Взаимодействие токоприемников электроподвижного состава с контактной подвеской

Содержание

• 1. Цель, основное содержание и требования к оформлению курсовой работы
• 2. Исходные данные
• 3. Определение максимально допускаемой длины пролета, расчет и построение кривой отклонения контактного провода под действием ветра на прямой
• 3.1 Определение ветровых нагрузок на контактный провод в двух режимах и максимально допускаемой длины пролета для подвески на прямой
• 3.2 Составление схемы пролета, расчет стрел провеса несущего троса и расстояний по вертикали между осями несущего троса и контактного провода в точках крепления простых струн
• 3.3 Расчет и построектирование кривой ветрового отклонения контактного провода в расчетном пролете
• 4. Определение оптимальной стрелы провеса контактного провода в пролете
• 5. Выбор способа прохода контактной подвески под путепроводом
• 5.1 Обоснование расчеты и схемы предполагаемого прохода подвески под путепроводом
• 5.2 Расчеты и схема изменения высот подвешивания контактного провода и несущего троса в зоне путепровода
• Заключение
• Список использованных источников

1. Цель, основное содержание и требования к оформлению курсовой работы

Целью курсовой работы является приобретение навыков по определению параметров контактных подвесок, обеспечивающих надежное взаимодействие элементов системы контактная подвеска-токоприемник и устойчивый токосъем.

При выполнении курсовой работы необходимо:

– усвоить понятия ветроустойчивость и надежность работы контактных подвесок, наилучшее качество токосъема, способы прохода контактных подвесок под искусственным сооружением;

– выполнить расчеты длин пролетов и оптимальной стрелы провеса контактного провода;

– определить параметры контактной подвески в пределах искусственного сооружения;

– определить высоту контактного провода и несущего троса в зоне искусственного сооружения.

2. Исходные данные

3. Определение максимально допускаемой длины пролета, расчет и построение кривой отклонения контактного провода под действием ветра на прямой

токоприемник контактная подвеска

3.1 Определение ветровых нагрузок на контактный провод в двух режимах и максимально допускаемой длины пролета для подвески на прямой

Надежная работа системы контактная подвеска-токоприемник в условиях ветровых воздействий на нее обеспечивается в том случае, если наибольшее отклонение контактного провода от оси токоприемника по горизонтали не превышает максимально допустимого значения (0,5 м на прямой и 0,45 м на кривой). Длина пролета, при которой контактный провод (под действием ветровой нагрузки на подвеску) отклоняется на 0,5 м на прямой или 0, 45 м на кривой, называется максимально допускаемой по условию обеспечения необходимой ветроустойчивости подвески.

Наибольшее ветровое отклонение контактного провода может иметь место в одном из двух режимов: либо в режиме ветра максимальной интенсивности, либо в режиме гололеда с ветром. Тот режим, для которого значение максимально допускаемой длины пролета оказалась меньшим, является более тяжелым по условию обеспечения необходимой ветроустойчивости подвески. Эта меньшая длина пролета принимается в качестве максимально допускаемой, если она не должна быть уменьшена (ограничена) по другим условиям.

Максимально допускаемая длина пролета на прямой в режимах ветра максимальной интенсивности и гололеда с ветром определяется по формуле:

(1)

Значения нормативной ветровой нагрузки на контактный повод в режиме ветра максимальной интенсивности определяется по формуле:

(2)

А в режиме гололеда с ветром по формуле:

(3)

Где:

С_х – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления контактного провода;

V, V_г – нормативная скорость ветра в режимах ветра максимальной интенсивности и гололеда с ветром соответственно, м/с;

Н_к – высота сечения контактного провода, мм;

b – нормативное значение толщины стенки гололеда, мм

Физико-механические характеристики проводов

Полная нагрузка от ветра и гололеда:

Расчет максимально допускаемой длины пролета на прямой в режиме ветра максимальной интенсивности:

Расчет максимально допустимой длины пролета врежиме гололеда с ветром:

Максимально допускаемая длина пролета по условию соблюдения вертикальных габаритов контактного провода для компенсированной подвески приближенно определяется по формуле:

где:

Т -нормальное натяжение несущего троса, даН;

h_ДП – максимально допускаемое перемещение контактного провода вниз от своего нормального положения под действием гололедной нагрузки на провода контактной подвески, м;

g_гп -нагрузка от гололеда на провода контактной подвески, даН/м.

Для данного расчета h_ДП=0,7 м

где g_гп -нагрузка гололеда на несущий трос, даН/м;

n_к – число контактных проводов;

g_гк – нагрузка от гололеда на один контактный провод, даН/м

Нагрузка на несущий трос

(6)

Нагрузка на контактный провод

(7)

где d_i – расчетный диаметр несущего троса, мм

d_ср – средний диаметр контактного провода, мм

В дальнейших расчетах максимально допускаемую длину пролета принимаем 68 м.

3.2 Составление схемы пролета, расчет стрел провеса несущего троса и расстояний по вертикали между осями несущего троса и контактного провода в точках крепления простых струн

Для окончательно принятой максимально допустимой длины пролета составляется его схема, представляющая собой схему расположения проводов и струн в пролете с указанием необходимых размеров.

Определение длины межструновых промежутков

(8)

где с – растояние от оси опоры до первой простой струны на несущем

тросе, м

n – число межструновых промежутков, принимается таким, чтобы

значение С_с было в пределах 6…10 м.

Стрелы провеса несущего троса в точках крепления к нему простых струн и рессорного троса определим, принимая, что контактный провод в пролете распологается беспровесно (f_к=0). Провес несущего троса в середине пролета F, м, определяется с точностью до 3-го знака после запятой по формуле:

(9)

где g_n– равномерно распределенная нагрузка от веса всех проводов контактной подвески, даН/М;

Т – номинальное натяжение несущего троса, даН;

B_рт – расстояние по вертикали от оси несущего троса до оси

рессорного троса на опоре, м;

Н_р – натяжение несущего троса, даН;

f_к – провес контактного провода, м.

Для определения стрелы провеса несущего троса необходимо определить нагрузку от веса всех проводов

где g_н, g_к – равномерно рапределенная нагрузка от собственного веса

(10)

Стрела провеса несущего троса в других точках y_x, м, определяется с точностью до 3-го знака после запятой по формуле

(11)

где х – расстояние от оси опоры 1 до точки, где определяется провес, м (15 м)

Определение расстояния по вертикали между осями несущего троса и контактного провода в точках крепления простых струн определяется по формулам:

; ; ; ; (12)

так как имеем симметричную относительно середины пролета схему расположения струн.

3.3 Расчет и построектирование кривой ветрового отклонения контактного провода в расчетном пролете

Для построения кривой ветрового отклонения контактного провода в пролете сначала определяется отклонение контактного провода в точках закрепления струн b_кх, м, по формуле (с точностью до 3-го знака после запятой)

(13)

где х – расстояние от опоры 1до точки закрепления струны на контактном проводе, м;

а₁, а₂ – зигзаг контактного провода соответственно на опоре 1 и опоре 2, м;

Р_к – нормативная ветровая нагрузка на контактный провод в наиболее тяжелом режиме с точки зрения обеспечения необходимой ветроустойчивости подвески, даН/м;

y_к – изменения прогиба опоры под действием ветровой нагрузки в наиболее тяжелом режиме, м.

Для точки 01 х = а_1, для точки 1 х = с и т. д.

Зигзаги а₁= – 0,3 м и а₂ = +0,3 м принимаются одинаковыми для всех вариантов.

Теперь определим место и значение максимального ветрового отклонения контактного провода от оси токоприемника в пролете.

Расстояние от опоры 1 до места максимального отклонения контактного провода х_{вч max,} м, определяем по выражению

(14)

Определение значения максимального откланения контактного провода от оси токоприемника

(15)

На основании полученных данных строится кривая отклонения контактного провода в расчетном пролете.

Если расстояние от опоры 1 до места максимального отклонения получается больше длины расчетного пролета L_max, то это означает, что в расчетном пролете максимальное отклонение имеет место на опоре 2 и равно .

Вывод: Работа системы контактная сеть токоприемник в данном курсовом проекте может считаться надежной так, как

4. Определение оптимальной стрелы провеса контактного провода в пролете

(16)

где L – расчетная длина пролета, м

С – расстояние от оси опоры до первой струны на несущем тросе, м

так, как в данной формуле не учитывается скорость движения ЭПС (нажатие токоприемника) и изменение эластичности подвески в пролете, то полученное значение оптимальной стрелы провеса контактного провода следует считать приближенным.

5. Выбор способа прохода контактной подвески под путепроводом

5.1 Обоснование расчеты и схемы предполагаемого прохода подвески под путепроводом

Искусственные сооружения (особенно путепроводы, мосты с ездой понизу и тоннели) представляют собой дорогостоящие сооружения, вследствие чего проектируются и сооружаются с учетом минимально допускаемых габаритных расстояний.

К искусственным сооружениям в пределах которых, как правило, приходится изменять конструкцию и габариты контактной подвески, относятся:

– Конструкции, на которых смонтированы трубопроводы, пересекающие железнодорожные пути поверху;

– Пешеходные мосты;

– Автодорожные и железнодорожные путепроводы;

– Железнодорожные мосты с ездой понизу;

– Тоннели.

Согласно действующим нормам вертикальный габарит контактного провода на перегонах и станциях должен быть не менее 5750 мм и не более 6800 мм. При проектировании нормальная высота подвешивания контактного провода принимается равной 6500 мм на перегонах и 6600 мм на станциях.

В этом разделе будем определять способ прохода контактной подвески под путепроводом, ширина которого вдоль пути равна 6 м. В пределах легких искусственных сооружений к которым относятся сигнальные и пешеходные мостики, конструкции трубопроводов, путепроводы, длина которых вдоль пути не более максимального расстояния между струнами (10 м), применяются следующие основные способы прохода контактной подвески:

1. Пропуск контактной подвески насквозь без крепления к пролетному строению искусственного сооружения:

– Без отбойника для несущего троса

– С отбойником для несущего тороса.

2. Пропуск контактной подвески с врезкой в несущий трос изолированной и заземленной штанги, закрепленной на пролетном строении искусственного сооружения:

– Без отбойника для контактного провода;

– С отбойником для контактного провода.

3. Пропуск контактной подвески с разрезкой несущего троса и анкеровкой его с обеих сторон искусственного сооружения на пролетное строение:

– Без отбойника для контактного провода;

– С отбойником для контактного провода

4. Пропуск контактной подвески с использованием искусственного сооружения в качестве опоры и креплением несущего троса к пролетному строению.

При выборе способа прохода подвески следует учитывать, что при компенсированной контактной подвеске необходимо обеспечивать возможность свободного перемещения несущего троса при изменении температуры.

Расчеты по определению способа прохода подвески под путепроводом выполняются в следующем порядке.

5.2 Расчеты и схема изменения высот подвешивания контактного провода и несущего троса в зоне путепровода

Принимаем, что путепровод расположен в середине расчетного пролета длинной L_max. По формуле с учетом установленной оптимальной стрелы провеса контактного провода определяем откорректированное значение стрелы провеса несущего троса в середине пролета F^/.

(17)

где F – стрела провеса несущего троса

К- натяжение контактного провода

Т – натяжение несущего троса

Определяем высоту подвешивания контактного провода на опорах принимая сначала h_{к. min}=5,75 м

(18)

Округляем полученное значение в большую сторону до значения кратного 50 мм.

При стандартном значении конструктивной высоты h₀=2,0 м определяем расстояние А от наивысшего положения несущего троса до низа пролетного строения путепровода, а так же расстояние по вертикали между осями несущего троса и контактного провода в середине пролета S_min.

(19)

где – подъем несущего троса в середине пролета при воздействии на контактный провод силы Р_с в том же месте пролета.

Р_о – статическое нажатие токоприемника, создаваемое за счет подъемных пружин. Считая, что подъем несущего троса в середине пролета примерно равен отжатию контактного провода под действием токоприемника,

В данном случае h_o=1,8 м.

(20)

По полученным значениям определяем расстояние по вертикали между осями несущего троса и контактного провода в середине пролета, S_min..

(21)

Так как при полученном значении А для стандартного значения h_о нельзя осуществить пропуск подвески без отбойников для несущего трос, то уменьшаем конструктивную высоту подвески до h_о=1,3 и рессорный опорный узел заменяем не рессорным.

Полученное значение удовлетворяет условию

Определяем высоту подвешивания несущего троса на опорах 1 и 2.

(22)

В тех случаях, когда высота подвешивания контактного провода и несущего троса на опорах 1 и 2 отличается от нормальной высоты их подвешивания на перегоне, производится изменение высоты их подвешивания в зоне путепровода, при котором обеспечивается плавное изменение траектории точки контакта токоприемника с контактным проводом в этой зоне. Изменение высоты подвешивания несущего троса и контактного провода осуществляется по разным правилам и начинаться это изменение должно не сразу после путепровода, а от опоры 3. Слева и справа от расчетного пролета, расположенного под путепроводом, необходимо иметь по одному пролету с параметрами, идентичными расчетному. Это нужно для того, чтобы токоприемник после снижения вошел в нормальный режим взаимодействия с подвеской при переходе к расчетному пролету. При расчетах изменения высот подвешивания несущего троса и контактного провода принимаем, что все пролеты в зоне путепровода имеют длину, равную установленной ранее максимально допускаемой длине пролета. В том случае, если длина пролета под путепроводом принимается меньше максимально допускаемой, пролет под путепроводом, а также пролеты слева и справа от него принимаются равными этой длине, а остальные пролеты- максимально допускаемой. Расчеты и схема изменения высот выполняются для правой относительно оси путепровода части перегона. В левой части ситуация аналогична.

Основной уклон контактного провода i_оси при проходе от одной высоты его подвешивания к другой не должен превышать 0,004 при скоростях движения ЭПС от 51 км/ч до 120 км/ч и 0,002 при скоростях от 121 км/ч до 160 км/ч. При этом с обеих сторон участка с основным уклоном должны предусматриваться участки с переходным уклоном i_перех, значение которого не должно превышать половины от основного. Участок с основным уклоном, так же как и участки с переходным уклоном, могут состоять как из одного, так и из нескольких пролетов. Под уклоном понимается отношение положительной разности высот подвешивания контактного провода на соседних опорах, м, к длине пролета, м.

Изменение высоты подвешивания несущего троса не регламентируется уклонами и осуществляется в двух-четырех пролетах с соблюдением условия – изменение высоты в каждом пролете не должно превышать стрелы провеса несущего троса, определенной для данного пролета при точках подвеса его, расположенных на одном уровне.

Заземления металлоконструкций. Закрепленных на путепроводе, осуществляется в соответствии с рекомендациями.

Заключение

В данной курсовой работе были произведены расчеты по определению нагрузок на контактную подвеску в зависимости от рода тока, типа контактной подвески, типа токоприемников в различных погодных условиях. Были определены: параметры расчетного пролета, параметры контактной подвески в пределах ИССО, высота контактного провода и несущего троса в зоне ИССО.

В целом рассчитанная контактная подвеска удовлетворяет условию надежного токосъема и обеспечивает бесперебойное питание ЭПС.

Список использованных источников

1. Взаимодействие токоприемников электроподвижного состава с контактной подвеской: Метод. указ. / Сост. Березин Ю. Е., инженер Н.Н. Саенко. – Л.:ЛИИЖТ, 1994. – 28 с.

2. Фрайфельд А.В., Брод Г.Н. Проектирование контактной сети. 3-е изд. – М.: Транспорт, 1991. – 335 с.

3. Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог. МПС РФ – М.: Транспорт, 1994. – 118 с.

4. Единая система конструкторской документации. Обозначения условные графические в схемах. ГОСТ.