Несучий трос контактної мережі залізниці - патентУкраїна 2509666 - Фокін Віктор Олександрович,
Винахід відноситься до галузі повітряних ліній, що використовуються для передачі електричної енергії в електричних мережах та лініях електрифікованого транспорту як несучі троси. Несучий трос контактної мережі залізниці складається з центрального мідного дроту, витків першого повиву семи мідних одного діаметра дротів, витків другого повиву з чергуванням семи мідних одного діаметра дротів і семи мідних іншого діаметра дротів і витків третього повиву з чотирнадцяти мідних дротів одного діаметра. При цьому перший, другий і третій повиви виконані з однаковим кроком звивки, в одному напрямку і з лінійним торканням дротів першого, другого і третього повивів, дроти третього повиву укладаються із зазорами 2,5-3% від величини їх номінального діаметра і пластично деформовані з ступенем обтиснення площі поперечного перерізу троса 10-10,5%. Це дозволяє новоствореному несучому тросу контактної мережі залізниці збільшити розривне навантаження по відношенню до застосовуваних на 20-22%, збільшити розрахунковий переріз троса, що несе, на 16-17%, що сприятиме підвищенню електропровідності, повністю виключивши сталевий сердечник. Технічний результат полягає у зменшенні навантаження від кліматичних впливів та зниженні аеродинамічного опору та танцю проводів. 1 іл.
Малюнки до патенту Україна 2509666
Винахід відноситься до галузі електротехніки, а саме до конструкцій багатодротяних проводів для повітряних ліній, що використовуються для передачі електричної енергії в повітряних електричних мережах і лініях електрифікованого транспорту як троси.
Недоліком відомого способу є: енерговитратна технологія виготовленнябіметалічного сталемедного багатодротяного дроту, низький тимчасовий опір розриву, не більше 500 МПа, внаслідок застосування термічної операції відпал.
Необхідно відзначити досить складну схему в монтажі пристрою контактної мережі, а також складності при її виготовленні, для якої необхідні багатоопорні балки, виконані у формі двотавра або швелера, несиметричні скоби з Г-подібним профілем, затискачі, що вимагають певного зазору протягом струмопроводу.
Відома конструкція дроту, виконаного з одного мідного дроту або декількох повивів, причому скручування повивів проводиться в протилежні сторони (див. Провід неізольований для повітряних ліній електропередачі. ГОСТ 839-80).
До недоліків таких конструкцій дротів відноситься низьке розривне навантаження, характерні недоліки для дротів одинарної звивки точкового торкання, висока вартість.
Недоліком цього технічного рішення є:
- складність технологічного процесу при виготовленні композитного високоміцного дроту з підвищеною електропровідністю, при якому прутки отримували дуговою вакуумною плавкою з електродом, що витрачається, деформація зливка методом видавлювання для отримання прутка діаметром 30 мм, пластична деформація волоченням для отримання прутка шестигранного перерізу. Волочення з вихідного діаметра 30 мм не є можливим через відсутність волочильного обладнання, що працює із зазначеного вихідного діаметра заготовки;
- складна витратна технологія «збірних проводів», із застосуванням дорогих матеріалів, збирають складну багатожильну заготовку із прутків сплаву мідь-ніобій (залізо, срібло, тантал, ванадій).
Необхідно відзначити складність отримання фрагментів мідно-алюмінієвих або мідно-цинкових шляхом газотермічного напилення на нижню частину заготовки з використанням трафаретів з подальшою термообробкою та обробкою тиском (прокаткою та волочінням складного геометричного профілю).
Пропонована конструкція багатодротяного дроту, що використовується як несучий трос контактної мережі, в якій для збільшення механічної міцності використовується центральний сердечник (один дріт круглого перерізу), витки внутрішнього повиву (шість дротів круглого перерізу), всі дроти виконані зі сталевого дроту із захисним покриттям як мінімум з одного шару нікелю, та/або хрому, та/або міді. Дане технічне рішення передбачає підвищення електропровідності зовнішнім повивом, виконаним із дванадцяти мідних дротів.
До недоліків канатів даної конструкції, що відповідає канатам одинарної звивки типу ТК за ГОСТ 3063-80, необхідно віднести вкрай низький технічний ресурс. Точки контакту дротів між шарами є концентраторами напруги, що веде до підвищення місцевих значень напруги не тільки при згинанні, але і при розтягуванні каната. Згодом через дію описаного ефекту канат типу ТК може несподівано втратити стійкість і пластично деформуватися навіть у галузі пружних деформацій.
Кругла форма дротів зовнішнього повиву сприяє:
- підвищеного налипання снігу;
- підвищену освіту ожеледиці;
- підвищеної еолової вібрації дроту;
- і ряду інших недоліків.
Дане технічне рішення спрямоване також на підвищення електропровідності (по відношенню до чого і на скільки не вказується), що дванадцятьма мідними дроти верхнього повиву неможливо, для розрахункового перерізу проводів, діаметрами 10,70; 12,60; 14,00; 15,80 мм,що застосовуються як несучий трос контактної мережі залізниці.
Необхідно відзначити високу вартість пропонованого дроту внаслідок нанесення гальванічним способом як мінімум одного захисного шару хрому, та/або нікелю, та/або міді.
Завданням винаходу є створення конструкції несучого троса контактної мережі залізниці зі збільшеним розрахунковим перерізом троса, збільшеною розривним навантаженням по відношенню до застосовуваних в даний час.
Сутність винаходу полягає в наступному.
Несучий трос контактної мережі залізниці, в якому навколо центрального мідного дроту виконаний перший повив семи мідних дротів, другий повив із чергуванням семи мідних дротів одного діаметра і семи мідних дротів іншого діаметра і третій повив з чотирнадцяти мідних дротів. При цьому перший, другий та третій повиви виконані з однаковим кроком звивки, в одному напрямку та з лінійним дотиком дротів першого, другого та третього повивів. Зовнішні поверхні дротів третього повиву укладаються із зазорами 2,5-3% від номінального діаметра дротів, пластично деформовані зі ступенем обтиснення площі поперечного перерізу троса 10-10,5%.
Це дозволяє новоствореному несучому тросу контактної мережі залізниці збільшити розривне навантаження по відношенню до застосовуваних на 20-22%, збільшити розрахунковий переріз троса, що несе, на 16-17%, що сприятиме підвищенню електропровідності, повністю виключивши сталевий сердечник.
У пропонованому технічному рішенні збільшення розривного навантаження, збільшення площі розрахункового мідного перерізу несучого троса досягається новою конструкцією, технологією виготовлення мідного дроту і троса, що несе. На відміну від низки технічних рішень, які використовуютьсталевий сердечник для збільшення механічної міцності, але при цьому знижується розрахунковий корисний переріз, і як наслідок, знижується електропровідність троса та сталеалюмінієвого дроту, в даному технічному рішенні відсутня сталевий сердечник як частина конструкції.
Сутність винаходу пояснюється кресленням, де на фіг.1 зображено поперечний переріз троса, що несе. Прийнято такі позначення:
1 - центральний дріт діаметром d1;
2 - дріт діаметром d2 першого повива;
3 - дріт діаметром d3 другого повива меншого діаметра;
4 - дріт діаметром d4 другого повива більшого діаметра;
5 - дріт діаметром d 5 третього повива.
Несучий трос містить мідний сердечник у вигляді одного центрального дроту з діаметром d1, першого повиву семи мідних дротів з діаметром d2, другого повиву з чергуванням семи мідних дротів з діаметром d3 і семи мідних дротів з діаметром d4 і третього повиву чотирнадцяти мідних дротів з діаметром d5. При цьому всі три повива виконані з однаковим кроком звивки, в одному напрямку з лінійним торканням дротів першого, другого та третього повивів.
Зовнішні поверхні дротів третього повиву укладаються із зазорами 2,5-3% від номінального діаметра дротів, пластично деформовані зі ступенем обтиснення площі поперечного перерізу троса 10-10,5%.
Технологія виготовлення троса, що несе, зводиться до наступного.
Звивку дротів 2, 3, 4 і 5 троса здійснюють за одну технологічну операцію на устаткуванні, що використовується при виробництві канатів та тросів. При цьому крок звивки для всіх шарів дротів 2, 3, 4 і 5 зберігається постійним, допускаючи при цьому різні кути звивки для кожного шару дротів, при відповідному підборі діаметрів дротівшарам, що дозволяє виключити можливість перехрещування дротів окремими шарами і забезпечити їм лінійний дотик при звивці.
Друга технологічна операція – це пластична деформація виробу, яку виконують одночасно зі звивкою троса. При цьому виконують пластичне обтиснення зовнішніх дротів 5, які укладаються із зазорами 2,5-3% номінального діаметра дротів, пластично деформовані зі ступенем обтиснення площі поперечного перерізу троса 10-10,5%.
Пластичне деформування мідних дротів по зовнішній поверхні сприяє збільшенню заповнення розрахункового перерізу троса, що несе, а отримана зовнішня поверхня більш гладка і рівна, ніж у троса, виконаного з круглих дротів. Дозволяє зменшити навантаження від кліматичних впливів, значно знизити аеродинамічний опір та танець проводів, а також, як зазначалося раніше, збільшити розривне навантаження, сприяє підвищенню електропровідності троса, що несе контактної мережі залізниці.
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Несучий трос контактної мережі залізниці, що складається з центрального мідного дроту, витків першого повиву семи мідних одного діаметра дротів, витків другого повиву з чергуванням семи мідних одного діаметра дротів і семи мідних іншого діаметра дротів і витків третього повиву з чотирнадцяти мідних дротів одного діаметра цьому перший, другий і третій повиви виконані з однаковим кроком звивки, в одному напрямку і з лінійним торканням дротів першого, другого і третього повивів, дроти третього повиву укладаються із зазорами 2,5-3% від величини їх номінального діаметра і пластично деформовані зі ступенем обтискання площі поперечного перерізу троса 10-10,5%.