Введение к работе
Актуальность темы:
Для улучшения эксплуатационной работы дорог и условий труда, повышения важнейших технико-экономических показателей железнодорожного транспорта необходимо поддерживать на высоком уровне техническое состояние всех устройств электрической тяги при минимальных эксплуатационных расходах.
Решение этой задачи невозможно без модернизации устройств контактной сети- замены морально устаревших устройств более совершенными и надежными, экономичными и ремонтопригодными, рационализации системы и методов технического обслуживания оборудования
Опорные и поддерживающие конструкции контактной сети являются наиболее материалоемкими, на их изготовление расходуют около 85% общей потребности стали при электрификации железных дорог К опорным конструкциям относятся железобетонные и металлические стойки, к поддерживающим конструкциям - консоли, кронштейны и поперечины Среди них поперечины — одна из наиболее массовых несущих конструкций для подвески контактной сети на станциях и перегонах
На станциях основными поддерживающими устройствами в подавляющем большинстве стран являются гибкие и жесткие поперечины Стоимость конструкций определяется числом перекрываемых путей При перекрытии большого числа путей на станциях возможны различные конструктивные схемы поперечин Исследования британских специалистов показали целесообразность применения нескольких жестких поперечин взамен одной гибкой поперечины.
Жесткие поперечины бывают балочного и рамного типов Жесткие поперечины балочного типа имеют шарнирное соединение со стойками, а рамного - жесткое. Часть нагрузок в рамных поперечинах передается с помощью подкосов или оттяжек на стойки
В настоящее время в отечественной практике широко применяют жесткие поперечины балочного типа для пролетов от 17 до 44 м, в которых ригель имеет вид металлической четырехгранной решетчатой фермы с поясами из одиночных прокатных
уголков, с раскосной решеткой, присоединенной к поясам сваркой встык. Тридцать процентов несущей способности ригелей балочной конструкции жестких поперечин составляет нагрузка от собственного веса Ригели имеют большие габаритные размеры, большое поперечное сечение поясных уголков и, соответственно, большую погонную массу Значительные габариты таких конструкций затеняют станции и на них воздействуют большие климатические нагрузки (ветер, гололед, снег) Для обеспечения перевозок в темное время суток для установки светильников используют ригели жестких поперечин балочного типа (ж п б т ). Дополнительный вес настила и перильного ограждения составляет 35-50% от веса ригеля. Влияние собственного веса ригеля на его несущую способность увеличивается и это приводит к необходимости увеличения его несущей способности.
Альтернативу поперечинам балочного типа составляют поперечины рамного типа (ж.п р т.) Жесткие поперечины рамного типа являются существенно более эффективными конструкциями по расходу металла и по эффективности работы по сравнению с традиционными жесткими поперечинами балочного типа. Это объясняется более равномерным загружением всех элементов поперечины рамного типа (включением в «работу» стоек). Существующая конструкция ригелей ж п р.т рассчитана только на влияние внешних нагрузок и собственный вес и не способна воспринимать дополнительную нагрузку от приборов освещения и это ограничивает ее универсальность. Существующая конструкция ригелей ж.п.р т. имеет недостаточную несущую способность для восприятия нагрузки от собственного веса при монтаже ее как балки (до закрепления оттяжек, подкосов и т.д ) В ней возникают недопустимые усилия и, соответственно, деформации элементов, при которых последующее использование ригеля невозможно. Расстроповка ригеля ж п р.т возможна только при полном закреплении всех опорных узлов и это приводит к увеличению трудоемкости монтажа
В настоящее время существует большое многообразие ти-поразмерного ряда ригелей ж.п р.т (300x400мм, 400x500мм, 400x600мм, 500x600мм, 400x650мм, 500x800мм, 600x1000мм, 700x1150мм), это обусловлено тем, что проекты разрабатывали в разное время для разных типов контактной сети и электрифици-4
руемых участков При этом проектирование вели с целью достижения максимально возможного уменьшения массы ригеля при различной расчетной длине Одним из основных недостатков такого разнообразия является большое число типоразмеров поддерживающих конструкций, снижение технологичности и качества изготовления и монтажа ж.п р т
При реконструкции железнодорожных станций гибкие поперечины из-за большого срока службы заменяют на жесткие При недостаточном расстоянии между путями не представляется возможным установить стойки жестких поперечин. Необходимы поперечины с расчетной длиной 55 и 65м Такой длины, как показали расчеты, должны быть только поперечины рамной конструкции
Следовательно, разработка новой конструкции ж п.р т с возможностью монтажа ее как ж п б т и возможностью размещения на ней освещения, создания условий для более эффективного использования поперечин, для их широкого применения (в том числе для пролетов длиной 55 и 65м) и определение унифицированных рациональных параметров ригелей является актуальным.
Целью работы является разработка новой конструкции ж.п.р.т, в том числе с освещением, с обоснованием ее унифицированных параметров и разработка условий ее применения
Для достижения поставленных целей исследования необходимо решить следующие основные задачи
разработка математической модели расчета рамных поперечин с возможностью использования ее в методике подбора (привязки),
обоснование унифицированных рациональных параметров поперечины,
экспериментальная оценка новой конструкции и разработка методики контрольных испытаний,
разработка технологического регламента для монтажа жестких поперечин с использованием новой технологической оснастки.
Научная новизна работы
- разработка математической модели для конструирования и
обоснование унифицированных параметров
Практическая ценность работы
применение новой конструкции ж п р т с унифицированными параметрами, в том числе с освещением (ж п р т с освещением проект №3333 ОАО ЦНИИС, утвержденный Департаментом электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД»; ж.п.р.т. с унифицированными параметрами проект №4181 ОАО ЦНИИС, находится в стадии подготовки к утверждению, заявка на получение патента Российской Федерации на полезную модель отправлена в федеральную службу по интеллектуальной собственности и находится в стадии рассмотрения),
определены значения нагрузок для контрольных испытаний конструкции,
разработана технологическая оснастка для монтажа ригелей жестких поперечин (траверса для монтажа жестких поперечин проект №3590 ОАО ЦНИИС, утвержденный Департаментом электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД»),
разработан технологический регламент монтажа жесткой поперечины рамного типа
Эффективность подтверждается:
- созданием новой конструкции ж п р т. с унифицированными
параметрами, в том числе с освещением, которая обеспечива
ет снижение металлоемкости конструкции на 15%, снижение
трудоемкости монтажа, созданием конструктивных и проект
ных условий для применения эффективных конструкций же
стких поперечин
Апробация:
рассматриваемая в диссертационной работе новая конструкция жестких поперечин рамного типа и новая технологическая оснастка обсуждены на научно-технических совещаниях в Департаменте электрификации и электроснабжения ОАО «РЖД» (с участием специалистов ОАО ЦНИИС, ФГУП ВНИИЖТ, Трансэлек-тропроект ОАО «Росжелдорпроект»)
Публикации. Результаты исследований опубликованы в 4 научных статьях и в 1 заявке на полезную модель (находится в стадии рассмотрения)
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы и приложений Работа изложена на 153 страницах печатного текста, включает 101 рисунок и 5 таблиц Список литературы содержит 62 наименования. Приложения включают 6 страниц текста и 4 таблицы
