Введение к работе
Актуальность темы. В системе тягового электроснабжения контактная сеть (КС) является единственным нерезервируемым элементом, поэтому к ней предъявляются наиболее высокие требования по надежности функционирования. Несмотря на модернизацию устройств и многообразие применяемых методов технического обслуживания, по-прежнему элементы контактных подвесок по числу повреждений значительно превосходят отказы оборудования тяговых подстанций и линий электропередачи.
Большое число обрывов и пережогов проводов контактной подвески дает основание утверждать, что принимаемые меры не всегда эффективны. Существующие и находящиеся в эксплуатации зажимы многопроволочных проводов контактной подвески не в полной мере соответствуют современным требованиям. Необходимы новые конструктивные и технологические решения, которые позволят обеспечить надежность соединений при длительной эксплуатации. Таким образом, повышение надежности зажимов электрических соединений контактной сети является важнейшей задачей. Решение ее возможно на основе совершенствования конструкций соединительных элементов, применения новых прогрессивных технологий получения соединений элементов контактной подвески, упрощающих или полностью исключающих периодическое техническое обслуживание соединений контактной подвески.
Данная задача актуальна для любых систем- электроснабжения (контактная сеть, линии электропередачи, распределительные и трансформаторные подстанции, проводные сети подвижного рельсового транспорта). Представленные в диссертации исследования проводились в рамках работ, определенных приказом Министерства путей сообщения РФ (проблема 054.01.02.10 «Разработка и внедрение высокоэффективных технологических процессов и технических средств в хозяйстве электрификации и энергетики»).
Цель работы: создание необслуживаемых соединительных узлов (зажимов) многопроволочных проводов контактной сети магнитно-импульсным методом.
Для достижения поставленной цели сформулированы задачи исследования:
-
Провести анализ существующих конструкций зажимов и методов соединения многопроволочных проводов контактной сети.
-
Разработать математические модели и провести анализ схем соединения многопроволочных проводов магнитно-импульсным методом.
-
Разработать методику расчета параметров процесса соединения многопроволочных проводов трубчатыми зажимами магнитно-импульсным методом.
-
Теоретически и экспериментально исследовать процесс образования соединения и технологические возможности получения стыковых соединений многопроволочных проводов магнитно-импульсным методом.
-
Экспериментально исследовать прочностные, электрические и тепловые характеристики соединений многопроволочных проводов зажимами, прессуемыми магнитно-импульсным методом.
-
Разработать практические рекомендации и оценить экономическую эффективность применения зажимов многопроволочных проводов контактной сети, полученных магнитно-импульсным методом.
Методы исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием численной модели, построенной на базе метода конечных разностей. Экспериментальные исследования проведены с использованием методики математического планирования эксперимента и статистической обработки результатов исследований.
Научная новизна работы.
1. Разработаны математические модели и проведен анализ прочностных параметров зажимов многопроволочных проводов, получаемых магнитно-
импульсным методом по схемам равномерного обжима соединительной втулки, формовки раздельных и перекрывающихся кольцевых рифтов.
2. Разработаны расчетные схемы и численным моделированием, на базе
метода конечных разностей, проведено исследование механизма и параметров
процесса образования соединения многопроволочных (монометаллических,
биметаллических и комбинированных) проводов и втулки магнитно-
импульсным методом.
3. Экспериментально исследованы прочностные, тепловые и
электрические характеристики зажимов, полученных магнитно-импульсным
методом, для монометаллических и переходных соединений
многопроволочных (монометаллических, биметаллических и
комбинированных) проводов контактной сети.
Практическая значимость работы:
Практические рекомендации по получению соединений
многопроволочных проводов зажимами магнитно-импульсным методом в полевых и стационарных условиях, а также разработанное устройство для получения зажимов многопроволочных проводов приняты для использования на Куйбышевской железной дороге - филиале ОАО РЖД.
Достоверность научных результатов подтверждается сравнением результатов численного моделирования с результатами экспериментов и тестовых расчетов, проведением экспериментальных исследований на аттестованном оборудовании,х оснащенном поверенной аппаратурой и приборами контроля.
На защиту выносятся:
1. Математические модели зажимов многопроволочных проводов,
получаемых магнитно-импульсным методом, позволяющие произвести расчет
усилия срыва зажима.
2. Методика расчета и выбора рациональных параметров процесса
соединения многопроволочных проводов зажимами магнитно-импульсным
методом.
-
Результаты теоретических и экспериментальных исследований механизма образования соединения, прочностных, тепловых и электрических характеристик зажимов многопроволочных проводов, получаемых магнитно-импульсным методом.
-
Практические рекомендации по проектированию, расчету и освоению процессов соединения проводов контактной сети магнитно-импульсным методом.
Апробация работы. Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на 7 Всероссийских, международных, межвузовских конференциях: П-й Всероссийской ІШК «Технологическое обеспечение качества машин и приборов» (Пенза, ПДЗ, 2005), Всероссийской НТК с международным участием «Ресурсосберегающие технологии на железнодорожном транспорте» (Красноярск, КГТУ, 2005), Всероссийской НІЖ «Транспорт-2006» (Ростов н/Д, РГУПС.2006), Межвузовской НПК «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта» (Самара, СамГАПС, 2005), 2-й Международной НПК «Актуальные проблемы развития железнодорожного транспорта» (Самара, СамГАПС, 2006), на ХХХП и XXXIII научных конференциях студентов и аспирантов СамГАПС (Самара, 2005, 2006) и межкафедральном НТС при кафедре «Электроснабжение на железнодорожном транспорте» (Самара, СамГАПС, 26.10.2006).
Публикации. Основное содержание диссертации отражено в 12 печатных работах: 2 статьи в журналах из списка, утвержденного ВАК для обязательной публикации результатов диссертаций, 5 статей в сборниках научных работ и материалах научно-технических и научно-практических конференций, тезисы 4-х докладов, 1 патент РФ на полезную модель.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и списка литературы из 103 наименований. Работа содержит 136 страниц основного текста, 50 рисунков, 15 таблиц и приложение.
