристиках.

Известные зажимы содержат две плашки, каждая из которых снабжена желобом, выполненным в виде полуцилиндра. Для образования зажима плашки соединяют таким образом, чтобы желоб одной плашки находился напротив желоба другой плашки, а вместе они образуют канавку для размещения соединяемых зажимом проводов. Плашки примыкают к соединяемым проводам контактными поверхностями желобов, а прочность их соединения обеспечивается средством соединения, выполненным в виде, по меньшей мере, одного болта. Электропроводность соединения обеспечивается за счет контакта провода с токопроводящей поверхностью желобов (канавки). В условиях роста токовых нагрузок возникает необходимость повышения качества электрического контакта между зажимом и соединяемыми проводами, что достигается за счет повышения площади пятна контакта между зажимом и соединяемыми проводами при увеличении момента затяжки. Однако при этом возможна деформация зажима, для исключения которой при сохранении материала, из которого изготовлен зажим, необходимо увеличивать его массу, габариты, а в ряде случаев и конструкцию.

Из уровня техники известен соединительный зажим по патенту РФ №2165859 от 21.07.2000, В 60 М 1/24, выполненный из медного сплава, в котором для увеличения величины тока, пропускаемого через зажим, желоба плашек выполнены с выступами, смещенными друг относительно друга.

Согласно патенту РФ №16112 на полезную модель от 21.07.2000, В 60 М 1/24, решающему ту же задачу, что и патент РФ №2165859, желоба плашек из бронзы выполнены с выступами, смещенными в определенном порядке друг относительно друга, а провода размешены волнообразно вдоль горизонтальной оси зажима. Необходимо отметить, что изготовление известных зажимов является достаточно трудоемким и дорогим и на практике не всегда удается реализовать преимущества указанных решений.

Необходимо отметить, что уже в течение ряда лет происходят аварии на железной дороге из-за краж медьсодержащей арматуры, в т.ч. и соединительных зажимов.

Из уровня техники известен зажим для многожильных проводов контактной сети по патенту РФ №2219079 от 06.05.2002, В 60 М 1/24, плашки которого выполнены из композиционного порошкового материала на основе железа с добавками меди, никеля, фосфора и углерода, при следующем соотношении компонентов, мас.%: железо 92.9-96.0, медь 2.0-4.0, никель 1.0-2.0, фосфор 0.2-0.5, углерод 0.5-0.6. Контактная поверхность плашек выполнена из порошка меди или из порошка медного сплава.

Плашки изготавливают путем совместного прессования двух слоев из порошка указанного композиционного материала и порошка меди. После прессования осуществляют спекание и охлаждение изделия.

Решение направлено на повышение электрических характеристик зажима с одновременным снижением его веса и стоимости.

Однако методы порошковой металлургии не позволяют в ряде случаев получить плашки однородного состава, а контактную поверхность - со слоем чистой меди, поскольку последняя в процессе изготовления изделия подвергается интенсивному окислению.

Указанные особенности известного устройства в конечном итоге отрицательно сказываются, как на механических, так и на электрических свойствах зажима.

Последнее, из указанных выше решений, является наиболее близким к заявляемому и выбрано в качестве прототипа.

Задачей заявляемого изобретения является создание более дешевого зажима при сохранении его высоких механических и электрических эксплуатационных характеристик, удовлетворяющих действующим нормативным требованиям.

Технический результат состоит в снижении стоимости соединительного зажима, а также снижении аварийности на железных дорогах, за счет исключения хищения зажимов.

Технический результат достигается тем, что в соединительном зажиме, содержащем две плашки, изготовленные из материала на основе железа, с желобами для соединяемых проводов и контактными поверхностями, содержащими слой на основе меди, а также средство соединения плашек, плашки выполнены из нержавеющей стали, а слой меди нанесен способом, позволяющим исключить окисление меди в процессе ее нанесения на указанные контактные поверхности.

Сущность изобретения состоит в том, что для изготовления плашек используют нержавеющую сталь, физико-механические свойства которой отвечают следующим требованиям:

- Предел текучести (δ_т) не менее 245 МПа,

- предел прочности (δ_в) - не менее 490 МПа,

а слой на основе меди напыляют или наплавляют или осаждают электрохимическим путем на поверхность плашки, предназначенную для контакта с проводом. Специфика указанных способов позволяет предотвратить окисление медных частиц, создать тонкий слой меди, обладающий однородными свойствами не только на поверхности плашки, но и на поверхности желоба.

Такое решение задачи позволяет снизить стоимость соединительного зажима, его вес и обеспечить высокую электропроводность в месте контакта провода с плашкой (желобом).

Для изготовления плашек применимы, в частности, следующие марки нержавеющих сталей: 08Х14НДЛ; 09Х17Н3СЛ и др., обладающие уровнем свойств, указанным выше, в том числе соответствующие ГОСТ 977-88.

Для напыления медьсодержащего слоя подходящими являются, в частности, марки меди М2 и М3, соответствующие ГОСТ 859-2001.

Медь можно напылять электродуговым испарением, плазменным напылением и др. подходящими способами. Возможно электрохимическое осаждение тонкого слоя меди из растворов солей меди, при этом плашка служит катодом, на котором осаждают медь.

Оптимальная толщина медьсодержащего слоя составляет 200-400 мкм.

Сущность технического решения поясняется графическими материалами, на которых на Фиг.1 представлен вид сбоку соединительного зажима, на Фиг.2 - разрез соединительного зажима для двух многожильных проводов, на Фиг.3 - разрез соединительного зажима для контактного и многожильного проводов.

Зажим содержит плашки 1, 2, выполненные из нержавеющей стали, болт 3, предназначенный для скрепления плашек, 4 - контактная поверхность плашки 1 (желоба плашки 1), 5 - контактная поверхность плашки 2 (желоба плашки 2), предназначенные для взаимодействия с проводом 6. Контактные поверхности 4 и 5 принадлежат желобу, образованному соединением плашек 1, 2 (Фиг.2, Фиг.3). Поверхности 4, 5 принадлежат желобу, поверхность которого повторяет профиль многожильного провода 6 (Фиг.2) или контактного провода 7 (Фиг.3). На поверхностях 4, 5 и внутренних поверхностях плашек 1, 2 выполнен медный слой 8, например наплавкой.

Как показали экспериментальные исследования, зажимы, изготовленные согласно заявляемому изобретению, по своим эксплуатационным характеристикам обеспечивают нормативные требования по механическим и электрическим параметрам. Переходное сопротивление контактных поверхностей зажимов из нержавеющей стали, содержащих слой меди или медьсодержащего сплава ниже переходного сопротивления контактных поверхностей бронзовых зажимов, получаемых литьем по выплавляемым моделям. Электрическое сопротивление заявляемого зажима ниже электрического сопротивления соединительного зажима, выполненного из медьсодержащего сплава, например Бр АЖ9-4.

Стоимость заявляемого зажима за счет использования более дешевых по сравнению с медными сплавами сталей может быть снижена не менее чем на 50%. Необходимо отметить, что зажимы, изготовленные в соответствии с заявляемым изобретением, позволят снизить аварийность на железных дорогах, вызванную кражами зажимов, - интереса к железосодержащим сплавам преступники, как правило, не проявляют.

1. Зажим для соединения проводов контактной подвески железной дороги, содержащий две плашки, выполненные из материала на основе железа, с желобами, предназначенными для размещения соединяемых проводов, и контактными поверхностями, предназначенными для взаимодействия плашек с соединяемыми проводами, отличающийся тем, что плашки зажима выполнены из нержавеющей стали, а на контактные поверхности нанесен слой меди без ее окисления в процессе ее нанесения.

2. Зажим по п.1, отличающийся тем, что плашки изготовлены из нержавеющей стали с пределом текучести (δ_т) не менее 245 МПа и пределом прочности (δ_в) не менее 490 МПа.

3. Зажим по п.1, отличающийся тем, что слой меди нанесен путем напыления электродуговым испарением.

4. 3ажим по п.1, отличающийся тем, что слой меди нанесен путем плазменного напыления.

5. Зажим по п.1, отличающийся тем, что слой меди нанесен путем электрохимического осаждения из растворов солей меди.

6. Зажим по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что толщина слоя меди составляет 200-400 мкм.