Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Емельянова Марина Николаевна

Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески
<
Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Емельянова Марина Николаевна. Повышение качества токосъёма за счёт выбора рационального натяжения проводов контактной подвески: диссертация ... кандидата технических наук: 05.22.07 / Емельянова Марина Николаевна;[Место защиты: Научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта (ВНИИЖТ) - ОАО].- Москва, 2015.- 105 с.

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Состояние вопроса. Цели и задачи исследования 11

1.1 Анализ существующих конструкций контактных подвесок 14

1.2 Анализ исследований по выбору параметров контактных подвесок 19

1.3 Анализ статических и конструктивных параметров контактной подвески 21

1.4 Анализ динамических параметров контактной подвески 30

1.5 Условия эксплуатации проводов контактной подвески 33

1.6 Анализ повреждения проводов контактной подвески в эксплуатации 35

1.7 Выводы 37

Глава 2 Теоретические основы моделирования взаимодействия токоприемника с контактной подвеской 39

2.1 Обзор существующих физико-математических моделей системы токосъема 39

2.2 Анализ динамической модели контактная подвеска-токоприемник 41

2.3 Выводы 45

Глава 3 Решение уравнения динамической модели контактная подвеска токоприемник 47

3.1 Анализ влияния натяжения несущего троса на качество токосъема на основе динамической модели контактная подвеска-токоприемник 47

3.2 Изучение влияния параметров контактной подвески на качество токосъёма при различных скоростях движения ЭПС на основе спектрального анализа 56

3.3 Выводы 62

Глава 4 Экспериментальные исследования по определению свойств проводов контактной подвески 64

4.1 Анализ прочности контактных проводов при различных термомеханических нагрузках 65

4.1.1 Экспериментальные исследования параметров низкотемпературной ползучести контактных проводов и несущих тросов и определение скорости их относительного удлинения 65

4.1.2 Определение разрывных усилий медных и бронзовых проводов контактной сети при различной температуре 66

4.2 Анализ результатов испытаний 77

4.3 Выводы 79

Глава 5 Оценка экономической эффективности 80

5.1 Исходные данные для определения показателей экономической эффективности 80

5.2 Определение показателей экономической эффективности 82

5.3 Выводы 83

Заключение 84

Список литературы 87

Введение к работе

Актуальность темы исследования. В соответствии со «Стратегией развития железнодорожного транспорта в Российской Федерации до 2030 года», утвержденной Правительством Российской Федерации, одним из приоритетных направлений является развитие скоростного и высокоскоростного движения поездов. Наряду с повышением скоростей движения значительную роль играет энергоэффективность железнодорожного транспорта.

Для снижения количества нарушений безопасности движения на существующем полигоне электрифицированных участков необходимо повышение надежности работы устройств контактной сети. Обеспечение надежного и экономичного токосъёма является одним из основных условий при взаимодействии токоприёмника электроподвижного состава и контактной подвески.

Выполненные научные исследования показывают, что для повышения качества токосъема необходимо увеличение значений натяжений как в контактном проводе, так и в несущем тросе. Однако с учетом имеющегося коэффициента запаса для несущего троса, это рискованно реализовывать. По этой причине определение наиболее рационального соотношения между натяжением контактного провода и несущим тросом является актуальной задачей.

Цель и задачи. Целью исследования является повышение надежности работы контактной подвески при требуемом уровне качества токосъёма и обоснование приемлемых нагрузок на несущий трос.

Для этого необходимо решить следующие задачи:

обосновать диапазон допустимых термомеханических нагрузок несущего троса в эксплуатации;

выбрать параметры контактной подвески для обеспечения необходимого уровня качества токосъёма;

проанализировать физико-математические модели, которые молено использовать для определения влияния натяжения несущего троса на качество токосъема с учетом вводимых реальных параметров;

провести экспериментальные исследования на основе проведенных теоретических работ и сравнить сопоставимость (верификацию) полученных результатов.

Объектом исследования является условия работы и свойства различных по материалу и сечению контактных проводов и несущих тросов контактной подвески.

Предмет исследования: влияние величины натяжений несущето троса и контактных проводов на качество токосъёма.

Научная новизна работы заключается в следующем:

определено влияние величин натяжений несущего троса и контактного провода на показатели качества токосъема в диапазоне скоростей от 160 до 250 км/ч;

доказано, что значение коэффициента запаса прочности несущето троса может быть более 2,5 без снижения качества токосъёма;

получены экспериментальные параметры по ползучести контактных проводов и несущих тросов при различных сочетаниях нагрузки и температуры;

сформулированы предложения по величине допустимой термомеханической нагрузки на провода контактной сети.

Теоретическая значимость проведенных исследований заключается в следующем:

на основе выбранной физико-математической модели проанализировано влияние величин натяжений несущето троса на качество токосъёма с учетом подстановки реальных значений контактного нажатия, полученных экспериментальным путем;

путем проведения спектрального анализа контактного нажатия, полученного экспериментальным путем для анкерных участков с различным

натяжением несущего троса, проанализировано влияние элементов контактной сети, как периодической структуры, на качество токосъема;

- на основании проведенных испытаний по определению свойств проводов контактной подвески проанализирована степень снижения разрывного усилия в зависимости от их нагрева.

Практическая ценность работы состоит в следующем: 1. Результаты исследования по выбору рационального натяжения несущего троса позволят повысить надежность работы несущего троса, сократить затраты на техническое обслуживание и ремонт контактной подвески, а также увеличить время между ее капитальными ремонтами. 2. Предложены обоснования по выбору значения коэффициента запаса для бронзовых и медных несущих тросов в зависимости от допустимой температуры их нагрева. 3. Даны рекомендации по величине допустимой термомеханической нагрузки на провода контактной подвески. 4. Сформулированы рекомендации по выбору натяжений проводов контактной подвески для улучшения качества токосъема.

Методология и методы исследования.

Теоретические исследования проведены с использованием алгоритмов и решением дифференциальных уравнений, а также математической статистики. Количественные оценки результатов измерений проведены с помощью современных средств автоматизации вычислений. Использованы также методы обработки экспериментальных результатов.

Положения, выносимые на защиту.

  1. Обоснование влияния величины натяжения несущего троса на качество токосъема в диапазоне скоростей от 160 до 250 км/ч путем подстановки результатов экспериментальных данных в выбранную физико-математическую модель.

  2. Результаты проведенных экспериментальных исследований по определению термомеханических нагрузок на провода контактной подвески.

3 Предложения и рекомендации по повышению надежности проводов контактной сети.

Степень достоверности. Достоверность результатов физико-математического моделирования взаимодействия системы токосъема подтверждается сравнением результатов расчетов с данным испытаний, выполнявшимися, в том числе, другими авторами. Установлена удовлетворительная сходимость результатов.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы использованы при разработке ГОСТ 32679-2014 «Контактная сеть железной дороги. Технические требования и методы контроля», ГОСТ 32697-2014 «Тросы контактной сети железной дороги несущие. Технические условия», ГОСТ Р 55647-2013 «Провода контактные из меди и ее сплавов для электрифицированных железных дорог. Технические условия».

Основной материал диссертации представлен в научных докладах, которые обсуждались на:

  1. Научной конференции молодых ученых по современным проблемам железнодорожного транспорта. 03 марта 2010 г., г. Москва, ОАО «ВНИИЖТ». Тема: «Повышение качества токосъема на основе выбора рационального натяжения проводов контактной подвески. Постановка задачи».

  2. Конференции ученых института и аспирантов по проблемам железнодорожного транспорта. 13 апреля 2011 г., г. Москва, ОАО «ВНИИЖТ». Тема: «Выбор физико-математической модели взаимодействия токоприемника с контактными подвесками для изучения влияния натяжения проводов на динамические параметры системы»

  3. Научно-технических советах отдела «Контактная сеть и токосъем» ОАО «ВНИИЖТ», в 2011-2014 годах, г. Москва.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ, общим объемом 2,51 п.л. (из них. 2,06 печатных листа - авторских), в том числе 3 статьи

в изданиях, рекомендованных ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, приложения. Диссертация изложена на 83-х страницах основного текста, содержит 35 рисунков, 11 таблиц, список использованных источников из 69 наименований. Общий объем работы составляет 105 страниц.

Анализ динамических параметров контактной подвески

В связи с увеличением скоростей движения и ростом объема перевозок на электрифицированных железных дорогах нашей страны, в том числе, совмещения на некоторых участках грузовых и пассажирских перевозок, контактная сеть испытывает значительные термические и механические нагрузки. Интенсивность увеличения движения приводит к тому, что более длительное воздействие тока и более высокие его значения вызывают продолжительный нагрев проводов контактной сети, при этом температура близка к предельным допустимым значениям. В то же время при разработке новых проектов для скоростного и высокоскоростного движения предполагается повышение величин натяжений проводов в контактной подвеске. Все это приводит к снижению коэффициента запаса по механической прочности проводов и увеличению риска их разрушения при существующих нормативах [3]. Вместе с тем, необходимо обеспечивать надежную передачу тока к электроподвижному составу по контактной сети.

Надежность токосъема заключается в непрерывном токосъеме без разрушения токоприемников, а также без обрывов и пережогов проводов контактной подвески. Экономическая эффективность токосъема связана с затратами на замену изношенных контактных проводов и токосъемных пластин токоприёмников [4].

Качество токосъёма может быть оценено по следующим техническим показателям: - среднеквадратическое отклонение контактного нажатия o(F), Н. Чем меньше величина o(F), тем лучше качество токосъема [4]; - максимальный размах (двойная амплитуда) вертикальных перемещений точки контакта 2А, мм. При наименьших значениях показателя 2А, траектория точки контакта токоприёмника с контактным проводом будет стремиться к прямой линии, соответственно качество токосъема будет лучше [4]; - коэффициент искрения К, %. Показатель К для высокоскоростного движения должен быть не более для системы тягового электроснабжения: - постоянного тока 0,2% , - переменного тока 0,14% [5].

Из работы [2] известно, что при токосъеме износ взаимодействующих элементов состоит из двух составляющих - электрической и механической. Для различных материалов эти соотношения изменяются. На рисунке 1 представлена принципиальная зависимость интенсивности износа AS, мм3/км контактирующих элементов от контактного нажатия токоприёмника F, Н. Наименьшее значение на верхней (суммарной) кривой определяет оптимальное значение контактного нажатия FОПТ, Н, при котором происходит наименьший износ контактирующих элементов S, мм3/км. Поэтому величину нажатия токоприемника на контактный провод выбирают близкой к значению Fопт.

Качественная характеристика износа AS контактирующих элементов от контактного нажатия токоприёмника F. Критерий качества токосъема по изменению среднего контактного нажатия и его среднеквадратическому отклонению от заданной величины в пределах нормативных значений является наиболее информативным при оценке и контроле этого показателя с помощью измерительных устройств.

Среднее значение контактного нажатия Fcp и его среднеквадратическое отклонение o(F) рассчитываются по формулам:

Нормативные значения среднего статического нажатия в соответствии с ГОСТ 32204 [6] находятся в пределах от 70 до 130 Н. В таблице 1 приведены нормативные величины наибольшего допустимого мгновенного нажатия Fн (длительностью до 2 мс) при движении для различных скоростей УЭПС движения ЭПС [5].

Род тока Нормируемое значение Fн, Н при скорости движения электроподвижного состава,Кэпс, км/ч 160 КЭПС 200 200 КЭПС 220 220 КЭПС 250 Кэпс 250 Постоянный ток 3 кВ 350 380 450 Переменныйток25 кВ 250 250 250 250 На качество токосъема оказывают влияние параметры двух основных структурных элементов: - контактной подвески (вертикальная регулировка, жесткость, натяжение проводов, геометрия, сечение и др.); - токоприёмника (статическое нажатие, приведенная масса, жёсткость каретки и др.).

В виду влияния множества факторов на процесс взаимодействия токоприемника и контактной подвески, ограничим область исследования и проанализируем влияние натяжения контактного провода и несущего троса на качество токосъема. За оценку качества токосъема используем общепринятые критерии – среднее значение контактного нажатия и его среднеквадратическое отклонение.

Анализ динамической модели контактная подвеска-токоприемник

«Токосъем - процесс передачи электрической энергии от контактного провода или контактных проводов железнодорожной контактной подвески к токоприёмнику через скользящий контакт» по ГОСТ 32895 [52]. Для обеспечения надежного и устойчивого токосъёма необходимо обеспечить стабильный и надежный контакт между токоприемником и контактной подвеской. Для выбора параметров контактной подвески при ее проектировании необходимо оценить условия ее взаимодействия с токоприемниками электроподвижного состава. Этот процесс изучают на физических и математических моделях. В общем случае систему токосъема представляют в виде физической модели и описывают с помощью следующего математического аппарата: двух дифференциальных уравнений в частных производных для контактного провода и несущего троса и двух обыкновенных дифференциальных уравнений для движущегося токоприемника. При этом принимают, что полоз и контактный провод имеют точечный контакт. Чтобы проанализировать динамику процесса токосъема делают следующие допущения: - система совершает вертикальные колебания; - не учитывается сила трения между полозом токоприемника и контактным проводом.

До настоящего времени исследования процесса токосъема основаны на представлении системы в виде математических моделей с учетом сосредоточенных параметров [4, 15, 53-56]. При этом предполагается, что жесткость контактной подвески в пролете изменяется периодически. В других работах процесс токосъема анализируют как математическую модель с распределенными параметрами. Эту модель получают путем сведения систем с распределенными параметрами к системе обыкновенных дифференциальных уравнений [57-60]. При этом, учитывают перемещение провода, которое рассматривают в виде суммы произведений двух функций, одна из которых зависит от координаты перемещения, а другая от времени. Данная модель является детерминированной и не позволяет учитывать влияние случайных явлений.

В рассматриваемых выше научных работах, силу, действующую на контактный провод со стороны токоприемника, представляют в виде произведения двух функции: одна из них зависит от времени, другая представляет собой S - дельта функцию Дирака, отражающая точечное воздействие и определяемую по формуле 9: 6(х - Уэпс t), (9) где х - координата по оси абсцисс, м; V3nc - скорость электроподвижного состава, км/ч; t - время, с.

В указанных моделях имеются некоторые упрощения и допуски, к тому же следует учесть, что электромеханические свойства проводов контактной подвески накладывают определенные ограничения на выбор конструктивных параметров [61]. Поэтому, согласно теоретическим исследованиям, проведенным во ВНИИЖТе в 90-х годах для скоростей до 350 км/ч и в работе [62], в качестве базовой была физико-математическая модель, отражающая динамическое взаимодействие токоприемника с контактным проводом переменной жесткости в пролете и периодической структурой соответствующей длине пролета. На основании этой модели был разработан измерительно-аналитический комплекс «Система технического зрения», который с помощью видеоинформации позволил фиксировать и обрабатывать информацию о процессе токосъема по динамическим критериям. Числовые данные представляли собой выраженные в условных единицах вертикальные колебания координаты рамы и полоза токоприёмника h, мм, затем эти данные заносили в математическую модель и рассчитывали мгновенные значения контактного нажатия токоприемника F, Н.

Для следующего этапа изучения влияния натяжения проводов контактной подвески на качество токосъёма необходимо ввести в выбранную расчетную физико-математическую модель параметры взаимодействующих систем, максимально приближенным к реальным условиям.

Динамическую модель контактной сети [62] рассматривают как периодическую структуру, где в качестве повторяющегося элемента выступает пролет контактной сети. На рисунке 9 приведена модель с указанием основных параметров в пролете. Т- натяжение несущего троса, Н; К натяжение контактного провода, Н; \іг погонная масса контактных проводов, кг/м; д2- погонная масса несущего троса, кг/м; ж0 - жесткость под опорой, Н/м; жс - жесткость в середине пролета, Н/м; с расстояние от опоры до первой струны, м; / длина пролёта, м; F(t) - контактное нажатие, Н. Рисунок 9 - Динамическая модель контактной сети Для вывода уравнений движения провода в модели контактной подвески применим принцип Гамильтона [63]. При изгибных колебаниях провод рассматривается в виде струны, у которой серединные волокна остаются нерастянутыми. Для этого работу деформации А, кинетическую энергию проводов контактной подвески Ek вычислим через перемещения, которыми определяется деформированное состояние. Также необходимо учесть внешнюю работу W, которую совершает сила Q(x,t), действующая на контактный провод со стороны движущегося токоприемника. Согласно этому принципу интегральное выражение Z рассматривается как уравнение Эйлера для вариационной задачи SZ = 0 и принимает значение равное нулю по отношению к перемещению провода во всех точках провода в моменты времени t=tj и t=t2 и имеет следующий вид: Z= (A-W-Ek)dt, (10) где А - полная работа деформации элементов контактной подвески, Дж; Ек -кинетическая энергия проводов контактной подвески на пролете длиной /, Дж/ W - внешняя работа, воздействующая на контактный провод, Дж.

Предположим, что ось провода может изгибаться только в вертикальной плоскости (х, у); ось контактного провода совпадает с осью х; концам провода пусть соответствуют координаты х=0 и х=1. В этом случае компоненты перемещения той точки оси провода, которая в недеформируемом состоянии имела координату х, в любой момент времени t в направлениях х и у обозначим соответственно через и (х, t) и w (х, І).

Изучение влияния параметров контактной подвески на качество токосъёма при различных скоростях движения ЭПС на основе спектрального анализа

Объектом испытаний являлись образцы контактных проводов из меди и сплавов на ее основе марок МФ-100, Бр1Ф -100 (0,15%Sn), МФ-120, Бр1Ф -120 (0,15%Sn).

На разрывной машине 1 между двумя изоляторами 3 монтировался испытуемый образец 6. Верхний и нижний концы образца для возможности его нагрева присоединялись к источнику питания 7 через питающие зажимы 4. Примерно в середине образца (позиция 5) подключались термопары для контроля температуры нагрева провода. Участок провода нагревался постоянным током от источника питания. Величина тока подбиралась такой, чтобы достигнуть заданной по условиям испытаний температуры. При достижении необходимой температуры оператор запускал разрывную машину с подачей плавного увеличения механической нагрузки (по 500 Н) на образец до его разрыва. Значения разрывного усилия определялось с помощью установленного последовательно с образцом силоизмерительного датчика 2. При достижении заданной температуры оператор с помощью термовизора фиксировал термограмму нагрева образца контактного провода в момент разрыва.

Фотографировались образцы контактных проводов, до проведения испытаний и после. На рисунке 26 приведен вид образца контактного провода Бр1Ф - 120 (0,15%Sn) до (а) и после испытаний (б).

Для определения температуры нагрева образца контактного провода в холодном состоянии оператор отмечал область съемки термовизором. На полученных термограммах это область выделена символом sp1. После нагрева при достижении заданной температуры оператор с помощью термовизора снимал термограмму нагрева образца контактного провода до разрыва. Затем съемки с помощью термовизора производились в момент разрыва.

На рисунке 27 приведена термограмма нагрева до разрыва контактного проводов марки Бр1Ф - 100 (0,15%Sn). Заданная температура провода 90 С. Измеренная температура в области sp1 составила 94C. На рисунке 28 приведена термограмма нагрева в момент разрыва контактного проводов марки Бр1Ф - 100 (0,15%Sn). Заданная температура провода 90 С. Измеренная температура в области spl составила 90,5C.

На рисунке 29 показаны зависимости полученных удельных разрывных усилий р для медных и бронзовых проводов при заданной температуре в. Получено, что при повышении температуры от 20 до 140 C образцов контактных проводов удельное разрывное усилие снижается для медных проводов на 7%, для бронзовых - на 17%.

Испытания несущих тросов. Были проведены испытания по определению разрушающей нагрузки для образцов несущих тросов, изготовленных из проволок меди М-120 и сплава меди с 0,2% олова Бр1-120, по той же методике, что и для контактных проводов. Температуры нагрева образцов составляли: 20, 90, 120 и 150 С. В каждом режиме испытывали по два образца каждого типа длиной от 1,0 до 1,5 м. На рисунке 30 приведен вид образца несущего троса М - 120 до (а) и после испытаний (б). Для определения температуры нагрева образцов несущих тросов в холодном состоянии отмечалась область съемки термовизором. На полученных термограммах это область выделена символом Ш. На рисунке 31 приведена термограмма нагрева до разрыва образца несущего троса марки М-120 (образец №2) при температуре 120 С. Измеренная температура в области Ш составила 120,8 C.

Съемка с помощью термовизора производилась в момент разрыва (в скобках указана измеренная температура троса точке spl или Ш)\ На рисунке 32 приведена термограмма нагрева в момент разрыва несущего троса марки М-120 (образец №2)при заданной температуре 120 С. Измеренная температура в области Ш составила 119,7 C.

На рисунке 33 показаны зависимости полученных удельных разрывных усилий р для медных и бронзовых несущих тросов при заданной температуре в.

Установлено, что при повышении температуры несущих тросов от 20 до 150 С удельное разрывное усилие для медных несущих тросов снижается на 11%, для бронзовых - на 4%.

Проведенные исследования [68] показали, что нагрев медных проводов до температур выше 90 С, и бронзовых проводов до температуры выше 120 С приводит к значительному мгновенному снижению прочности. Длительный нагрев проводов в сочетании с механической нагрузкой может вызывать разупрочнение проводов вследствие их ползучести. Причем указанные в экспериментах нагрузки являются допустимыми по существующим нормативам. Учитывая, что в таблице 2.3.1 [3] значение допустимых температур нагрева при длительности протекания тока в 1 минуту указаны более высокие, то можно предположить, что условия работы проводов находятся близко к критическим, и существующего коэффициента запаса недостаточно для надежной их работы с учетом возможных рисков. Предлагается изменить нормативные требования для контактных проводов и несущих тросов по допустимому нагреву и убрать разделение на кратковременный и длительный нагрев, оставив только -допустимый нагрев. Для контактных проводов необходимо учесть минимальные полученные значения температур, при которых происходит значительное снижение прочности.

Определение разрывных усилий медных и бронзовых проводов контактной сети при различной температуре

Были проведены испытания по определению разрушающей нагрузки для образцов несущих тросов, изготовленных из проволок меди М-120 и сплава меди с 0,2% олова Бр1-120, по той же методике, что и для контактных проводов. Температуры нагрева образцов составляли: 20, 90, 120 и 150 С. В каждом режиме испытывали по два образца каждого типа длиной от 1,0 до 1,5 м.

Для определения температуры нагрева образцов несущих тросов в холодном состоянии отмечалась область съемки термовизором. На полученных термограммах это область выделена символом Ш. На рисунке 31 приведена термограмма нагрева до разрыва образца несущего троса марки М-120 (образец №2) при температуре 120 С. Измеренная температура в области Ш составила 120,8 C.

Съемка с помощью термовизора производилась в момент разрыва (в скобках указана измеренная температура троса точке spl или Ш)\ На рисунке 32 приведена термограмма нагрева в момент разрыва несущего троса марки М-120 (образец №2)при заданной температуре 120 С. Измеренная температура в области Ш составила 119,7 C.

На рисунке 33 показаны зависимости полученных удельных разрывных усилий р для медных и бронзовых несущих тросов при заданной температуре в.

Проведенные исследования [68] показали, что нагрев медных проводов до температур выше 90 С, и бронзовых проводов до температуры выше 120 С приводит к значительному мгновенному снижению прочности. Длительный нагрев проводов в сочетании с механической нагрузкой может вызывать разупрочнение проводов вследствие их ползучести. Причем указанные в экспериментах нагрузки являются допустимыми по существующим нормативам. Учитывая, что в таблице 2.3.1 [3] значение допустимых температур нагрева при длительности протекания тока в 1 минуту указаны более высокие, то можно предположить, что условия работы проводов находятся близко к критическим, и существующего коэффициента запаса недостаточно для надежной их работы с учетом возможных рисков. Предлагается изменить нормативные требования для контактных проводов и несущих тросов по допустимому нагреву и убрать разделение на кратковременный и длительный нагрев, оставив только -допустимый нагрев. Для контактных проводов необходимо учесть минимальные полученные значения температур, при которых происходит значительное снижение прочности. 4.2 Анализ результатов испытаний

По результатам экспериментальных данных (разрывному усилию) в разделе 4.1 можно проанализировать расчетные значения коэффициентов запаса прочности по формуле (6) для исследуемых медных и бронзовых несущих тросов при заданных температурах нагрева.

Основные параметры для расчетов коэффициентов запаса прочности расчета, полученного экспериментальным путем, кз_эксп и существующего нормативного кз_норм приведены в таблицах 9 и 10.

На рисунке 34 и 35 представлены зависимости расчетных значений коэффициентов запаса прочности для медных и бронзовых несущих тросов, полученных экспериментальным путем, от температуры нагрева. Из полученных экспериментальных данных показано, что существующий коэффициент запаса выбран без учета факторов, действующих на провода в условиях эксплуатации. Если принять, что коэффициент запаса должен быть не менее 2,5 при допустимой температуре 90 С, то допустимое удельное натяжение должно быть ниже установленных в существующих конструкциях контактной подвески.

Представлены результаты проведенных испытаний образцов контактных проводов и несущих тросов по определению разрывного усилия при различной температуре. При повышении температуры контактных проводов удельное разрывное усилие для медных проводов снижается на 7%, для бронзовых на 17%. При повышении температуры до 150 С разрывное усилие для медных несущих тросов снижается на 11%, для бронзовых – на 4%.