ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОКОПРИЕМНИКОВ

Основные механические свойства токоприемников, определяющие их взаимодействие с контактной сетью, описываются различными характеристиками.

Статическая характеристика — зависимость F_K(h), где h — высота перемещения контактной части токоприемника над его основанием при условии dh/dt , т. е. при пренебрежимо малых скоростях перемещения полоза. На силу нажатия F_к влияют силы трения в шарнирах, направляющих и других подвижных частях. Они не меняют своего направления при изменении высоты подъема токоприемника и поэтому статическая характеристика подъема (активная) отличается от характеристики опускания (пассивной).

В качестве примера рассмотрим статические характеристики токоприемника серии Л (рис. 8.1). Здесь при одной и той же высоте

где — силы нажатия соответственно при опускании и подъеме токоприемника на высоту h; — потеря силы нажатия; — приведенные силы трения.

Силы в значительной мере определяют инерционность и ста-бильность характеристик токоприем-ника. Лучшими свойствами обладают токоприемники, у которых и . Наибольшие отклонения нажатия от не должны превышать при односто-роннем перемещении для токоприем-ников серий Т и Л соответственно 15 и 10 Н, значения 2 — соответственно 25 и 20 Н. Опускающая сила в диапазоне рабочих высот для токоприемников серии Т должна быть не менее 200 Н, серии Л —120 Н.

Рис. 8.1. Статические характеристики токоприемника Л – 1ЗУ: 1 – при подъеме (активная); 2 – при опускании (пассивная)

Колебательные процессы, обусловленные упругостью контактной сети, могут усугубляться собственными колебаниями токоприемников, нарушая их контакт с проводом. Токоприемники не должны отрываться от провода при

колебаниях с амплитудой (40±2) мм частотой 0,8 Гц, наиболее характерной для условий эксплуатации. Внутренние силы трения несколько ограничивают колебания, поглощая их энергию, однако этого недостаточно. Известны попытки применить в токоприемниках специальные поглотители энергии колебаний — амортизаторы.

Динамические характеристики токоприемников определяют степень возможных воздействий динамических сил на силу . Результирующее нажатие с учетом динамики

где — динамическая сила, возникающая при вертикальных перемещениях токоприемника.

Кинетическая энергия, накопленная токоприемником,

где — скорость вертикального перемещения токоприемника; — приведенная к точке контакта масса подвижных частей токоприемника.

Динамические силы, имеющие вообще-то случайный характер, зависят от приведенной массы „, изменяющейся с изменением высоты h; поэтому динамическая характеристика токоприемника представляет собой зависимость (рис. 8.2). Влияние массы полоза на динамические процессы очень велико (рис. 8.3). Снижая массу, можно уменьшить уровень динамических сил и, как результат, износ.

Приведенная масса токоприемников серии Т не должна превышать 45 кг, серии Л — 33 кг. Взаимодействие токоприемника с контактным проводом зависит от конструкции токоприемника, устройства контактной сети, динамики э. п. с, скорости движения. Для улучшения свойств токоприемников желательно, чтобы небольшие, но наиболее часто встречающиеся изменения высоты h не сопровождались перемещениями всей подвижной части токоприемника, а ограничивались только перемещениями полозов и кареток. Поэтому полозы должны иметь возможность перемещаться относительно основных рам токоприемника.

Повышение скоростей движения (особенно скорости выше 80— 100 км/ч) усиливает влияние на работу токоприемников аэродинамических сил. Они создаются как непосредственным давлением воздушного потока на лобовую поверхность токоприемника, так и завихрениями, образующимися вокруг отдельных его частей. Кроме того, могут действовать и завихрения или изменения направления воздушных потоков, вызванные не токоприемником, а другим» устройствами. Например, при работе первого по ходу токоприемника локомотива большое влияние на него оказывают воздушные потоки, отраженные лобовой частью э.п.с. При работе заднего токоприемника на него действуют завихрения от различных элементов крышевого оборудования локомотива.

Воздействие воздушных потоков при движении значительно изменяет нажатие полозов на контактный провод (рис. 8.4). При движении в открытом пространстве нажатие токоприемника повышается с увеличением скорости. В тоннелях, под широкими мостами и путепроводами действуют отраженные воздушные потоки, снижающие нажатие токоприемника, что приводит иногда к его опусканию. При высоких скоростях воздушные потоки поворачивают полозы относительно контактного провода. При этом полоз с проводом соприкасается только по его кромке, а это снижает поверхность соприкосновения, вызывает непрерывное искрение и повышенный износ. В токоприемниках для высокоскоростного э.п.с. по возможности следует устранять все поверхности, создающие «эффект парусности», а узлам и деталям придавать обтекаемые формы.

Рис. 8.3. Влияние массы полоза токоприемника Л на относительный износ контактного провода по сечению / , где , — износы, , при массах m и базовой 12 кг

Рис. 8.2. Характеристики приведенной массы токоприемника Л: 1 - с полозом; 2 - без него

При скорости движения 160 км/ч или при встречном и боковом ветре скоростью 25 м/с у токоприемников серии Л нажатие не должно превышать более чем в 2,5 раза, а у токоприемников серии Т более чем в 2,8 раза их среднестатистические значения.

Наряду с необходимостью снижать массу подвижных частей при повышении скорости стремятся повышать прочность и особенно поперечную жесткость токоприемников. Последняя у токоприемников, работающих до скорости 160 км/ч, должна быть не ниже 17 Н/мм.

Условия работы токоприемников (контактных башмаков) для контактного рельса значительно проще, чем токоприемников для контактного провода. Более точное взаимное расположение рельсового пути и контактного рельса позволяет обойтись одношарнирным сравнительно простым к тому же неуправляемым устройством.

Рис. 8.4. Зависимость нажатия на контактный провод от скорости движения при прямых воздушных потоках (кривые 1), при отраженных (кривые 2) и при асимметричном токоприемнике с обтекаемым полозом (3)