/
Текст
К.В.ИВИН
А.Н.ТРОФИМОВ
Г. Г. ЭНГЕЛЬС
городского
НАЗЕМНОГО
ТРАНСПОРТА
К. В. ИВИН, А. Н. ТРОФИМОВ, Г. Г. ЭНГЕЛЬС
ТОКОСЪЕМ
ГОРОДСКОГО
Н АЗЕ МНОГО
ТРАНСПОРТА
Scanned for https://uh.com/getlib
ИЗДАТЕЛЬСТВО ЛИТЕРАТУРЫ ПО СТРОИТЕЛЬСТВУ
Москва 1965г.
УДК 621.336 : 029.113 6
В книге изложены конструкции однорычажных
и многорычажных токосъемников городского назем-
ного электрического транспорта, ловителей для то-
косъемников, а также требования, предъявляемые
к ним. Разобраны статические и динамические ха-
рактеристики токосъемников. Приведены данные по
применению различных конструкций контактных
вставок и материалов для их изготовления и требо-
вания, предъявляемые к вставкам. Разобраны раз-
личные конструкции контактных сетей, вопросы их
эластичности и взаимодействия с токосъемником.
Приведены расчетные формулы. Дается обзор со-
временных конструкций специальных частей кон-
тактной сети.
Книга предназначается для эксплуатационников
и проектировщиков городского электротранспорта
и контактных сетей для него. Она может быть ис-
пользована студентами втузов и техникумов по со-
ответствующей специальности.
За последние годы в городах СССР появились новые кон-
струкции подвижного состава городского пассажирского элект-
рического транспорта. Увеличилась и скорость движения, что
потребовало применить более усовершенствованные конструкции
токосъемников и контактных поднесок.
В эксплуатационных предприятиях накопился большой опыт
по эксплуатации и модернизации токосъемных устройств. Вопро-
сам токосъема всегда уделяется большое внимание, так как ка-
чество его влияет на основные технические характеристики
подвижного состава, особенно это относится к троллейбусному
транспорту. Конструкции контактных сетей совершенствуются
в отношении системы подвески контактных проводов и уст-
ройств специальных частей (стрелок, пересечений, секционных
изоляторов и т. п.).
Конструкция контактных сетей и поддерживающих уст-
ройств влияет на архитектурный облик города и его благоуст-
ройство. При неудачной конструкции контактных сетей над ули-
цами и площадями подвешиваются громоздкие, плохо просмат-
риваемые спецчасти, а из-за малых допустимых скоростей дви-
жения создаются заторы транспорта на улицах и перекрест-
ках. Большое влияние оказывает токосъем и на уровень помех
радиоприему на территории города. От правильного выбора
конструкции токосъемников и системы подвески контактной се-
ти во многом зависят надежность и бесперебойность работы
транспорта.
До настоящего времени отсутствовали в достаточной мере
систематизированные данные в целом по токосъему городского
наземного электрического транспорта, необходимость в кото-
рых очевидна, так как в этой области остается нерешенным
ряд важных проблем и отдельных вопросов.
Авторы ставили перед собой задачу систематизировать раз-
розненный материал по токосъему наземного городского элект-
ротранспорта, ознакомить читателя с новыми конструкциями
3
nHoOiiurrii oiibn отдельных городов по совершенствованию то-
косыми и дать рекомендации, которые могут быть использо-
ваны при дальнейшем развитии городского электротранспорта.
Авторы выражают большую признательность В. Ф. Архипову
за подбор для книги новых материалов по специальным частям
троллейбуса.
Главы 1, 2, 4, 5, 8 и 13 написаны К. В. Ивиным, главы 3, 6
и 7 — А. Н. Трофимовым и главы 9, 10, 11, 12 и 14 — Г. Г. Эн-
гельсом.
Глава первая
КЛАССИФИКАЦИЯ ТОКОСЪЕМНИКОВ
И ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К НИМ
Токосъемник состоит из контактной части, непосредственно
осуществляющей токосъем с контактного провода, подъемного
механизма, создающего нажатие контакта на провод, и при-
вода, предназначенного для опускания токосъемника или при-
ведения его в рабочее положение. По конструктивному исполне-
нию токосъемники можно подразделить в зависимости от того,
на какой системе подвески контактного провода они предназ-
начены работать. Кроме того, токосъемники можно классифи-
цировать по конструктивному выполнению основных частей.
Существуют контактные подвески с различным взаимным
расположением контактного провода и пути. В зависимости от
этого различают токосъемники: центральные (контактный про-
вод расположен над путями), боковые, используемые при кон-
тактной подвеске, расположенной сбоку пути, и рельсовые то-
косъемники, предназначенные для работы по третьему рельсу.
На трамваях и троллейбусах устанавливаются только цент-
ральные токосъемники. Боковые токосъемники используются на
специальных видах промышленного электротранспорта.
Рельсовые токосъемники применяются на вагонах метро-
политена.
Контактная часть токосъемника может быть зафиксирован-
ной на проводе (охватывает провод с трех сторон) или допуска-
ющей перемещение его в плоскости контакта в направлении,
перпендикулярном оси контактного провода.
Токосъемники с зафиксированным на проводе контактом
позволяют подвижному составу отклоняться в сторону от кон-
тактной сети и поэтому применяются на троллейбусах, а также
частично на трамваях. Токосъемники с незафиксированным
контактом эксплуатируются только на рельсовом транспорте
(трамвай, моторовагонные поезда, магистральные электро-
возы).
5
Но подъемному механизму пазличают однарычажныс и мно-
горычажные токосъемники. Однорычажпый подъемный меха-
низм выполняется в виде одного основного наклонного рычага,
который может перемещаться в вертикальной и горизонталь-
ной плоскостях, благодаря шарнирному креплению его нижне-
го конца. В верхней части рычага находится контактная часть.
Рычаг может выполняться либо из трубы переменного сечения
(штанга, токосъемника троллейбуса), либо из нескольких скреп-
ленных* между собой труб, образующих раму (дуговой токо-
съемник трамвая).
Натяжное устройство подъемного механизма создает необхо-
димую силу контактного нажатия. Контактная часть для одно-
рычажного подъемного механизма, выполненного в виде трубы,
имеет зафиксированный контакт. Вследствие этого подъемный
механизм должен компенсировать отклонения подвижного со-
става в сторону от оси контактной сети. Если однорычажный
подъемный механизм выполнен в виде рамы, то он снабжается
контактной частью с незафиксированным контактом и имеет
поворот только в вертикальной плоскости.
Подъемный механизм многорычажных центральных токо-
съемников состоит из нескольких рычагов, выполненных в виде
плоских рам (пантографный токосъемник). Контактная часть
устанавливается на нем с незафиксированным контактом.
Привод токосъемника может быть ручной (мускульный),
используемый на токосъемниках, предназначенных для мало-
мощного подвижного состава, и косвенный (пневматический
или электропривод), применяемый обычно для многорычажных
токосъемников.
Надежный токосъем возможен лишь в том случае, когда
токосъемники удовлетворяют ряду требований.
Во избежание отскакивания токосъемника от контактной
сети во время движения сила контактного нажатия его при по-
степенном изменении высоты контакта должна быть по воз-
можности постоянной. Трение в шарнирах токосъемника необ-
ходимо иметь минимальным* а также соответствующим обра-
зом подбирать конструкцию натяжного приспособления. Для
ограничения величины колебания силы контактного нажатия
динамическая сила, возникающая при резком изменении высоты
контакта, должна быть минимальной. Для этого эквивалентная
масса токосъемника и ускорение при вертикальном перемеще-
нии ее должны быть минимальными (ом. стр. 93).
Многорычажный и однорычажный рамные подъемные ме-
ханизмы должны иметь малую приведенную массу.
Влияние встречного воздуха на величину силы контактного
нажатия при максимальной скорости должно быть минималь-
ным.
Необходимо, чтобы длина контактной части при незафикси-
рованном контакте соответствовала принятому отклонению кон-
6
тактного провода от оси пути и поперечным колебаниям подвиж-
ного состава и токосъемника. Токоведущие части надежно изо-
лируются от кузова. Если кузов, не заземлен, электрическая
изоляция должна состоять не менее чем из трех последова-
тельных ступеней.
Конструкция токосъемника должна быть выполнена так,
чтобы удельный износ контактного провода и контактной встав-
ки был минимальным.
Токоведущие детали рассчитываются на длительные и крат-
ковременные токовые нагрузки, возникающие на данном под-
вижном составе.
К конструкции токосъемника предъявляются также требо-
вания в отношении удобства эксплуатации и ремонта.
Для подвижного состава рельсового транспорта наиболее
полно удовлетворяют всем требованиям мнгорычажные цент-
ральные (пантографные) токосъемники. По сравнению с одно-
рычажными токосъемниками они имеют ряд преимуществ. Ста-
тическая и динамическая характеристики пантографного токо-
съемника более благоприятные, и он может осуществлять на-
дежный токосъем при более высоких скоростях движения и при
больших снимаемых токах. Контактное нажатие у пантографно-
го токосъемника при равных условиях может быть меньше, в
.результате чего удельный износ контактной вставки и провода
при применении этого токосъемника меньше. Воздушная среда
в меньшей степени влияет на контактное нажатие. При переме-
не направления движения не требуется изменять положение
пантографного токосъемника. По этим причинам на современ-
ных трамвайных вагонах, как правило, устанавливаются токо-
съемники пантографного типа.
Из однорычажных токосъемников более надежно работает
одноштанговый с зафиксированным скользящим контактом.
На все троллейбусы, без исключения, устанавливаются только
эти токосъемники. Рамные однорычажные токосъемники по
сравнению со штанговыми имеют худшие характеристики и
применяются только на тихоходных и маломощных трамвайных
вагонах.
Глава вторая
конструкции токосъемников
ЦЕНТРАЛЬНЫХ ОДНОРЫЧАЖНЫХ (ШТАНГОВЫХ)
ДЛЯ ТРОЛЛЕЙБУСОВ
1. ТОКОСЪЕМНИК ТИПА РТ-3
Токосъемниками типа РТ-3 были оборудованы троллейбусы
серий ЯТБ-1 и ЯТБ-2, в настоящее время эти токосъемники эк-
сплуатируются на части модернизированных троллейбусов се-
рий МТБ-82М и МТБ-10.
Технические данные токосъемников РТ-3 и РТ-6Ж
РТ-3 РТ-6Ж
Номинальное напряжение в в......... 550 550
Длительный ток в а..................130* 150*
Высота подъема штанги с контактной
головкой от опорной горизонтальной
плоскости основания токосъемника
в мм:
минимальная рабочая............ 700 700
нормальная „ .............. 2600 2700
максимальная 9 .......... . 3000 3000
максимальная в свободном состоянии 4800 4250
при крайнем нижнем положении
токосъемника..................... 440 0
Допустимая высота подъема головки то-
косъемника над дорожным покрытием
в ле не более.......................7,2 7,2
Нажатие токосъемника на провод при
высоте подвески 5,75 м в кГ .... 12 12
Разность давлений при опускании и подъ-
еме в пределах рабочей высоты в кГ
не более............................ 1 0,5
Длина токосъемника в мм..............5900+ 5900 ±50 или
+50 6400 ±50
♦ В данном случае и в дальнейшем для других конструкций
токосъемников указывается допустимый ток при движении троллей-
буса (или трамвая), когда место контакта непрерывно меняется.
При неподвижном токосъемнике длительного включения большой
нагрузки избегают, иначе может произойти пережог контактного
провода или расплавление контактной вставки (металлической).
8
Допустимое отклонение штанги от оси
контактной сети в град................ 60 60
Максимальное отклонение оси троллей-
буса от контактного провода в ж . . 4,5 4,5
Возможное отклонение штанги от про-
дольной оси в град......................— НО
Вес одного токосъемника в кг .... 85 79
Подъемная часть токосъемника РТ-3 (рис. 1) состоит из
основания /, держателя штанги 2 и штанги 3. Контактная часть
выполнена в виде головки.
Рис. 1. Токосъемник типа РТ-3
Контактная головка мало связана с устройством токосъем-
ника и как одна из наиболее важных его деталей, существенным
образом влияющая на надежность токосъема, подробно рас-
смотрена отдельно в главе третьей.
Основание (рис. 2) монтируется на опорной плите /, в
центре которой вертикально приварен полый штырь 2. Литой
стальной корпус 3 снабжен двумя коническими однорядными
роликовыми подшипниками 4 (№ 7308, ГОСТ 333—59) и 5
(№ 7512, ГОСТ 333—59), обеспечивающими поворот корпуса
вокруг вертикальной оси. На корпусе имеются два прилива 6
с горизонтальной осью 7, закрепленной разводным штифтом
8. На этой оси может свободно поворачиваться держатель штан-
ги 9.
Корпус штанги, вращаясь относительно вертикального шты-
ря, а держатель ее — относительно горизонтальной оси, дают
возможность компенсировать всякое отклонение оси троллейбу-
9
га от контактного проводи. Корпус крепится на штыре шайбой 10
и корончатой гайкой 11. Сверху корпус saKpbiBaeTqn штампо-
ванным колпаком 12. Между колпаком и корпусом проложено
резиновое уплотняющее кольцо 13 толщиной 2 мм. Нижняя
часть корпуса уплотняется специальной шайбой 14, штампо-
ванной из листовой стали толщиной 2 мм, препятствующей вы-
теканию смазки.
8 7 8 6 !6
В двух приливах 15 закреплены шплинтами 16 оси 17. За
концы этих осей, расположенных между приливом и корпусом,
а также за серьги 18 крепятся натяжные пружины 19. В верх-
ней части корпуса скобой 20 прикреплен резиновый буфер 21.
предназначенный для ограничения высоты подъема штанги и
смягчения удара шарнирной головки о корпус основания в слу-
чае схода токосъемника с контактного провода.
Держатель штанги показан на рис. 3. Штанга токосъемни-
ка 1 заходит в трубу (с прорезью) 2 держателя на глубину
470 мм и крепится в ней стяжным хомутом 3, приваренным к
трубе, и болтом 4. В нижней части труба расточена под тугую
посадку шарнирной головки 5 и скреплена с ней дополнительно
болтом 6. При помощи шарнирной головки держатель штанги
крепится на горизонтальной оси основания токосъемника. К вы-
ступу 7 шарнирной головки прикреплена фибровая накладка 3,
ю
предназначенная для упора в резиновый буфер, укрепленный
на корпусе основания.
Между фибровой накладкой и выступом шарнирной голов-
ки размещаются регулировочные стальные пластины толщиной
no 1 мм. Количеством прокладок регулируется высота подъема
головки свободного токосъемника, которая не должна превы-
шать 7,2 м над уровнем дорожного покрытия, во избежание по-
вреждения осветительных и иных проводов, расположенных над
контактной сетью.
Рис. 3. Держатель штанги токосъемника типа РТ-3
Через отверстие шарнирной головки выпущен наружу про-
вод 9 марки ПС-3000 (ГОСТ 6598—53) сечением 35 мм2 (об-
щая длина провода 7 м). На провод (у выхода) надет резино-
вый шланг 10 диаметром 20/31 мм, предохраняющий провод от
механических повреждений. На держателе штанги размещено
натяжное приспособление, состоящее из коромысла //, натяж-
ной вилки 12 с валиком 13, опорной пяты 14 и гаек 15. К коро-
мыслу крепятся прицепами шесть натяжных пружин 16. Креп-
ление их к коромыслу, поворачивающемуся на валике натяж-
ной вилйи, дает возможность уравнять натяжение пружин пра-
вого и левого плеча коромысла.
Техническая характеристика натяжных пружин
РТ-3 РТ-6Ж
Диаметр проволоки в мм................. 10 14 ±0,5
Наружный диаметр пружины в мм ... 48 59 ±1
Длина проволоки в мм ................ 4720 4560
И
Число рабочих витков................... 37 28 ±1
Полное число витков.................. 38,5 31 ±1
Свободная длина пружины в мм . . . . 495 ±3 495±20
Длина пружины в мм при нагрузке в кГ:
250 ..................................538-554 -
400-..............................568-584 —
500 ±20 ............................ — 530
550 ..............................598—614 —
1210±50 ............................ — 578
^Максимальное допустимое напряжение
в кГ/см? . . .........................5300 5040
Вес пружины в кг ..................... 2,9 5,5
Нажатие контактной головки токосъемника на провод уста-
навливается в пределах 12=1=0,1 кГ на высоте 5,75 м от уровня
дороги при неподвижном токосъемнике.
Регулирование давления осуществляется гайками 15 (см.
рис. 3). Упором для натяжной вилки служит хомут 3 держате-
ля. Усилие от вилки 12 передается на хомут через цилиндри-
ческий выступ опорной пяты 14, входящий в овальную впадину
на хомуте. Опорная пята с цилиндрическим выступом дает
возможность натяжному приспособлению беспрепятственно из-
менять свое положение относительно держателя штанги во
время работы токосъемника.
Штанга (рис. 4) изготовляется в виде четырехступенчатой
бесшовной трубы из конструкционной легированной стали мар-
Рис. 4. Штанга токосъемников типов РТ-3 и РТ-6Ж (для РТ-3: А=2575 мм,
Б = 5575 мм\ для РТ-6 с короткой штангой: А=1775 мм, Б=4775 мм-, для
РТ-6 с длинной штангой: А=2275 мм-, Б=5275 мм. В состоянии поставки:
А=3100 мм, Б = 6100±50 лл<|)
ки ЗОХГСА (ГОСТ 4543—61). Механические свойства стали
должны быть следующими: предел прочности не менее
НО кГ1мм2, предел текучести не менее 85 кГ/лии2, удлинение не
менее 10%, сужение 45%, ударная вязкость 5 кГм1см2, твер-
дость отожженной или отпущенной стали не более 229 Не. Мак-
симальное допустимое напряжение 2250 кГ1см2.
Основные размеры штанги приведены в табл. 1.
12
Основные размеры штанги
Таблица 1
Ступень Наружный диаметр трубы в мм Толщина стенки в мм Длина ступени при поступ- лении с завода в мм
1 (верхняя) 25,5 3,5±0,25 1000
2 35±0,5 3,4±0,25 1000
3 44±0,5 3,3±0,25 1000
4 51±0,5 3,2±0,25 3100
Переход от одного диаметра трубы к другому выполнен
плавно (радиус 150 мм). На верхнем конце штанги нарезана
резьба 2М24, предназначенная для крепления изолятора кон-
тактной головки.
Штанга работает как рессора, поэтому сечение ее прибли-
жается к телу равного сопротивления.
Прогиб штанги может быть определен по формуле
р / /3 ,3 /3 ,3 13 13 13 \
£ [ Ч ~~ *2 . *2 ~~ l3 . Z3~M z4 I
' ~ ЗЕ \ Л Z2 h Г Ц /
где Р—сила, приложенная к контактной го-
ловке, в яГ;
Л, 4» ^з» Ъ— расстояния от верхнего конца штанги
до нижней части соответствующей сту-
пени (/]—длина штанги от верхнего
торца до заделки ее в штангодержате-
ле). в см;
Л, 4» Л» Л— моменты инерции соответствующих
ступеней штанги в см*;
Е—модуль упругости стали, принимаемый
равным 2 100 000 кГ1см2.
Ступенчатое выполнение штанги дает возможность также
максимально снизить эквивалентную массу токосъемника.
Длина токосъемника (от центра качения обоймы головки до
оси вращения держателя штанги), равная 5900±50 мм, дает
возможность отклоняться троллейбусу в сторону от контактной
сети на расстояние до 4,5 м.
Токосъемники РТ-3 выпускались с прямыми штангами, что
затрудняло прохождение троллейбусов лод искусственными со-
оружениями, где высота подвески контактного провода может
снижаться до 3,8 м. Для улучшения условий проезда троллей-
бусов верхний конец штанги теперь предварительно выгибает-
ся вверх на 350 мм. Предварительный выгиб штанги осуществ-
ляется по шаблону с соблюдением радиусов изгиба, указанных
на рис: 4.
Как показали замеры, из-за недостатка смазки оси шарнир-
ной головки держателя штанги происходят значительные поте-
ри на трение, приводящие к большим колебаниям контактного
нажатия при опускании и подъеме уровня контактного провода.
13
Эти колебания нажатия, доходящие до 9 кГ на одной высоте,
приводят к недостаточной устойчивости токосъемника на кон-
тактной сети, вызывают повышенный износ контактной вставки
и провода на снижающихся участках сети и служат причиной
плохого контакта с образованием интенсивных искрений на
участках с уклоном провода вверх по движению.
После установки масленки в шарнире и регулярной смазки
его колебания нажатия снизились до 1—2 кГ. Масленки уста-
новлены также на корпусах оснований для улучшения смазки
конических подшипников. Было улучшено качество электриче-
ской изоляции токосъемника путем замены фибровых деталей
более влагостойкими.
2. ТОКОСЪЕМНИК ТИПА РТ-6Ж
С 1938 г. заводом «Динамо» имени С. М. Кирова выпуска-
ются токосъемники типа РТ-6, которые с некоторой модерниза-
цией (главным образом контактной головки) устанавливались
на троллейбусах ЯТБ-3, ЯТБ-4, ЯТБ-4А, МТБ-82Д, ТБЭ-С,
ТС-1, ТС-2, ЗИУ-5 и ЗИУ-7.
Токосъемник типа РТ-6Ж (рис. 5) имеет ряд конструктив-
ных преимуществ по сравнению с токосъемником РТ-3; в нем
снижены потери на трение в шарнирах на 13%, уменьшен вес,
усилена электроизоляция путем введения третьей ступени изоля-
ции, вывод штангового провода в отличие от токосъемника РТ-3
осуществлен у центра поворота основания, что предохраняет
изоляцию провода от перетирания, ограничитель подъема штан-
ги токосъемника имеет более удачную конструкцию в виде ре-
гулируемого пружинного буфера. В результате более совершен-
ной конструкции токосъемника удалось повысить надежность
контакта с проводами сети и увеличить скорость движения трол-
лейбусов до 65 км!ч.
Токосъемник состоит из подъемного механизма в виде: ос-
нования /, держателя 2 и штанги 3, на верхнем конце которой
находится контактная часть — головка 4.
Основание токосъемника (рис. 6) выполнено в виде сталь-
ной (марка 25Л-1, ГОСТ 977—58) литой опоры 1 со штырем,
служащим осью вращения стального корпуса 2, в котором име-
ются приливы для крепления держателя штанги и натяжного
устройства. Корпус вращается на двух конических одноряд-
ных роликоподшипниках 3 (№ 7512, ГОСТ 333—59) и 4
(№ 7308, ГОСТ 333—59).
Корпус крепится на штыре при помощи нажимной
гайки 5. Угол поворота корпуса, составляющий 110° в обе сторо-
ны от продольной оси, ограничивается выступом 6 на корпусе и
приливом 7 на опорной плите. Сверху корпус закрывается
крышкой 8 с полотняной прокладкой 9, а снизу — стальной
шайбой 10,
14
А-А
Рис. 6. Основание токосъемника типа РТ-6Ж с держателем
штанги
Вращение вилки 11 держателя штанги осуществляется отно-
сительно оси 12, закрепленной неподвижно на корпусе винтом
13. В отличие от токосъемника РТ-3 вилка держателя штанги
вращается не в подшипниках трения скольжения, а на двух
радиальных сферических двухрядных шарикоподшипниках 14
(№ 1605, ГОСТ 5720—51). Подшипники закрываются крыш-
ками 15.
В вилке запрессована бесшовная труба 16, изготовленная
из хромо-кремнемарганцевой стали марки ЗОХГСА (ГОСТ
4543—61). Конец вилки, имеющей прорезь, стягивается двумя
болтами 17, проходящими через тело трубы. Верхний конец
трубы запрессован в стальной держатель 18. Через тело дер-
жателя и трубы проходит валик 19, к концам которого крепят-
ся прицепы двух натяжных пружин 20, регулируемых тягами
21 с правой и левой резьбами. Верхний конец каждой тяги
ввернут в стальную пробку 22, удерживаемую пружиной, а
нижний конец тяги ввернут в корпус шарнира 23.
Контргайка 24 предохраняет тягу от самоотвертывания.
Натяжные пружины изготовляются из кремнистой стали
марки 60С2 (ГОСТ 2052—53).
В шарнирах пружин смонтированы радиальные сфериче-
ские двухрядные шарикоподшипники 25 (№ 1605, ГОСТ
5720—51). Подшипники напрессованы на неподвижную ось 26,
закреплены гайкой 27 и закрыты крышкой 28.
Смягчение удара и ограничение высоты подъема токосъем-
ника, соскочившего с контактного провода, осуществляется
пружинным амортизатором, состоящим из вилки 29, укреплен-
ной валиком 30 на корпусе основания. Цилиндрический конец
вилки перемещается при изменении угла подъема токосъемни-
ка в отверстии выступа 31, расположенного в верхней части
вилки держателя штанги. На вилку амортизатора навинчивает-
ся регулировочная гайка 32, упирающаяся в цилиндрическую
пружину 33. Между торцом пружины и выступом находится
сферическая шайба 34. При сходе контактной головки с прово-
да выступ 31 упирается через сферическую шайбу в пружину,
ограничивая этим высоту подъема и смягчая удар. Максималь-
ная высота подъема контактной головки над уровнем дороги в
7,2 м устанавливается гайкой 32. Высота подъема токосъемни-
ка ограничивается с целью предотвращения повреждений ос-
ветительных и иных проводов, расположенных над контактной
сетью.
Штанга токосъемника выполняется из той же заготовки
трубы, как и штанга токосъемника РТ-3.
Отличие состоит только в том, что нижнее колено короче на
800 мм, чем у штанги токосъемника РТ-3. Общая длина штан-
ги (короткой) составляет 4775 мм, а токосъемника в сборе —
5900 ±50 мм.
Для компенсации прогиба штанга выгнута кверху на
2 Зак. 1005 17
350 мм, однако это приводит к образованию крутящего момен-
та, поэтому крепление штанги в штангодержателе должно быть
выполнено не только с учетом действия сил, направленных
вдоль ее оси и стремящихся вырвать штангу из держателя
(при зацеплении контактной головки за сеть), но и крутящего
момента, стремящегося ее повернуть относительно продольной
оси.
При нагрузке 20 кГ, приложенной к концу штанги, закреп-
ленной в сечении ЕЕ (см. рис. 4), он должен прогнуться на
величину не более 400 мм. После снятия нагрузки остаточной
деформации быть не должно.
На нижнем конце штанги имеется бакелитовый изолятор
35 (см. рис. 12,6). Крепление штанги в держателе осуществ-
ляется двумя болтами 36, стягивающими разрезную часть дер-
жателя. От проникновения влаги в изолятор предохраняют ре-
зиновое уплотнение 37, находящееся в прорези держателя, и
резиновый изолятор 38.
Внутри штанги проходит токоведущий провод 39 марки
ПС-ЗС00 (ГОСТ 6598—53) сечением 35 мм2 и длиной 7,2 м.
Верхний конец провода кабельным наконечником соединен
с контактной втулкой головки, а нижний выходит из держате-
ля, крепится скобой 40 к крышке основания и присоединяется
к радиореактору. На штанговый провод, выходящий из держа-
теля, надет резиновый шланг 41 диаметром 19/29 мм, предохра-
няющий его от повреждений.
В последнее время длина штанг токосъемников была уве-
личена на 500 мм (общая длина токосъемника 6400±50 мм).
Это дало возможность улучшить маневренность троллейбу-
сов, а также значительно уменьшить загрязнение угольной
пылью заднего борта кузова. В связи с увеличением длины
штанг токосъемников на троллейбусах применяются съемные
крышевые лестницы со специальной подножкой, позволяющей
удобно осматривать головки токосъемников на линии. Осмотр
контактных головок с поверхности земли не допускается по ус-
ловиям техники безопасности.
Большой практический интерес представляют штанги токо-
съемника, выполненные из стеклопластика. Конструкция штанг
разработана в 1963 г. Научно-исследовательским институтом
пластмасс. В процессе успешных эксплуатационных испытаний
штанг из стеклопластика, проведенных в Москве, выявлены
ценные качества их, положительно влияющие на работу под-
вижного состава и контактной сети. Уменьшено динамическое
воздействие токосъемника на контактную сеть, вследствие
уменьшения его эквивалентной массы.
Меньшая жесткость штанги из стеклопластика также обе-
спечивает лучший контакт головки токосъемника с контактным
проводом. Это обстоятельство приводит к снижению помех ра-
диоприему. Появляется возможность уменьшить норму нажа-
18
тия контактной головки на провод до 9,5 кГ, не нарушая устой-
чивости токосъемника на сети.
Все это увеличивает срок службы контактных вставок, де-
талей головки токосъемника, провода и специальных частей
контактной сети.
Штанга из стеклопластика является хорошим диэлектри-
ком: ухудшения качества электроизоляции токосъемника, осо-
бенно в сырую погоду, не происходит. Исключаются явления
пережога и оплавления контактных проводов, а также пережо-
га штанг, часто наблюдаемых, вследствие замыкания проводов
металлической штангой при сходе головки с сети. Отпадает на-
добность в изоляторах контактной головки и штангодержателя
(бакелитовых и резиновых) Л Как показали испытания, в ре-
зультате меньшей кинетической энергии, развиваемой соско-
чившем с провода токосъемником, сокращаются случаи обры-
вов тронов контактной сети при ударе по ним штангой или го-
ловкой. ^Штанги из стеклопластика уменьшают шум в пасса-
жирском помещении, возникающий от работы токосъемников.
Штанга составлена из четырех секций (рис. 7). Вес ее
13 кг; стальная штанга с изоляторами весит 17 кг. Секции из-
готовляются на оправках, устанавливаемых в центрах токарно-
го станка.
Стеклонаполнитель состоит из перемежающихся слоев стек-
ложгута, наматываемого в радиальном направлении, и кордной
стеклоткани, укладываемой основой вдоль оси оправки. Свя-
зующим служит специальный компаунд. Полимеризация свя-
зующего происходит в специальной камере с воздушным обо-
гревом до температуры 180°С. Контроль за температурой и ре-
гулировка ее осуществляются автоматически. Режим полиме-
ризации (подъем температуры, выдержка и охлаждение по спе-
циальному графику) длится в общей сложности 24 ч. Изделие,
остывшее до температуры 45°С и ниже, снимается с оправки
гидравлическим съемником, имеющим максимальное тяговое
усилие 10 т. Сборка секций, обработанных на токарном станке
в посадочных местах, ведется с применением компаунда в сме-
си с отвердителем, позволяющим получить отвержение его при
температуре не меньше 20°С. Секции впрессовываются одна в
другую на глубину 150 мм при помощи гидравлического при-
способления, развивающего усилие до 5 т.
Качество изготовленной штанги контролируется на стенде
по величине ее прогиба под действием нагрузки и по прочности
на растяжение. Растягивающее усилие (200 кГ) прикладывает-
ся постепенно и выдерживается в течение 1 ч. В процессе изго-
товления секции должны соблюдаться требования техники без-
опасности, обязательные при изготовлении и обработке стекло-
пластиков.
Дополнительным преимуществом штанги, изготовленной из
стеклопластика, является возможность ее ремонта в случае по-
2*
19
5405
Рис. 7. Штанга токосъемника типа РТ-6Ж, выполненная из стеклопластика
б 3 2 4 5 1
Рис. б. Ограничитель уровня опускания штанги токосъемника с пружиной
вреждения. Поврежденная деталь высверливается, и вместо
нее устанавливается указанным выше способом- новая деталь.
Применению стеклопластика для изготовления штанг токо-
съемников, несомненно, принадлежит большое будущее.
Привод токосъемника ручной при помощи пенькового или
хлопчатобумажного канатика, закрепленного к кольцу, сколь-
зящему вдоль штанги.
Ограничители уровня
опускания штанги токосъемника
При сходе токосъемника с контактного провода штанга,
ударившись о контактную сеть, может отскочить вниз и кон-
тактной головкой ранить пешеходов. Чтобы этого не произош-
ло, устанавливаются приспособления, ограничивающие опуска-
ние токосъемника.
На рис. 8 показан ограничитель опускания штанги, установ-
ленный на пружинном амортизаторе. Для этого вилка 1 амор-
тизатора усилена и удлинена. На правый конец хвостовика
Рис. 9. Ограничитель уровня опускания штанги токосъемника в виде рамки
(правый)
вилки надета спиральная пружина 2 со сферической шайбой 3
(левая часть амортизатора остается без изменений). Уровень
опускания штанги ограничивается за счет того, что выступ 6
держателя штанги при опускании токосъемника упирается в
пружину 2. Регулировку ограничителя производят с помощью
гаек 4 и 5. При угле между вертикалью и осью держателя
штанги, равном 95°, пружина ограничителя должна быть пол-
ностью выключенной (сжатой).
21
На ленинградских троллейбусах устанавливаются (на по-
стаменте) ограничители в виде трех рамок, сваренных из угло-
вого железа размером 40X40 мм.
Ограничитель (боковой) для правого токосъемника изобра-
жен на рис. 9. Конструкция левого ограничителя является зер-
кальным отображением правого. Длина средней полки 800 мм.
Высота опускания токосъемника ограничивается верхней
полкой;, рамки, в которую он упирается при опускании.
3. ТОКОСЪЕМНИК ТИПА ЗРВ
На чехословацких троллейбусах типа Тр-8 установлены
токосъемники типа ЗРВ со следующей технической характери-
стикой:
Номинальное напряжение в в.................. 600
Максимальная величина тока в а.............. 400
Рабочий ход в мм............................ 2400
Среднее давление на контактный провод в кГ . .8,5±0,5
Вес одного токосъемника в кг................82,5
Подъемный механизм токосъемника ЗРВ состоит из основа-
ния, натяжного устройства, гидравлического амортизатора и
штанги. Подъемный механизм объединен с контактной частью,
Рис. 10. Токосъемник типа ЗРВ
представляющей собой скользящую головку. Привод токосъем-
ника — ручной.
Основание токосъемника (рис. 10) состоит из опорной пли-
ты 1 со штырем и корпуса 2, вращающегося на двух ролико-
подшипниках 3. К верхнему приливу корпуса прикреплены на
22
оси 4 гидравлический амортизатор 5 и две натяжные пружи-
ны 6, а нижний прилив корпуса служит шарниром для штан-
ги 7.
Гидравлический амортизатор отлит из легкого металла,
снабжен втулкой 3, поршнем 9 с кожаной манжетой 10. Шток
поршня 11 уплотнен резиновым сальциком 12. Амортизатор за-
полнен низкоплавким маслом. К контактной головке, изолиро-
ванной от штанги, присоединен провод с резиновой изоляцией,
проложенный внутри штанги. Нижний конец 13 провода присо-
единен к токосъемному кольцу 14, с которого ток поступает в
схему троллейбуса через тетку.
Нажатие на контактный провод регулируется тягами натяж-
ных пружин. Минимальное нажатие токосъемника на контакт-
ный провод 6 кГ, максимальное 10 кГ.
Основание токосъемника крепится к постаменту на четырех
фарфоровых изоляторах. Около оснований расположена фара,
дающая возможность обслуживать токосъемники в ночное
время.
Для предупреждения аварий на троллейбусе установлены
два пружинных штангоуловителя, связанных со штангами пень-
ковыми канатиками.
В опущенном состоянии штанги токосъемников заводятся
водителем под крюки лиры.
Токосъемники дают возможность троллейбусу отклоняться
в сторону от оси контактной сети на расстояние до 4,5 м.
Эксплуатация токосъемников типов РТ-6Ж и ЗРВ показала,
что последние имеют несколько худшие динамические характе-
ристики.
4. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ИЗОЛЯЦИЯ
ТОКОСЪЕМНИКОВ ТРОЛЛЕЙБУСА
Троллейбус может безопасно эксплуатироваться лишь в том
случае, если качество электроизоляции, применяемой в тяго-
вом оборудовании, удовлетворяет требованиям в отношении
электрической прочности, влагостойкости, дугостойкости, на-
гревостойкости и механической пррчности.
При нарушении изоляции высоковольтного оборудования по
отношению к кузову на нем возникает значительный потенци-
ал, опасный для пассажира. Электрический потенциал возника-
ет на кузове троллейбуса чаще всего из-за нарушения электро-
изоляции высоковольтного оборудования, расположенного вне
кузова, где она подвергается непосредственному воздействию
атмосферной влаги и загрязняется.
Изоляция токосъемника троллейбуса находится в особенно
неблагоприятных условиях работы, постоянно подвергается за-
грязнению продуктами износа контактных вставок, смешанны-
ми с влагой, и находится под значительной механической на-
23
грузкой, возникающей в процессе работы токосъемника и при
сходе его с контактных проводов. В качестве основной изоля-
ции токосъемника (в основании) применяют глазурованный
фарфор, наиболее полно удовлетворяющий предъявляемым тре-
бованиям, которые сводятся в основном к следующим:
1) диэлектрическая прочность изоляторов должна соответ-
ствовать номинальному напряжению 550 в (ГОСТ 6962—54) и
кратковременному превышению напряжения до 32% (ГОСТ
2582—50).
Необходимо иметь в виду, что на электрическую изоляцию
токосъемников могут воздействовать коммутационные перена-
пряжения импульсного характера с длительностью импульса
до 3 м * сек, которые, как показали измерения, проведенные
Академией коммунального хозяйства, достигают 2200 в на ши-
пах тяговой подстанции и соседних фидерах во время отключе-
ния короткого замыкания линейным автоматическим выключа-
телем. Имеют место и периодически возникающие импульсы
коммутационных перенапряжений (несколько меньшие по ам-
плитуде), связанные с работой тяговой аппаратуры;
2) изоляторы должны обладать достаточной механической
прочностью, не разрушаться при тряске и вибрации, наблюда-
емых в процессе эксплуатации, а также при возможных ударах
токосъемника о контактную сеть или заклинивании контактной
головки и срыве ее со штанги во время схода с контактного
провода (осевое усилие при стягивании контактной втулки с
изолятора головки достигает 800 кГ)\
3) влагостойкость изоляторов должна быть такова, чтобы
после пребывания в гидростате в течение 24 ч с относительной
влажностью 95±3% при температуре 20±5°С величина сопро-
тивления их не уменьшилась ниже нормы, установленной для
токосъемника;
4) изоляционные и механические свойства не должны ме-
няться в диапазоне температур от минус 50 до плюс 40°С
(ГОСТ 9219—59);
5) поверхность изоляции должна быть гладкой и иметь хо-
роший доступ для очистки в процессе эксплуатации.
1 У токосъемников предусматривается усиленная электроизо-
ляция, так как возможно значительное ухудшение поверхности
изоляторов из-за оседания пыли, смачивания дождем и покры-
тия гололедом, а также и вследствие того, что токосъемники
относятся к аппаратуре, не защищенной предохранителями или
автоматическим выключателем от коротких замыканий. V Для
улучшения качества изоляционной поверхности прессованные
изоляторы покрываются эмалью или лаком. Изоляционные по-
верхности целесообразно выполнять по возможности вертикаль-
ными, так как на горизонтальных поверхностях в большем ко-
личестве оседают пыль и влага, способствующие возникнове-
нию поверхностного разряда.
24
Выбор расстояний по поверхности изоляции может произво-
диться по опытным данным завода «Динамо» имени С. М. Ки-
рова. Рекомендуются кривые» в которых даны минимально до-
пустимые расстояния по поверхности» в зависимости от напря-
жения между деталями и условий работы аппарата (рис. 11).
Кривая 1. Минимальные расстояния по воздуху в простран-
стве, закрытом от попадания влаги и грязи и полностью изоли-
рованном от влияния электрической дуги, т. е. от контактов,
разрывающих главные или вспомогательные цепи.
Минимальное расстояние, мы
Рис. 11. Минимально допустимые расстояния по поверхности изоля-
ции в зависимости от напряжения между деталями и условий экс-
плуатации
При увеличении масштаба расстояний в 4 раза кривая мо-
жет быть использована для определения расстояний по верти-
кальной поверхности резиновых шлангов и проводов с влаго-
упорной изоляцией, находящихся в закрытом помещении.
Кривая 2. Минимальные расстояния по вертикальной по-
верхности изоляции для деталей аппаратов цепей управления и
вспомогательных машин, защищенных от коротких замыканий
и изолированных от влаги, грязи и от действия электрической
дуги. При увеличении масштаба расстояний в 4 раза кривая
может быть применена для определения размера горизонталь-
ных поверхностей, резиновых шлангов и проводов с влагоупор-
ной изоляцией, находящейся в закрытом помещении.
При увеличении масштаба расстояний в 10 раз кривая ис-
пользуется для определения размеров вертикальных поверх-
ностей резиновых шлангов и проводов с влагоупорной изоля-
цией, находящихся на открытом воздухе. Для троллейбусов
минимальные цифры расстояний увеличиваются в 1,5 раза.
Кривая 3. Минимальные расстояния по горизонтальной по-
верхности для условий кривой 2. При увеличении масштаба
3 Зак. 1005
25
расстояний в 10 раз по кривой определяются размеры горизон-
тальных поверхностей резиновых шлангов и проводов с влаго-
упорной изоляцией, находящихся на открытом воздухе. Для
троллейбуса минимальные расстояния увеличиваются в
1,5 раза.
Кривая 4. Минимальные расстояния по вертикальной по-
верхности изоляции для деталей аппаратов, изолированных от
влаги,ч пыли, действия ду*и и для силовых цепей, защищенных
от коротких замыканий.
Кривая 5. А. Минимальные расстояния по вертикальной по-
верхности изоляции, закрытой от влаги и пыли, находящейся
вблизи дуги; для силовых цепей, защищенных от коротких за-
мыканий.
Б. Минимальные расстояния по горизонтальной поверхности
изоляции в условиях кривой 4.
Кривая 6. А. Минимальные расстояния по вертикальной по-
верхности изоляции, закрытые от влаги и пыли, находящиеся
вблизи дуги; предназначенные для аппаратов защиты, разры-
вающих силовую цепь.
Б. Минимальные расстояния по горизонтальной поверх-
ности изоляции в условиях кривой 5, пункт А.
Кривая 7 Минимальные расстояния по горизонтальной по-
верхности изоляции для условий кривой 6, пункт А.
Свойства основных электроизоляционных материалов, при-
меняемых в токосъемниках троллейбуса, указаны в табл. 2.
Токоведущие детали токосъемников изолированы от кузова не-
сколькими последовательными ступенями изоляции.
^Токосъемник типа РТ-6Ж имеет три последовательные сту-
пени изоляции: контактная головка изолируется от штанги,
штанга — от штангодержателя и основание токосъемника — от
плиты постамента, укрепленного на каркасе троллейбуса. V
Токосъемники более ранней конструкции, типа РТ-3, имеют
только две ступени изоляции; ступень изоляции между штан-
гой и штангодержателем отсутствует.
Основной ступенью является электроизоляция основания то-
косъемника от корпуса троллейбуса.
Основание каждого токосъемника смонтировано на четырех
изоляторах (рис. 12,а), состоящих из двух фарфоровых (ГОСТ
2634—44) изоляторов /, типа 8ТД.720.037, работающих на сжа-
тие, изодинокарболитовой втулки 2 и электронитовых
(ГТУ.МХП 3485—58) шайб 3, 4, 5 и 6. Основание токосъемни-
ка 7 опирается на верхние фарфоровые изоляторы, а плита по-
стамента 8 располагается между верхним и нижним фарфоро-
выми изоляторами. При таком расположении изоляторы рабо-
тают только на сжатие. Крепление основания токосъемника к
постаменту осуществляется четырьмя болтами 9 размером М
16Х 150 мм.
Штанга токосъемника изолирована от держателя (только у
26
токоприемника типа РТ-6Ж) бакелитовым изолятором, конст-
рукция которого указана на рис. 12,6. Изолятор состоит из ба-
келитовой трубы 1, втулки 2, отпрессованной из волокнита ВЛ-1
Рис. 12. Изоляторы токосъемников типов РТ-3 и РТ-6Ж
а — изолятор оснований токосъемников тигов РТ-3 и РТ-6Ж; б — изолятор
штанги токосъемника типа РТ-6Ж; в — изолятор головки токосъемников типа
РТ-3 и РТ-6Ж
(ГОСТ 5689—60), и изолятора 3, изготовленного ‘ из электро-
изоляционной резиновой смеси СУ-156. С целью надежного
крепления штанги в штангодержателе бакелитовая труба из-
готовляется с соблюдением допусков по наружному и внутрен-
нему диаметрам соответственно 58±0,2 и 51 lo.’l мм. С этой
3*’
27
g ’’ Таблица 2
Основные физико-механические и электрические свойства изоляционных материалов, применяемых в токосъемниках
№ п/п Свойства Фарфор глазу- рованный Фибра Пластмасса из порошка К-18-2 П ластмасса из порошка К-21-22 Волокнит резольный Бакелит на ос- нове бумаги, пропитанной резольной смолой Элейтронит листовой Резина
1 Плотность в Г/см* . . . 2,3—2,5 1,2-1,45 1,4 1,4 1,35—1,45 1,3—1,4 1,8-1,9 1,3-1,8
2 Водопоглощаемость за 24 ч в % 0 20—60 0,3 0,25 0,4 1-1,3 1,0 0,01
3 Удельная ударная вяз- кость в кГсм',см2 . . . 1,8—2,3 4,0 4,0 6,5—9,0 5,0—25 Не менее 10
4 Прочность на изгиб в 1000 Не менее Не менее Не менее 700-900 Не менее —
5 кГ/см2 Прочность на разрыв в кГ/см2 600—1000 300—500 Вдоль воло- кон 600—900 Поперек во- локон 500 Не менее 300 500 Не менее 300 500 Не менее 300 460—560 350 Вдоль листа толщиной до Не менее 40
6 Прочность на сжатие в 500—700 Перпендику- Не менее Не менее Не менее В аксиаль- 1 мм 1,4
7 кГ/см2 Электрическая прочность в кв /мм 4500—5500 12—20 лярно по- верхности листа 2500 После суш- ки 2—7 1400 Не менее 10 1400 Не менее 13 1200 $0 Не менее 2 ном направлении 14и0—2250 10-15 Не менее 3,5 10—15
8 Поверхностное сопротив- ление в ом При относи- тельной Не менее 10* Не менее 10» Не менее 8-1012 Не менее 10’ 1010—Юи 1012
9 Удельное объемное соп- ротивление в ом •см . . влажности 40% 2* 1G12, при относи- тельной влажности 100% 16* 1014—101® Не менее 10* Не менее 10» Не менее 5*10ia Не менее 10’ .11011—101* 101» 1013—1014
же целью сопрягаемые поверхности бакелитовой трубы покры-
ваются глифталевой эмалью ГФ-92-ХК (ГОСТ 9151—59) перед
посадкой штанги и штангодержателя.
Для того чтобы бакелитовая труба не препятствовала креп-
лению штанги в штангодержателе, в трубе сделана продольная
прорезь. Бакелитовый изолятор должен выступать из держате-
ля на 50 мм.
Предохранение бакелитового изолятора от влаги осуществ-
лено резиновым изолятором 3, торцы которого плотно сжаты
стяжными хомутами 4, и резиновой прокладкой 5, размещае-
мой в прорези штангодержателя. У нового изолятора сопро-
тивление изоляции после высыхания эмали должно быть не ме-
нее 50 Мгом, испытательное напряжение 1000 в переменного
тока; в процессе эксплуатации сопротивление изоляции может
снизиться до 5 Мгом. Изолятор головки токосъемника
(рис. 12,в) состоит из стальной втулки /, опрессованной бу-
мажно-бакелитовой изоляцией 2 и втулки 3, отпрессованной из
фенопласта К-21-22 или К-18-2 (ГОСТ 5689—60).
Стальная втулка по наружной поверхности имеет накатку
для лучшего сцепления с опрессовкой. Внутри трубки нареза-
на резьба 2М24 для крепления изолятора на конце штанги.
Изоляционная втулка отпрессовывается с той же резьбой и
крепится в стальной втулке.
Бумажно-бакелитовая изоляция покрывается красной глиф-
талевой масляной эмалью воздушной сушки марки КВД (ТУ
МХП 1525—49). Сопротивление изоляции нового сухого изоля-
тора (между головкой и штангой) составляет 500 Мгом, испы-
тательное напряжение 2700 в переменного тока; в процессе экс-
плуатации сопротивление изоляции может снизиться до
0,4 Мгом при наличии на поверхности влаги и пыли. Как по-
казал опыт эксплуатации, применение для изготовления баке-
литового изолятора смолы резольного типа повышает качество
изоляции.
Для предохранения от ослабления на штанге изолятор
снабжен стяжным хомутом 18 (см. рис. 18), надевающимся на
нижний конец металлической втулки с прорезями. На участке
между стяжным хомутом и металлической контактной втулкой
надевается резиновая втулка 19 (см. рис. 18), предохраняющая
поверхность бакелитового изолятора от механических повреж-
дений. Электрическая изоляция токосъемника должна выдер-
живать испытательное напряжение 3400 в с частотой 50 гц в
течение 1 мин, приложенное между головкой и основанием.
Предохранитель контактной головки 20 изолируется со сто-
роны штанги и контактной головки пряжечными изоляторами
2/, состоящими из стального сварного каркаса, опрессованного*
волокнитовой изоляцией (ГОСТ 5689—60).
Хлопчатобумажные веревки, служащие для опускания в
и подъема штанг, изолируются от металлического кольца изо-
29
ляционным роликом во избежание шунтирования двух или
трех ступеней изоляции токосъемника влажной или грязной
веревкой. Как показал опыт эксплуатации, применяемая изо-
ляция кольца недостаточна. Совершенно необходима надежная
изоляция штанги токосъемника от лиры, так как в случае по-
вреждения изоляции головки токосъемника или изоляции про-
вода, проложенного внутри штанги, на корпусе троллейбуса
может возникнуть высокий потенциал (если токосъемник с по-
вреждейной изоляцией будет заведен под металлический крюк
лиры, а другой токосъемник останется установленным на кон-
тактном проводе). Чтобы этого не произошло, на крюки лиры
надевают резиновые шланги, сопротивление изоляции которых
не должно быть меньше 20 Мгом.
При сходах токосъемников с контактных проводов часты
случаи пережога последних из-за короткого замыкания штан-
гой. Применявшиеся до сего времени методы электрической
изоляции штанг (с поверхности) путем закрепления всевоз-
можных чехлов и нанесения обмоток оказались непригодными
вследствие короткого срока службы, существенного изменения
гибкости и увеличения веса штанги.
Московский троллейбусный ремонтный завод применил но-
вый совершенный метод покрытия поверхности штанг электри-
ческой изоляцией (полиэтиленом). Сущность его состоит в том,
что порошок полиэтилена пропускается через пламя распыли-
тельной горелки. При этом частицы порошка размягчаются и
при ударе о нагретую поверхность штанги сцепляются с ней,
образуя плотный слой высококачественного электроизоляцион-
ного покрытия.
Для нанесения слоя полиэтилена Московский троллейбус-
ный ремонтный завод применил: установку УПН-4Л (на перед-
нем плане рис. 13) и станок (см. рис. 13), предназначенный
для вращения штанги и перемещения горелки вдоль ее оси.
Установка УПН-4Л состоит из щита с пусковыми приборами,
питательного бачка и распылительной горелки типа ГЛН-4
Техническая характеристика установки УПН-4Л
Габаритные размеры в леи..................410x450x1120
Общий вес установки в кг.................. 30
Емкость питательного бачка вл............. 3,25
Степень измельчения употребляемого порошка
в мм......................................0,15—0,25
Температура плавления порошка.............до 500°С
Вес распылительной горелки в кг........... 1,2
Давление ацетилена в мм вод. ст. не ниже 50
Расход ацетилена в л{ч .......... 250—300
Ширина поверхности, покрываемая струей за
один проход, в мм:
при цилиндрическом сопле.................. 15—20
„ плоском сопле..................... 65—70
Средняя производительность (по количеству
напыляемого порошка) в кг/ч................ 2,5
30
На сварной станине станка расположены: главный привод.
предназначенный для вращения штанги, механизм подачи го-
релки, тележка на которой крепится горелка, и люнета, служа-
щая опорой штанги. Приводом служит асинхронный двигатель
мощностью 0.6 кет. При наличии достаточного навыка горелка
может и не укрепляться на тележке, а находиться в руках па-^
бочего.
Рис. 13. Установка для газопламенного напыления полиэтилена на штан-
гу токосъемника
До нанесения пластмассы штанга должна быть выправлена
и поверхность ее тщательно очищена и обезжирена.
Подготовка поверхности может производиться пескоструй-
ной очисткой (лучше мелкой чугунной или стальной дробью),
при которой старая краска и ржавчина удаляются с поверхности
и ей придается шероховатость. Очистку поверхности штанг це-
лесообразно производить непосредственно на станке. Вместо пе-
скоструйной очистки можно применить очистку наждачной бу-
магой или напильником.
Подготовленная поверхность должна подвергаться напыле-
нию немедленно. Перед напылением она нагревается газовой
(распылительной) горелкой до температуры растекания термо-
пласта (200°С). Нагрев должен начинаться с мест, имеющих
большее сечение. При нанесении полиэтилена на поверхность
штанги она должна вращаться в станке со скоростью около
40 об!мин при подаче горелки около 11 мм за один оборот.
Штанга покрывается слоем полиэтилена толщиной 0,8—1 мм
31
(за два-три прохода) на длине трех верхних колен. Рабочее
место должно быть оборудовано отсасывающей вентиляцией
для удаления продуктов разложения полиэтилена, продуктов
сгорания ацетилена и пыли от порошка.
Результаты длительной эксплуатации токосъемников с на-
пыленным слоем полиэтилена дают основание рекомендовать
этот способ изоляции для широкого применения. Целесообраз-
но одновременно с напылением полиэтилена на поверхность
штанйц наносить слой его и на металлические кольца веревок
во избежание соскабливания ими пластмассы со штанги.
Глава третья
КОНТАКТНЫЕ ГОЛОВКИ ТОКОСЪЕМНИКОВ
ДЛЯ ТРОЛЛЕЙБУСА
1. ДВЕ СИСТЕМЫ ТОКОСЪЕМА
От конструкции контактной головки во многом зависят ка-
чество токосъема и эксплуатационные показатели троллейбуса.
Неудачная конструкция контактной головки ограничивает ско-
рость движения троллейбуса на прямых участках контактной
сети и закруглениях, а особенно при проезде специальных час-
тей (стрелок, пересечений, секционных изоляторов); даже при
наличии хороших статической и динамической характеристик
токосъемника надежный токосъем в этом случае невозможен.
Контактная головка может служить причиной схода токо-
съемника с контактной сети и даже аварии. Поэтому совершен-
ствованию конструкции контактной головки уделяется большое
внимание всеми троллейбусными хозяйствами, этим отчасти
объясняется большое разнообразие контактных головок, нахо-
дящихся в эксплуатации.
Контактная головка состоит из двух основных частей: под-
вижной, соприкасающейся непосредственно с контактной сетью,
и неподвижной, закрепленной на изоляторе штанги токосъем-
ника.
Подвижная часть головки имеет две оси вращения: верти-
кальную, обеспечивающую возможность отклонения троллей-
буса в сторону от контактной сети и облегчающую вписывание
головки в закругления и изломы контактного провода, и гори-
зонтальную, обеспечивающую равномерный износ контакта по
высоте независимо от уровня подвески сети.
Контактные головки в зависимости от способа токосъема
разделяются на две группы: головки, осуществляющие токосъем
с помощью контактного ролика, и головки с контактом
скользящего типа.
Токосъемники со скользящим контактом имеют существен-
ные преимущества по сравнению с токосъемниками, использую-
щими роликовый контакт.
33
При скользящем контакте токосъемник обладает большей
устойчивостью на контактной сети. Это объясняется тем, что
вследствие меньшей массы головка лучше успевает следовать
за всеми резкими изменениями в расположении контактного
провода как в вертикальной, так и в горизонтальной плоско-
стях по сравнению с роликовой головкой, обладающей боль-
шей массой.
Благодаря меньшей массе скользящая головка, при всевоз-
можных изменениях траектории ее движения, создает меньшие
динамические ударные нагрузки в вертикальной и горизонталь-
ной плоскостях, могущие вызвать сход токосъемника с контакт-
ного провода.
Кроме того, реборды скользящей обоймы обладают лучшей
способностью препятствовать сходу головки с контактного про-
вода по сравнению с желобком вращающегося ролика.
Большая устойчивость при скользящем токосъеме объяс-
няется и тем, что отсутствует жироскопический эффект, созда-
ваемый в роликовых головках массивным роликом, вращаю-
щимся со скоростью до 3000 об/мин.
Контактная головка со скользящим контактом вызывает
меньший износ контактного провода вследствие: снижения
удельного контактного нажатия головки на провод (уменьша-
ется сила контактного нажатия головки на провод и значи-
тельно увеличивается контактная поверхность); уменьшения
величины ударных нагрузок на контактную сеть благодаря
меньшей массе контактной головки; периодического смазыва-
ния контактной поверхности провода либо при помощи специ-
альной передвижной установки, в случае применения металли-
ческих контактных вставок, либо за счет графитного слоя, об-
разующегося на проводе при эксплуатации угольных контакт-
ных вставок и, наконец, при скользящем контакте уменьшает-
ся развальцовка контактного провода, а также становятся ре-
же обрывы контактного провода, вызванные его вибрацией.
Это явление возникало при роликовом контакте из-за нерав-
номерного износа ролика.
Использование угольных скользящих контактных вставок
приводит к сокращению расхода цветных металлов, так как
увеличивается срок службы контактного провода и деталей
контактной головки, выполненных из бронзы или латуни. Вес
латунных щечек головки со скользящим контактом составляет
0,42 кг, а бронзовый ролик весит 2,5 кг\ средний срок службы
ролика 6,5 тыс. км пробега, а средний срок службы щечек со-
ставляет 30 тыс. км пробега.
Для условий города чрезвычайно важно, что при скользя-
щем угольном контакте снижается уровень поля помех радио-
приему в результате уменьшения искрения между контактны-
ми поверхностями. Это происходит в результате уменьшения
плотности тока в контакте и более постоянного контактного на-
34
жатия, которое при роликовом токосъеме непрерывно нару-
шается из-за неравномерного износа ролика и контактной по-
верхности провода. Меньшее искрение сказывается также и на
увеличении срока службы провода и контактной вставки.
Не менее важно и то обстоятельство, что при скользящем
токосъеме уменьшается шум, возникающий при проезде токо-
съемником спецчастей контактной сети вследствие меньшей
массы контактной головки, устранения ударов, вызванных не-
равномерно изношенным роликом, и применения для токосъе-
ма, как правило, не металлических, а угольно-графитных мате-
риалов.
Все троллейбусные хозяйства теперь эксплуатируют токо-
съемники со скользящим контактом.
2. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНСТРУКЦИИ
КОНТАКТНОЙ ГОЛОВКИ
Многолетняя практика показала, что для надлежащего ка-
чества токосъема контактная головка токосъемника троллей-
буса должна удовлетворять комплексу специфических требо-
ваний.
Основное требование к каждой конструкции контактной го-
ловки— обеспечить максимальную устойчивость ее на проводе.
Очевидно, что большое значение при этом будет иметь взаим-
ная увязка конструкции контактной головки с конструкцией
гпециальных частей контактной сети. Поэтому прежде всего
должен быть осуществлен правильный выбор принципа токо-
съема (роликовый или скользящий контакт) и способа прохода
спецчастей (ребордами обоймы или контактной вставкой). Как
уже указывалось, предпочтительным является токосъем со
скользящим контактом.
Наибольшая устойчивость токосъемника по контактной сети
достигается, когда ходовые элементы спецчастей и провод на-
ходятся в желобе обоймы как можно глубже. Такие условия
создаются при проходе спецчастей контактной вставкой. Ме-
нее благоприятные условия будут, если прохождение спецча-
стей осуществить ребордами обоймы контактной головки.
Продольный и поперечный габариты контактной головки за-
висят от условий прохождения ее через узел центра встречи
спецчасти (места пересечения двух направлений контактных
проводов). Чем шире обойма, тем менее благоприятны условия
прохождения.
Надежный проход этого узла возможен лишь в том случае,
когда соотношение длины обоймы и ширины разрыва в узле
между ходовыми элементами таково, что до момента входа
контактной вставки на упор центр вращения обоймы будет еще
иметь опору на контактной поверхности ходового элемента.
1 I 35
Внутренние очертания обоймы также должны быть строго
увязаны с размерами ходовых элементов спецчастей. Обойма
должна свободно проходить по центральному упору пересече-
ний и ходовым элементам спецчастей. При больших зазорах
между ходовыми элементами и обоймой возможен поворот ее
вокруг вертикальной оси, сопровождающейся ударами торца
реборды по элементам пересечения. Для лучшего вписывания
торцов^, реборд обоймы в спецчасть им придается обтекаемая
форма.
Ширина желоба и длина обоймы должны давать ей возмож-
ность свободно вписываться на закруглениях и углах излома
контактных проводов, допустимых правилами технической экс-
плуатации.
Высота реборд относительно контактной поверхности и кон-
фигурация верхних плоскостей
реборд должны соответство-
вать принятому способу про-
хода спецчасти.
На рис. 14 даны попереч-
ные размеры подвижной час-
ти головки со скользящим
контактом, которых необходи-
мо придерживаться при кон-
струировании головок для
обеспечения беспрепятственно-
го проезда по спецчастям верх-
ними гранями (ребордами)
обоймы. Длина обоймы при-
нята 105 мм, длина контакт-
ной вставки 87 мм. Подробнее
пб условиях прохода контакт-
ной головки по спецчастям
см. в главе шестнадцатой.
Устойчивость контактной
головки, как уже указыва-
лось, зависит от величины ее
массы. Для более благоприят-
ного динамического воздейст-
вия контактной головки на
Рис. 14. Поперечные габариты под-
вижной части контактной го-
ловки
сеть и сохранения постоянного нажатия, масса ее должна быть
минимальная. Однако при минимальной массе контактные го-
ловки должны обладать прочностью, обеспечивающей безава-
рийную работу токосъемника. Поэтому для изготовления их
должны применяться материалы, обладающие большой прочно-
стью, и легкие сплавы. Контактные головки должны вызывать
минимальный износ контактного провода и, следовательно,
иметь не только минимальную массу, но и правильно подобран-
ные материалы деталей, соприкасающихся с проводом (кон-
36
тактная вставка и обойма). Срок службы этих деталей должен
быть приемлемым для эксплуатации: не менее 3 тыс. км про-
бега для контактной вставки и 30 тыс. км пробега для обоймы
(щечек). i
Контактная вставка должна изнашиваться равномерно.
Равномерность износа ее по высоте зависит от взаимного рас-
положения уровней контактной поверхности вставки и оси вра-
щения ее в вертикальной плоскости. Если контактная поверх-
ность расположена выше горизонтальной оси вращения кон-
тактной вставки, то образующийся момент силы трения будет
поворачивать контактную вставку относительно этой оси и вы-
зывать повышенный износ ее передней части. Чтобы избежать
этого, центр вращения среднеизношенной контактной вставки в
вертикальной плоскости должен находиться на ее контактной
поверхности.
На равномерность износа контактной вставки и обоймы
влияют также силы трения, возникающие в шарнирах головки.
Силы трения в шарнире с вертикальной осью увеличивают
износ стенок обоймы, так как возрастает противодействие ее
горизонтальным силам, стремящимся повернуть обойму в го-
ризонтальной плоскости. Значительное трение в этом шарнире
создается зимой при загустевании неправильно подобранной
смазки. Увеличенное трение в шарнире с горизонтальной осью
приводит к увеличенному износу торцовых частей контактной
вставки. Для уменьшения этих явлений оси контактной голов-
ки не должны иметь чрезмерно большие диаметры и для хоро-
шей смазки их должны быть предусмотрены масленки. При
профилактических осмотрах оси головки должны смазываться
консистентной смазкой марки УТВ 1-13 (ГОСТ 1631—61), вяз-
кость которой мало изменяется в зависимости от температуры.
Как показал опыт эксплуатации, обойма головки (щечки)
должна защищать контактную вставку от ударов о спецчасти
сети.
На пути электрического тока в контактной головке должен
быть обеспечен хороший контакт во избежание чрезмерного
перегрева и образования подгара ее деталей; особенно плотно
должен крепиться штанговый провод к башмаку и контактная
вставка в обойме. Необходимо обеспечить хороший доступ ко
всем контактным соединениям в условиях эксплуатации. Все
шарниры головки должны быть надежно зашунтированы во из-
бежание прохождения по ним тока, вызывающего повышенный
их износ.
Форма контактной головки должна быть обтекаемая во из-
бежание зацеплений о сеть в случае схода токосъемника с про-
вода. Обтекаемость головки должна быть выдержана как в
продольном, так и в поперечном направлениях. В контактных
головках могут предусматриваться и специальные устройства,
предотвращающие возможность зацеплений о сеть (см. стр. 55).
37
Контактные головки надежно изолируются от штанг токо-
съемника. Электрическая изоляция должна быть влагостойкой,
выдерживать возможные удары головки о контактную сеть, а
изоляционные поверхности иметь защиту от повреждений и до-
ступ для очистки или защиту от загрязнения.
Крепление контактной головки на проводе необходимо вы-
полнить так, чтобы при незначительных ударах о контактную
сеть головка не передвигалась вдоль оси штанги и не повора-
чивалась относительно ее.
Для того чтобы не повредить контактную сеть или токо-
съемник, в случае заклинивания контактной головки на сети,
усилие стягивания ее со штанги должно быть ограничено
(контактная головка системы Земскова стягивается ср втулки
изолятора с усилием 450—800 кГ).
Кабельный наконечник провода, проложенного в штате, це-
лесообразно крепить так, чтобы в случае сдергивания головки
с изолятора провод не был поврежден.
Для предотвращения падения контактной головки на землю
в случае ее срыва со штанги конструкцией необходимо преду-
смотреть предохранительное устройство, на котором сорванная
контактная головка повисает на штанге. Конструкция кон-
тактной головки должна отвечать требованиям эксплуатации в
отношении надежности работы, простоты изготовления и ремон-
та деталей, удобства профилактического осмотра их. Крепле-
ние деталей, подвергающихся наибольшему износу (контакт-
ные вставки, обойма), производится так, чтобы водитель в про-
цессе осмотра на линии мог их быстро заменить.
Все детали контактных головок должны иметь надежное ан-
тикоррозийное покрытие.
При разработке конструкции контактной головки необходи-
мо предусмотреть, чтобы вода не могла проникнуть внутрь
штанги. Шарниры головки должны быть защищены от влаги и
пыли.
3. ГОЛОВКА ТОКОСЪЕМНИКА С РОЛИКОВЫМ КОНТАКТОМ
Троллейбусный транспорт в первые годы эксплуатировался
с токосъемниками, имеющими головки с роликовым контактом.
Разнообразные конструкции головок с роликовым контак-
том можно объединить в четыре группы:
с цилиндрической горизонтальной осью и роликом, враща-
ющимся на подшипниках трения скольжения;
с цилиндрической горизонтальной осью и роликом, враща-
ющимся на шарикоподшипниках;
с изолированной осью ролика;
с коническими полуосями ролика.
Все конструкции головок с цилиндрическими осями имели
общий недостаток: быстро выходили из строя шарнирные со-
38
членения, срок службы ролика был недостаточен. Быстрый из-
нос подшипников ролика происходил вследствие недостаточной
смазки при больших числах оборотов ролика и из-за того, что
шунт не мог как следует выполнять свое назначение из-за
большого числа оборотов ролика, значительных динамических
нагрузок, направленных вдоль оси его, и плохого состояния
трущихся контактирующих поверхностей, загрязняющихся
уличной пылью. В результате не-
достаточной смазки и прохожде-
ния значительного тока через
подшипники ролика (при неизо-
лированной оси) происходили
быстрое разрушение их и выход
из строя всей головки.
В последний период эксплуа-
тации головок с роликовым кон-
тактом большое распростране-
ние получила головка с кониче-
скими полуосями, разработанная
В. Ф. Гудовым (рис. 15).
Эксплуатация этой роликовой
головки показала ряд ее приму-
ществ по сравнению с головка-
ми, имеющими цилиндрические
оси. Средний срок службы роли-
ка, определяемый износом отвер-
стия для оси, увеличился в 3,5
Рис. 15. Подвижная часть ролико-
вой головки с коническими полу-
осями
1 — полуоси с углом конуса 60°: 2 —
вилка; 3 — стяжной болт; 4—масленка;
5 — стопорный болт; 6 — гайка для ре-
гулирования осевого люфта: 7 — брон-
зовый ролик; 8 — шунт
раза. Уменьшился шум, возни-
кающий вследствие люфта роли-
ка на оси. Однако большой рас-
ход бронзы для роликов (медь
91,5%, олово 8°/о и цинк 0,5%)
повышенный износ контактного
провода и другие недостатки,
присущие всякой конструкции
роликовой головки, привели к тому, что она была постепенно
вытеснена головкой со скользящим контактом.
4. ГОЛОВКА ТОКОСЪЕМНИКА СО СКОЛЬЗЯЩИМ КОНТАКТОМ
Опыт эксплуатации показывает, что если при роликовом
токосъеме средний срок службы контактных проводов состав-
лял немногим более трех лет, то при скользящем токосъеме
замена контактного провода производится фактически не из-за
его износа, а по другим причинам (выжиги, участки с боль-
шим количеством стыковых клемм, местные подбои провода
и т. п.) и средний срок службы контактного провода троллей-
бусной сети можно считать 20 лет (при эксплуатации угольных
контактных вставок, изготовляемых заводом МТРЗ).
39
Конструкции головок со скользящим контактом можно клас-
сифицировать по количеству полюсов, способу прохода спец-
частей и по принципу конструкции шарнира. По первому при-
знаку скользящие головки разделяются на однополюсные и
двухполюсные.
Однополюсные скользящие головки, для установки которых
на троллейбусе необходимы два одинаковых токосъемника, по-
лучили ^повсеместное распространение. Двухполюсная головка
устанавливается на одноштанговом токосъемнике. По способу
прохода спецчастей контактной сети скользящие головки раз-
Рис. 16. Расположение обоймы контактной головки токосъемника при про-
хождении ходового элемента сцецчасти
а — контактной вставкой; б — скошенными гранями реборд: в — верхними гранями ре-
борд
деляются на два типа: головки, проходящие спецчасти кон-
тактной вставкой (рис. 16,а), головки, проходящие спецчасти,
ребордами обоймы (рис. 16,6). В первом случае контактная
головка более устойчива на спецчастях, чем во втором, благо-
даря глубокой посадке на ходовом элементе, препятствующей
сдергиванию контактной головки в сторону. Посадка обоймы
на спецчасти (и на проводе) углубляется по мере износа кон-
тактной вставки, находящейся в обойме. Однако этот способ
прохода спецчастей пока большого распространения не полу-
чил из-за повреждаемости контактной вставки ходовыми эле-
ментами спецчасти.
Широко применяются контактные головки второго типа.
Среди них следует различать головки, проходящие спецчасти
скошенными гранями реборд обоймы (рис. 16,6) и верхними го-
ризонтальными гранями реборд (рис. 16,в).
При проезде спецчасти обоймой со скошенными гранями
устойчивость контактной головки недостаточна. Малая глуби-
40
на посадки обоймы (около 7 мм) и наклонные грани реборд,
по которым осуществляется скольжение, оказывают слабое
сопротивление боковым усилиям, сталкивающим токосъемник
с сети. Скольжение скошенной грани реборды вниз по ходово-
му элементу 1 (рис. 16,6), заканчивающееся, как правило, схо-
дом токосъемника, начинается каждый раз, когда действую-
щая на обойму 2 боковая сила преодолевает силу трения обой-
мы о ходовой элемент. Этот конструктивный недостаток огра-
ничивает скорость движения троллейбуса по спецчастям при
отклонении от оси контактной сети.
Рис. 17. Контактные головки скользящего типа
а — с вилочным шарниром; б — с цилиндрическим шарниром; в — с шаровым
шарниром; г — с пружиной, компенсирующей момент сил трения; 1 — обойма с
контактной вставкой; 2 — горизонтальная ось; 3 — вилка; 4 — вертикальная ось:
5 — втулка башмака (держателя) головки; 6 — пята башмака (держателя) го-
ловки; 7 — цилиндрический шарнир; 8 — шаровой шарнир; 9 — компенсирующая
пружина
С 1949 г. контактные головки и спецчасти конструируются
с учетом прохождения контактной головкой спецчастей верх-
ними горизонтальными гранями реборд обоймы.
Этот способ прохода спецчастей, как видно из рис. 16, осу-
ществляется при большей глубине посадки, что значительно
повышает устойчивость контактной головки. С применением
таких головок и спецчастей снизилась аварийность на 60% при
одновременном повышении скорости проезда спецчастей в
6 раз.
В момент проезда контактной головкой спецчастей между
нижней поверхностью ходовых элементов и контактной встав-
кой образуется зазор, так как опорой головки при скольжении
служат грани обоймы. Вследствие этого контактная вставка
при проезде спецчастей ударов не воспринимает и не разруша-
ется. Удар при въезде на спецчасть возникает, но восприни-
мается обоймой. Он вызван тем, что обойма головки отжимает-
ся на спецчасти вниз на величину зазора между нижней по-
верхностью ходового элемента и контактной поверхностью
вставки. Для уменьшения удара спецчасти должны обеспечи-
вать плавный въезд на них реборд обоймы контактной головки.
По принципу конструкции шарнира подвижной части, кон-
41
тактные головки токосъемника разделяют на четыре вида: с
вилочным шарниром, расположенным на уровне контактной
поверхности вставки (рис. 17,а); с цилиндрическим шарниром
(рис. 17,6); с шаровым шарниром (рис. 17,в) и с шарниром,
расположенным ниже контактной поверхности вставки. В по-
следнем случае на головке имеется приспособление для ком-
пенсации момента сил трения (рис. 17,г).
Контактная головка с шаровым шарниром
В результате экспериментов, выполненных в Московском
троллейбусном хозяйстве заводом «Динамо» имени С. М. Ки-
рова, разработаны и выпускаются токосъемники с контактны-
ми головками типа ГТ-13, имеющими шаровой шарнир
(рис. 18). Эта контактная головка обеспечивает расположение
центра качания подвижной части в зоне контактной поверх-
ности вставки, благодаря чему последняя изнашивается равно-
42
мерно в вертикальной плоскости и срок службы ее повышается,
как показали испытания на 40—5О°/о по сравнению со сроком
службы контактных вставок в головках с вилочным шарниром.
Шаровой шарнир обеспечивает небольшую качку вокруг гори-
зонтальной оси, параллельной оси контактного провода, спо-
собствующую нормальной работе головки при перекосах.
Поперечный габарит этой головки в месте прохода через
специальные части контактной сети минимальный и дает воз-
можность наиболее рационально выполнить конструкцию по-
следних.
Латунные щеки 1 (латунь свинцовистая марки ЛС59-1Л,
ГОСТ 1019—47) с угольной контактной вставкой 2 крепятся к
стальному омедненному держателю 3 болтами 4 (см. рис. 18).
Положение каждой щеки фиксируется двумя штифтами, за-
прессованными в держатель. Держатель своей шаровой по-
верхностью опирается на стальную опорную пяту 5, укреплен-
ную неподвижно на стальном литом башмаке 6 гайкой 7. К
нижней сферической поверхности пяты прилегает стальная ли-
тая чашка S, скрепленная винтами 9 с держателем. Сфериче-
ские поверхности пяты находятся между держателем и чашкой,
которая поэтому может свободно поворачиваться в горизон-
тальной плоскости на 360° и наклоняться в вертикальной пло-
скости в продольном направлении, в обе стороны от горизон-
тали на угол 20°. Между сферическими Поверхностями держа-
теля и пяты, во избежание заеданий, должен быть зазор (не
более 0,3 мм), регулируемый прокладками 10.
Башмак головки крепится ца металлической контактной
втулке 1) стяжными болтами 1%. Болты 12 должны быть затя-
нуты лишь настолько, чтобы башмак головки неподвижно си-
дел на втулке при нормальной работе, но головка могла бы
быть сдернута со втулки в случае зацепления головки за сеть.
К клемме втулки крепится кабельный наконечник штан-
гового провЗда. Конструкция башмака дает возможность удоб-
но контролировать в процессе эксплуатации надежность элек-
трического контакта в этом месте. Контактная втулка надежно
закреплена на изоляторе 1$ и при возможных рывках за голов-
ку не должна сдергиваться с изолятора.
Для предохранения сферических поверхностей от действия
тока в пяте размещен шунт 16, состоящий из пружины, уголь-
ного контакта (сверху), медного канатика и металлического
контакта (снизу).
Пружина шунта создает давление на -контакты около 3 кГ
Смена контактной вставки легко осуществляется при ослабле-
нии одного из болтов 4 и смещении в сторону щеки.
Положение контактной головки на штанге фиксируется вы-
ступом 17, расположенным на контактной втулке и входящем
в паз башмака головки. Изолятор навинчивается на штангу и
предохраняется от ослабления стальным хомутом 18. Резино-
43
вая втулка 19 предохраняет изолятор от механических повреж
дений.
Благодаря применению для головки тонкостенного стально-
го литья (сталь марки 25Л, KI, ГОСТ 977—58) конструкция ее
прочна, удары, возникающие в случае схода контактной голов-
ки, не нарушают свободного вращения ее в шарнире. Шарнир
и внутренняя полость штанги надежно защищены от проникно-
вения влёги.
В случае сдергивания контактной головки со втулки она
повиснет на матерчатой тесьме 20, изолированной от штанги и
головки пряжковыми изоляторами 21.
Контактная головка весит 3,1 кг в комплекте с деталями,
изображенными на рис. 18.
Опыт эксплуатации контактных головок ГТ-13 в Москве по-
казал, что они удовлетворяют основным требованиям эксплуа-
тации.
На чехословацких троллейбусах Тр-8 и Тр-9 применяются
контактные головки также со сферическим шарниром.
На рис. 19 показана эта головка, несколько измененная с
целью установки ее на штангах токосъемника типа РТ-6.
Поворачивающаяся часть головки состоит из стальной ка-
ретки 1 с выпуклой сферической поверхностью (радиус сферы
44
31 мм), двух чугунных щек 2 (марка чугуна СЧ 18-36), закреп-
ленных на каретке при помощи штифтов 3 и винтов 4 с квад-
ратными отверстиями в головках под специальный ключ. В
гнезде, между щеками, зажимается этими же винтами уголь-
ная контактная вставка 5 размером 18X23,7X72 мм. Повора-
чивающаяся часть головки удерживается на стальном подпят-
нике 6 с вогнутой сферической поверхностью осью 7. В нижней
части оси размещена цилиндрическая пружина 8 (материал
сталь марки 65г., диаметром 1,8 мм, dQH= 16,5 мм, число
рабочих витков 3, длина пружины в свободном состоянии
16 мм), обеспечивающая плавное перемещение каретки между
неподвижными пятой и стальной сферической шайбой 9, неза-
висимо от затяжки гайки 10.
Смазка осуществляется через масленку И, ввернутую в
крышку 12. Для уплотнения служит картонная прокладка 13.
Фиксация гайки и крышки осуществляется стопорными винта-
ми 14.
Благодаря такому Г
устройству подвижная
часть головки может по-
ворачиваться относитель-
но вертикальной оси на
угол 360° и относительно
горизонтальной оси (пер-
пендикулярной контакт-
ной линии и проходящей
через центр качания) на
угол 22° в обе стороны.
Ограничивает этот угол
прорезь в каретке.
Подпятник приварен к
башмаку головки 15, вы-
полненному из трубы
(^вн —36 ММ, ^нар =
= 40 мм) и листовой ста-
20. Венгерская контактная головка с
шаровым шарниром
Рис.
ли толщиной 2 и 3 мм (обтекатели). Угол между осями трубы и
подпятника составляет 65° (у чехословацких токосъемников
83°). Башмак головки крепится при помощи стальных щек 16
и болтов 17 на резиновой втулке 18. Наконечник токоведущего
провода 19 крепится под болт щечек башмака (или к специаль-
ной клемме).
От падения контактная головка удерживается обычным
предохранителем 20.
Вес контактной головки в сборе с резиновой втулкой и пре-
дохранителем составляет 2,97 кг. Контактная головка проста
в изготовлении и имеет благоприятные поперечные габаритные
размеры.
На рис. 20 показана венгерская скользящая головка с ша-
45
ровым шарниром. Отличительными особенностями этой головки
являются небольшие поперечные размеры и небольшой вес
благодаря применению легкого сварного башмака и сварной
чашки. Широкая и длинная (80 мм) угольная контактная
вставка зажимается между двумя съемными щечками, которые
устанавливаются на двух штифтах и крепятся к держателю бол-
тами. Торцы контактной вставки не защищены, а боковые по-
верхности с целью защиты от ударов и сколов утоплены в тело
щечек. *
Шаровой шарнир устроен так же, как и в описанных ранее
головках. Для придания головке большей обтекаемости к ее
нижней части привернута скоба.
Контактная головка с вилочным шарниром,
расположенным в плоскости контакта
Эта конструкция получила наибольшее распространение
благодаря сравнительной простоте изготовления.
При конструировании таких контактных головок сталкива-
ются с трудностью вписать вилочный шарнир в минимальные
поперечные габаритные размеры головки. Вилои^’* шарнир
н— 75—я
Рис. 21. Головка токосъемника с вилочным шарниром типа ГТ-9А
должен находиться на уровне контактной поверхности вставки,
не нарушая габарита, в то же время опорные поверхности в
шарнире должны быть достаточно большими во избежание бы-
строго их износа. Эту трудность не удается полностью преодо-
леть. Шарнир, выступающий за поперечный габарит обоймы,
46
при износе ее и контактной вставки может задевать за ходовые
элементы спецчастей, вызывая удары и нередко сходы голов-
ки со спецчасти.
Заводом «Динамо» выпускались контактные головки ГТ-9А
с вилочным шарниром, изображенные на рис. 21 (конструкции
инж. Либина С. Б.). В них ярко выражен основной недостаток,
Рис. 22. Контактная головка с вилочным утопленным шарниром
конструкции А. М. Земскова
присущий этому типу головок,— вилочный шарнир выступает за
поперечный габарит обоймы. К недостатку этой головки отно-
сится и то, что проезд спецчастей осуществляется скошенными
гранями реборд обоймы и, как следствие этого, плохая устой-
чивость головки на спецчастях.
В процессе эксплуатации реборды обоймы изнашиваются по
высоте, гнездо, в котором расположена контактная вставка,
расширяется в верхней части; при этом концы охватывающей
стальной вилки задевают за нижние грани ходовых элементов
пересекающего направления, вызывая соскакивание токосъем-
ника с контактной сети. В этих головках применена короткая
контактная вставка (бОлмс).
Более совершенна конструкция контактной головки, разра-
ботанная инженером А. М. Земсковым (рис. 22). Головка име-
ет обтекаемую форму. Ось вращения обоймы смещена отно-
сительно оси хвостовика. Изменен профиль гнезда обоймы.
47
Обойма и контактная вставка удлинены соответственно до 105
и 80 мм, вследствие чего снизилось удельное давление контакт-
ного провода на поверхность вставки, уменьшился ее износ и
повысилась устойчивость на проводе и спецчастях. Замена из-
ношенной контактной вставки осуществляется удобно и быстро.
Для этого достаточно ослабить лишь гайку замка.
Сокращение поперечного размера головки, благодаря ликви-
дации «выступающей вилки, дало возможность усовершенство-
вать конструкцию специальных частей и осуществить заглуб-
ленную посадку обоймы на ходовых элементах и проводе. За-
глубление в обойму ходовых элементов и провода повысило ус-
тойчивость головки на контактной сети и дало возможность
проезжать специальные части с большей скоростью.
В бронзовую обойму 1 с конусным гнездом плотно вставля-
ется контактная вставка 2 трапецеидального сечения. Обойма
с контактной вставкой размещается на люльке 3, состоящей из
двух скрепленных винтами половинок, которые имеют скосы на
переднем торце и полуоси в средней части. На полуосях люль-
ка качается в вертикальной плоскости на угол 15° по обе сторо-
ны от горизонтали. Между половинками люльки находится
подвижный замок 4, который при помощи гайки 5 закрепляет
обойму на люльке и одновременно впрессовывает контактную
вставку в гнездо обоймы.
Опорой для полуосей люльки служат ушки стального пово-
ротного стакана 6, который входит в сменную стальную втулку
7, и может поворачиваться в ней на угол 176°. Поворот стакана
ограничивают выступы на шайбе 3, упирающейся в планку 9,
приваренную к башмаку 10, штампованному из листовой стали
толщиной 2 мм.
Через отверстие в планке закладывается при помощи шпри-
ца консистентная смазка в канавки втулки и поворотного ста-
кана.
Для предотвращения подгара полуосей между замком и
стаканом закреплен шунт 11 из медного канатика. В передней
части поворотного стакана имеется два выступа, способствую-
щие обтекаемости головки. Головка монтируется на стальной
оцинкованной втулке 12, к медной клемме которой крепится
кабельный наконечник штангового провода. Болт, крепящий ка-
бельный наконечник штангового провода, расположен напротив
уширенной щели башмака головки, что дает возможность конт-
ролировать надежность контакта, не снимая головки с токо-
съемника.
Втулка 12 крепится на изоляторе 13. Между башмаком и
штангой укреплен улавливатель головки 14.
К недостаткам этой головки следует отнести сложность
изготовления люльки и поворотного стакана, а также несколько
увеличенный износ стенок реборд. Последнее вызвано сравни-
тельно большой силой трения (особенно в зимнее время), воз-
48
никающей в вертикальном шарнире, диаметр которого значи-
тельно больше, чем у хвостовика обычного вилочного шарнира.
Контактная головка ЛТП (рис. 23) с вилочным шарниром
отличается смещением оси ab не только относительно оси cd
хвостовика, но и по отношению к оси симметрии обоймы 1. По-
следнее осуществлено для того, чтобы уравновесить момент си-
лы трения моментом силы тяжести обоймы и вставки и, таким
образом, создать лучшие условия для равномерного износа
контактной вставки по высоте.
a-b-c-d
Рис. 23. Контактная головка с вилочным утопленным шарниром
типа ЛТП
Люлька 3 крепится к фигурной оси 4 винтом 5. Ось враща-
ется в отверстиях щек 6, приваренных к основанию 7 поворот-
ной части головки. К основанию 7 прикреплен хвостовик 2,
вращающийся во втулке 8 держателя 9, выполненного из листо-
вой стали. Бронзовая обойма крепится на люльке выступом со
скосом и пружинным запором 10. Контактная вставка 14 за-
кладывается в гнездо снизу при снятой обойме. Смена обоймы
и контактной вставки осуществляется просто и быстро при по-
мощи пружинного запора.
Кабельный наконечник штангового провода И крепится не-
посредственно к башмаку головки. Башмак изолирован от
штанги резиновой втулкой /2, закрепленной хомутом 13.
К конструктивным недостаткам этой головки относятся:
укороченная контактная вставка (60 мм), укрепляемая в обой-
ме без натяга, отсутствует контактная втулка, штанговый про-
вод крепится непосредственно к башмаку, шарнирные соедине-
4 Зак. 1005 49
Рис. 24. Контактная головка токосъемника с цилиндрическим шарниром (чехословацкая)
ния не защищены от действия тока. Износ контактной вставки
по высоте недостаточно равномерен.
Контактная головка с цилиндрическим шарниром
Как и в головках с шаровым шарниром, центр качания под-
вижной части головки находится в зоне контактной поверхно-
сти вставки. Поперечные габаритные размеры сокращены. Как
и в головках с вилочным шарниром, отсутствует возможность
некоторой качки вокруг горизонтальной оси, расположенной
параллельно оси контактного провода, что несколько ухудшает
условия работы головки.
На рис. 24 показана конструкция чехословацкой контактной
головки с цилиндрическим шарниром.
Широкая и длинная контактная вставка 1 плотно зажимает-
ся болтами 2 между несимметричными щечками 3. В нижней
части щечек создается выпуклая цилиндрическая поверхность
шарнира с кольцевым пазом, в который заходят выступы пяты
4 с вогнутой цилиндрической поверхностью. Пята может пово-
рачиваться вокруг вертикальной оси втулки сварного башмака 5.
Кабельные наконечники шунта 6 крепятся под болты, соеди-
няющие щечки. Другой конец шунта крепится непосредственно
к башмаку одним болтом вместе со штанговым проводом 7.
Козырек 8, приваренный к башмаку, придает головке нужную
обтекаемость.
К недостаткам этой конструкции можно отнести объедине-
ние в одной детали шарнира и щечки (реборды). Последняя
достигает предельного износа быстрее, чем шарнир, поэтому
замена всей детали не экономична.
Из-за несимметричности щечек невозможно поворачивать их
j процессе эксплуатации на угол 180° для более равномерного
износа контактной вставки и самих щечек.
Эти недостатки учтены в конструкции контактной головки с
цилиндрическим шарниром типа ЛГТ-5, разработанной Ле-
нинградским трамвайно-троллейбусным управлением (рис. 25).
Головка ЛГТ-5 отличается также сравнительной простотой
изготовления и несложна в эксплуатации.
В сварном башмаке 1 головки закреплена гайкой 2 и шпон-
кой 3 пята 4. По цилиндрическим поверхностям пяты, располо-
женным в верхней ее части, могут скользить два вкладыша 5.
К боковым граням вкладышей прилегают латунные щеки 6, а
на верхней размещается угольная контактная вставка 7. Вкла-
дыши, щечки и контактная вставка крепятся к пяте болтами 8,
9 и 10. Болт 8 служит осью, вокруг которой можно повернуть
откидывающуюся щеку при смене изношенной контактной
вставки. Для этого необходимо переместить болт 10 вправо, на-
жав на его гайку 11, после чего щеку можно повернуть в на-
правлении против часовой стрелки.
4*
51
Рис. 25. Контактная головка с цилиндрическим шарниром типа ЛГТ-о
Рис 26. Головка токосъемника с пружиной, компенсирующей момент сил
трения
Щека удерживается в запертом состоянии при помощи пру-
жины 12. Ось пяты поворачивается в бронзовой втулке 13.
Шарнирные сочленения головки предохраняются от действия
тока шунтом 14.
В качестве образца головки токосъемника с низ-
ким расположением оси шарнира по отношению
к плоскости трения и устройством для компен-
сации опрокидывающего момента может слу-
жить немецкая головка (рис. 26).
Литая обойма 1 этой головки с закрепленной в ней уголь-
но-графитной контактной вставкой может вращаться на гори-
зонтальной оси 3. Ось неподвижно закреплена в цапфе 4, Хвос-
товик цапфы находится во втулке литого башмака 5 и может
поворачиваться в ней на угол 60° в обе стороны от продольной
оси головки. Угол поворота ограничивается выступами на
башмаке и штифтом 6.
При расположении горизонтальной оси ниже плоскости тре-
ния контактной вставки момент сил трения опрокидывает обой-
му назад, для компенсации его служит спиральная пружина 7,
расположенная между обоймой и полкой цапфы. Шунт 8 пре-
дохраняет от действия тока компенсирующую пружину и шар-
ниры головки.
Хвостовик цапфы смазывается через масленку 9.
Контактная вставка крепится в обойме по торцам двумя су-
харями 10 и 11. Передний сухарь крепится болтом 12 в проре-
зи дна обоймы. Такое крепление сухаря позволяет легко сме-
нить контактную вставку, лишь ослабив гайку 13.
В контактных головках с компенсирующим устройством
сравнительно легко достичь нужного поперечного габарита, так
как горизонтальная ось шарнира располагается ниже дна
обоймы. Но добиться точйой компенсации момента сил трения
не удается из-за изменения в процессе скольжения коэффициен-
та трения и величины давления компенсирующей пружины.
Подрессоренная контактная головка
В результате быстрых изменений уровня токосъемника, про-
исходящих при движении троллейбуса, в месте контакта воз-
никает дополнительная динамическая сила, которая в совокуп-
ности со статическими силами, определяемыми статической ха-
рактеристикой токосъемника, может привести к нарушению
контакта и отрыву токосъемного устройства от контактного про-
вода.
Возможности уменьшить эквивалентную массу токосъемни-
ка, от которой зависит величина дополнительной динамической
нагрузки, весьма ограничены. Поэтому целесообразно осущест-
вить пружинное крепление контактной головки на штанге то-
косъемника. В результате этого при сравнительно небольших
53
Рис. 27. Контактная головка токосъемника
с подрессоривапием в двух плоскостях
колебаниях высоты контактного провода динамическая сиЛа бу-
дет определяться практически только эквивалентной массой под-
рессоренной контактной головки, которая во много раз меньше
эквивалентной массы всего токосъемника. Изменение контакт-
ного нажатия будет, следовательно, меньше, чем в том случае,
когда голЪвка токосъемника укреплена на штанге жестко.
К таким головкам относится уже рассмотренная нами чехо-
словацкая головка (см. рис. 24), которая закреплена на штан-
ге при помощи завулканизированной листовой рессоры 9.
На рис. 27 показана опытная конструкция подрессоренной
контактной головки, раз-
работанная инж. Ротен-
бергом. Она состоит из
башмака и двух рычагов:
верхнего и нижнего. Ниж-
ний рычаг связан с баш-
маком шарниром, имею-
щим горизонтальную и
вертикальную оси. Ниж-
ние выступы этого рыча-
га и башмака связаны
цилиндрической пружи-
ной, работающей на сжа-
тие. Благодаря этому
контактная часть голов-
ки оказывается подрес-
соренной в вертикальной
плоскости. Нижний рычаг удерживается на продольной оси го-
ловки двумя цилиндрическими пружинами, расположенными
между вилкой и стенкой рычага (на рисунке не видны). Эти
пружины препятствуют свободному передвижению нижнего ры-
чага в горизонтальной плоскости.
Обойма, выполненная из изоляционного материала, вместе
с контактной вставкой может поворачиваться в вертикальной
плоскости на двух полуосях, укрепленных на горизонтальной
полке верхнего рычага. Вместе с верхним рычагом обойма мо-
жет перемещаться в горизонтальной плоскости относительно
вертикальной оси шарнира, расположенного на верхнем конце
нижнего рычага.
Для уменьшения сил трения хвостовик верхнего рычага вра-
щается на шарикоподшипниках.
Головка крепится на штанге при помощи держателя, имею-
щего крышку с двумя болтами. Держатель, шарнир и нийсний
рычаг выполнены литыми из алюминия и термически обработа-
ны.
Особенностью этой головки, как видно, является конструк-
ция дополнительного шарнира, которая дает возможность осу-
ществить пружинное крепление подвижной части контактной
54
головки в двух плоскостях — вертикальной п горизонтальной.
Благодаря этому динамические силы, возникающие в этих на-
правлениях при малых изменениях положения контактного
провода, практически невелики и, как показали эксплуатацион-
ные испытания, качество работы этой головки лучше по сравне-
нию с головкой, жестко закрепленной на штанге.
Шарнирная опрокидывающаяся контактная головка
Для ликвидации случаев обрыва контактной сети применяют
головки токосъемника с откидывающейся назад подвижной
частью.
На рис. 28,а показана та-
кая контактная головка фир-
мы Броун Бовери. В случае
зацепления подвижной части
контактной головки за сеть
или при сильном ударе по ней
обойма вместе с чашкой и пя-
той опрокидывается назад, по-
ворачиваясь относительно го-
ризонтальной оси, и занимает
положение, указанное на рис.
28,6. В нормальном положе-
нии подвижная часть головки
удерживается от опрокидыва-
ния пружинным запором.
В Симферополе применяет-
ся шарнирная опрокидываю-
щаяся головка, изображенная
на рис. 29,а. Эта контактная
головка в нормальном положе-
нии лишена какой-либо обте-
каемости. Опрокидывающаяся
часть головки состоит из рыча-
га, выполненного из двух
стальных пластинок, к перед-
ним концам которых приваре-
на пята шарового шарнира.
К каретке шарового шарни-
Рис. 28. Опрокидывающаяся кон
тактная головка фирмы Броун Бо-
вери
ра крепятся чугунные щечки
двумя утопленными болтами и штифтами. В гнезде, между
щечками, крепится контактная вставка. Подвижный рычаг раз-
мещается в неподвижной вилке держателя, состоящей из двух
пластин, приваренных к металлической втулке, служащей для
крепления головки на штанге.
В нормальном положении опрокидывающаяся часть головн
ки удерживается силой давления токосъемника на контактный
55
провод и фиксатором, состоящим из спиральной пружины и
двух стальных шариков, западающих в гнезда, высверленные в
пластинках вилки держателя.
При ударе по подвижной части головки или в случае за-
цепления ее за контактную сеть подвижный рычаг выходит из
Рис. 29. Опрокидывающаяся контактная головка (сим-
феропольская)
вилки, поворачиваясь относительно горизонтальной оси, и вмес-
те с подвижной частью головки запрокидывается назад, как
указано на рис. 29,6. В таком положении контактная головка
приобретает хорошую обтекаемость.
Штанговый провод крепится к болту, приваренному к втул-
ке держателя. Головка изолируется от штанги пластмассовой
втулкой.
Опрокидывающиеся контактные головки пока не получили
широкого распространения, но опыт эксплуатации их заслужи-
вает самого пристального внимания.
56
5. ДВУХПОЛЮСНАЯ КОНТАКТНАЯ ГОЛОВКА
Токосъемник с двухполюсной контактной головкой и со
скользящим контактом имеет некоторые преимущества по срав-
нению с однополюсным токосъемником.
Двухполюсная контактная головка дает возможность при
прочих равных условиях уменьшить изменение эквивалентной
массы головки в рабочем диапазоне перемещений. По этой
причине надежность контакта с проводом у такого токосъем-
ника меньше зависит от его массы, чем у токосъемников с од-
нополюсной головкой
Предположим, что в момент проезда двухполюсной головки.
(с жестким коромыслом) под точками подвеса контактного про-
вода правый подвес резко поднимется над левым (рис. 30,а).
Так как штанга токо-
съемника прикреплена
к средней части коро-
мысла двухполюсной
головки, для восстано-
вления контакта с пра-
вым проводом штанге
необходимо пройти
путь в 2 раза меньший,
чем правому контакту
головки. Токосъем в
этом случае восстано-
вится быстрее, чем при
тех >ке условиях у од-
нополюсного токосъем-
ника.
Если изменение вы-
Рис. 30. Схемы положений двухполюсной
контактной головки при смещении в вер-
тикальной плоскости правого контактного
провода
а — в момент проезда под точками подвеса; б —
в удалении от точек подвеса
соты правого провода произошло в отдалении от точки подвеса,
то контакт будет восстановлен под давлением левого провода
на левое плечо коромысла (рис. 30,6). Левый провод, опускаясь,
повернет коромысло относительно шарнира на штанге и при-
жмет правый контакт к проводу. Поскольку высота подъема
штанги не изменилась, величина ее массы в этом случае не бу-
дет отражаться на скорости восстановления контакта.
Двухполюсная головка обладает несколько повышенной ус-
тойчивостью на контактных проводах, вследствие большой ши-
рины контактных поверхностей. У однополюсной головки кон-
тактный провод всегда находится рядом с ребордой обоймы,
поэтому в случае отрыва головки от сети легко может произой-
ти сход токосъемника. На двухполюсной головке контактные
провода в большинстве случаев располагаются вдали от внеш-
ней реборды; при отрыве головки менее вероятен случай, когда
провод при ее подъеме не попадет обратно на контактную по-
верхность.
5 Зак. 1005
57
Большая устойчивость двухполюсных головок на контактной
сети дает возможность эксплуатировать ее с пониженным на-
жатием на контактный провод.
Пониженное нажатие и большая поверхность контактных
вставок дают возможность значительно увеличить срок службы
последних. Это благоприятно сказывается также и на работе
контактной сети: снижается износ контактных проводов, умень-
шаются,перегибы контактного провода в вертикальной плоско-
сти во бремя прохода токосъемника, вызывающие старение ме-
талла, трещины и обрывы провода.
К преимуществам двухполюсного токосъемника можно от-
нести меньший общий вес его по сравнению с двумя однопо-
люсными токосъемниками, а также лучшую маневренность
троллейбуса, поскольку токосъемник по отношению к коромыс-
лу головки может поворачиваться на угол до 180°.
В настоящее время распространены эластичные системы
подвески контактных проводов, при работе на них несколько
нарушается независимость эластичности каждого из проводов
сети. В этом случае может принести пользу головка, в которой
коромысло выполнено с независимым подрессориванием каж-
дого плеча.
Головка одноштангового токосъемника может быть выпол-
нена в различных вариантах: с жестким или гибким коромыс-
лом, поворачивающейся на шарнире в горизонтальной плоско-
сти относительно штанги токосъемника или, наоборот, лишен-
ной этого вращения. Положение головки на контактной сети
может фиксироваться при помощи реборд, расположенных с
внешней или с внутренней стороны контактных проводов. Токо-
съемник с двухполюсной головкой, испытывавшийся на кон-
тактной сети в Москве, был приспособлен для эксплуатации по
существующей контактной сети при минимальной ее переделке.
Штанга и основание были использованы от токосъемника типа
РТ-6. Коромысло головки было жесткой конструкции из тексто-
литовых планок и вращалось в вертикальной и горизонтальной
плоскостях. На концах коромысла укреплялись металлические
кронштейны с цилиндрическим шарниром для обоймы, имею-
щей наружные реборды. Контактные вставки применялись ши-
рокие угольно-графитные.
Проведенная опытная эксплуатация двухполюсной головки
при скорости движения до 40 кж/ч и резких отклонениях трол-
лейбуса от оси контактной сети выявила работоспособность го-
ловки и целесообразность исследовательских работ в области
одноштанговых токосъемников.
Глава четвертая
КОНСТРУКЦИИ ТОКОСЪЕМНИКОВ ДЛЯ ТРАМВАЯ
1. ОДНОРЫЧАЖНЫЕ ТОКОСЪЕМНИКИ (ДУГОВЫЕ И ШТАНГОВЫЕ)
Дуговой токосъемник М-1 Б
На трамвайных вагонах МТВ-82, М-38, Бф, Ф, КМ, КТМ-1,
КТМ-2, РВЗ-6 и других применяются рамные однорычажные
.(дуговые) токосъемники по типу М-1Б (рис. 31).
00*20
Рис 31. Рамный однорычажный (дуговой) токосъемник типа М-1Б
Технические данные токосъемников М-1 Б
Номинальное напряжение в в......................550
Максимальное напряжение (ГОСТ 6962—54) в в . . .700
о*
59
Рис. 32. Основание токосъемника типа М-1 Б
565'
Ток часовой в а................................. 400
Ток длительный в а...............................300
Максимальная скорость токосъема в км)ч ...........65
Нажатие токосъемника на контактный провод'в кГ . .4—7
Вес в кг:
основания....................ч..................62
рамы....................................... 16
контактной вставки алюминиевой.трехрожко-
вой ........ 3,5
контактной вставки алюминиевой.двухрожко-
вой ...... 2,8
Подъемный механизм токосъемника КБ состоит из основа-
ния 1 и рамы 2 (см. рис. 31). Контактная час!ь токосъемника
выполнена в виде съемной металлической вставки 3. Привод
токосъемника ручной.
Основание (рис. 32) с помощью пружинного механизма
обеспечивает нажатие контактной вставки на провод при из-
менении высоты подвески последнего и работу токосъемника
при изменении направления движения.
В двух чугунных стойках 1 основания закреплен конусными
шпильками 2 горизонтальный вал 3. На валу находятся сталь-
ные кронштейны 4, связанные планкой 5. В отверстия кронштей-
Допцскиется
'до 5 мм
Рис. 33. Пружина токосъемника типа М-1Б
нов впрессованы бронзовые втулки 6. К кронштейнам крепятся
болтами четыре хомута 7, предназначенные для крепления рамы
токосъемника. Кроме кронштейнов 4 на валу свободно сидят
чугунные держатели 8. Концы цилиндрической пружины 9 при-
креплены зажимами 10 к нижним частям держателей S. Чу-
гунные упорные рычаги И и 12 свободно сидят на цапфах 13
держателей 8. Верхние концы упорных рычагов расположены
по обе стороны планки 5, а нижние — находятся между непод-
вижными упорами 14 стоек 1 и регулировочными болтами 15.
ввернутыми в тело подвижных держателей 8. Благодаря этому
61
каждый упорный рычаг может поворачиваться относительнс
оси вала 3 только в одну сторону (при изменении направления
движения трамвайного вагона). Если токосъемник поворачи-
вать по часовой стрелке (см. вид по стрелке Л), планка 5 уп-
рется в верхний конец упорного рычага 12, а нижний конец ры-
чага передаст вращающий момент через регулировочный болт
15 правому держателю 8 и пружина 9 начнет закручиваться,
так как противоположный конец ее удерживается неподвижно
упором 14 левой стойки. При повороте токосъемника против
часовой стрелки псужина закручивается посредством упорного
рычага 11, а держатель и рычаг, расположенные с противопо-
ложной стороны, удерживают второй конец пружины непод-
вижно благодаря упору 14 на левой стойке. Пружина (рис. 33)
изготовляется из стали марки Ст.7 (ГОСТ 380—60) диаметром
20 мм. Наружный диаметр пружины 141 ±3 мм, шаг витков
22±0,5 мм; витков 19, свободная длина пружины 442 мм. Рас-
чет пружины выполнен по данным, указанным в табл. 3.
Техническая характеристика пружины
Таблица 3
Вид нагрузки Нагрузка на плече 10 см в кГ Угол закручи- вания в град Напряжение в кГ/см*
Предварительный натяг 41,6± 10% 10 530
Нормальная рабочая 166,4 г 10% 40 2120
Максимальная рабочая 416± 10% 100 5300
Испытательная 541 ±10% 130 6890
Модуль упругости £=2200 000 кПсм2.
Нажатие токосъемника на контактный провод регулируется
болтами 15 (см. рис. 32), изменяющими угол закручивания
пружины. Главная цепь трамвайного вагона присоединяется к
болту 16 на торце оси.
Смазка шарниров осуществляется через четыре масленки
/7, установленные на кронштейнах 4 и держателях S. Приме-
няется смазка марки 1-13, жировая (ГОСТ 1631—61). Смазки
других марок применять не рекомендуется, так как при пони-
жении температуры увеличиваются силы трения в шарнирах
токосъемника в результате загустевания смазки. Основание
изолировано от крыши фарфоровыми изоляторами такого же
типа, как и на троллейбусах.
Рама токосъемника (рис. 34,а) выполнена из стальных водо-
газопроводных труб (ГОСТ 3262—62). Для того чтобы прибли-
зить раму к телу равного сопротивления, верхняя часть ее 1 (с
крестовиной) выполнена из трубы наружным диаметром
21,3 мм, а нижняя 2 — из трубы диаметром 26,8 мм. Сочлене-
ние труб осуществляется сваркой. К верхним концам рамы
62
2760W
i)
Рис. 34. Рама однорычажного токосъемника
а — типа М-1Б; 6 — ленинградского типа
приклепаны стальные башмаки 3, предназначенные для крепле-
ния контактной вставки 4. Рама крепится к основанию так. что-
бы у токосъемников (в собранном виде) расстояние от оси ва-
ла до высшей точки новой алюминиевой контактной вставки
было равно 2900±20 мм. Характерные положения токосъем-
ника были указаны на рис. 31.
Контактная вставка 4 в большинстве случаев применяется
трехрожковая алюминиевая (см. рис. 58). Она прикрепляется к
башмакам рамы болтами 5. В желоба вставки закладывается
консистентная графитная смазка УСсА (ГОСТ 3333—55).
Нажатие контактной вставки на провод при токосъемнике,
расположенном под углом 60° к линии горизонта, должно быть
4,5 кГ. Нажатие определяется грузом в 4,5 кГ, вертикально
подвешенным к середине алюминиевой контактной вставки.
Дуговой токосъемник ленинградского типа
Дуговой токосъемник, установленный на ленинградских
трамвайных вагонах типов МС и ЛМ-33, имеет такие же тех-
нические данные, как и токосъемник М-1Б, но несколько отли-
чается по конструктивному выполнению.
На его основании (рис. 35) имеется телескопическая часть
состоящая из труб 18 диаметром 32 мм и 19 диаметром 25 мм
с четырьмя планками 20, предназначенными для крепления
съемной рамы.
Остальные детали основания такие же, как и у токосъемни-
ка М-1Б. Обозначение деталей на рис. 35 аналогично рис. 32.
При ремонте основания в отверстия кронштейна и держателя
впрессовываются втулки.
Боковины рамы 1 (см. рис. 34,6) выполнены из трубы диа-
метром 19 мм. Крестовина 2 изготовлена из стальной полосы
сечением 6X25 мм. Сочленения крестовины, боковин и башма-
ков выполнены сваркой. Алюминиевая трехрожковая контакт-
ная вставка 3 крепится к башмаку 4 болтами 5. В желоба кон-
тактной вставки закладывается графитная смазка УСсА (ГОСТ
3333—55).
Полная высота токосъемника, измеренная от оси основания
до верхней точки алюминиевой контактной вставки, должна
быть 3100 мм для трамвайных вагонов типов МС и ЛМ-33.
Норма нажатия контактной вставки на провод такая же,
как и у токосъемника М-1Б.
Трамвайный однорычажный токосъемник (штанговый)
В некоторых городах эксплуатируются центральные одно-
рычажные токосъемники с роликовым или скользящим контак-
том. Токосъемник состоит из основания, держателя штанги с
натяжным Приспособлением, штанги и контактной головки (ро-
ликовой или скользящей).
64
1000
Рис. 35. Основание токосъемника ленинградского тина
Основание дает возможность токосъемнику поворачиваться
вокруг вертикальной оси на угол до 360° при изменении направ-
ления движения трамвайного вагона и изменять угол наклона
штанги в вертикальной плоскости в зависимости от высоты
подвески контактной сети. Необходимое контактное нажатие
устанавливается регулированием натяжных пружин.
У крнтактной головки с роликовым контактом есть только
одна обь вращения — горизонтальная для ролика, в отличие от
троллейбусной головки, у которой имеется и вертикальная ось;
необходимость в ней в данном случае отпадает, поскольку
трамвайный вагон не отклоняется от оси контактной сети.
Головка токосъемника трамвая с роликовым контактом име-
ет те Же недостатки, что и у троллейбусного токосъемника (см.
стр. 39). Контактные головки скользящего типа могут быть без
сменной вставки (меняется вся обойма, служащая одновремен-
но и контактом) и со сменной контактной вставкой, преимуще-
ственно угольной. Одна из многочисленных конструкций кон-
тактной головки без сменной контакт-
ной вставки показана на рис. 36.
На рис. 37 приведена наиболее
современная конструкция центрально-
го одноштангового токосъемника, при-
меняемого на чехословацких трамвай-
ных вагонах Т-2.
Основание токосъемника 1 уста-
новлено на четырех опорных резино-
вых изоляторах 2, которые одновре-
менно и амортизируют удары, вызван-
ные сходом токосъемника с контакт-
ной сети. Изоляторы установлены так,
что работают только на сжатие. Вра-
щение корпуса основания осуществля-
ется на роликоподшипниках кониче-
* ских однорядных № 7507 и 7510
Рис 36. Скользящая кон- <гост 333-59), а штангодержателя
тактная головка без смен- 3— на двух роликоподшипниках ради-
ной вставки альных цилиндрических однорядных
№ 32205 Б (ГОСТ 8328—57), благо-
даря чему сила трения в шарнирных сочленениях све-
дена до минимума. В штангодержателе крепится штан-
га 4, на конце которой находится резиновый изолятор 5 и кон-
тактная головка 6 с угольной вставкой. Нажатие контактной
головки на провод создается и регулируется двумя натяжными
пружинками 7, контактная головка соединена с изолированным
проводом <?, уложенным в штанге токосъемника, на задней тор-
цовой стенке кузова смонтирован ловитель, соединенный со
штангой пеньковым канатиком 9 диаметром 8 10 мм.
Минимальный угол между осью штанги и горизонтальной
66
линией составляет 5°, а максимальный рабочий — 40°. Диапазон
перемещения штанги в горизонтальной плоскости 95°. Нажатие
юловки на контактный провод 10±2,5 кГ при высоте контакт-
ной сети 5600 мм над головкой рельса. В эксплуатации необхо-
Рис. 37. Центральный однорычажный токосъемник трамвайного вагона
Т-2
димо следить, чтобы изоляция в сухом состоянии между голов-
кой и штангой была не менее 1 Мгом и между штангой и по-
стаментом — не менее 3 Мгом.
2. МНОГОРЫЧАЖНЫЕ ТОКОСЪЕМНИКИ (ПАНТОГРАФНЫЕ)
Токосъемник типа ТПЛ-1
Пантографный токосъемник типа ТПЛ-1 (рис. 38), разрабо-
тан Ленинградским трамвайно-троллейбусным управлением.
Технические данные токосъемника
Номинальное напряжение в в......................550
Длительный-ток в а..............................500
Максимальная допустимая скорость движения в км/ч 80
67
Контактное нажатие при высоте провода от нижней
плоскости основания пантографа 2690—2850 мм
в кГ . .....................................3,5—5
Наибольшая высота подъема (от нижней плоскости
основания пантографа) в мм................... 3050
Максимальная рабочая высота в мм............. 2900
Минимальная рабочая высота в ли................760
1 Максимальная высота пантографа в опущенном сос-
тоянии в мм.......................................720
Вес пантографа в кг............................288
Основание 1 токосъемника выполнено из сваренных уголков,
на которых укреплены: лапы 2, предназначенные для крепления
основания к фарфоровым изоляторам, кронштейны 3, к кото-
рым крепятся наружные пружины 4, подшипники 5, служащие
опорами для осей вращения 6 (передней) и 7 (задней) и пру-
жинные амортизаторы 8, смягчающие удар рамы при ее опу-
скании. На передней оси укреплены два кривошипа 9. К ним
68
присоединены передние концы пружины 4., Пружины изготовле-
ны из: углеродистой пружинной стали марки 85 (ГОСТ
2052—53) диаметром 10 мм. Наружный диаметр пружины
68 мм. число витков 32. Передняя и задняя оси соединены че-
рез кривошипы 10 тягами И, уравновешивающими механизм.
Задняя ось соединена с валом 12 посредством кривошипов 73,
14 и внутренних пружин 15. Пружины изготовлены из кремни-
стой стали 55С2 (ГОСТ 2052—53) диаметром 12 мм. Наруж-
ный диаметр пружины 96 мм, число витков 40.
Рычажная система состоит из двух плоских нижних рам
16, жестко закрепленных на концах задней и передней осей и
двух плоских верхних рам 17, шарнирно сочлененных с нижни-
ми рамами. Нижняя рама сварена из труб наружным диамет-
ром 38 и 25 мм (поперечины). Верхние рамы сварены из труб
диаметром 25 мм. По диагоналям рам расположены растяжки
18, выполненные из проволоки диаметром 6 мм. На концах ра-
стяжек имеются натяжные болты.
Контактная часть 19 укреплена на рычагах 20, связанных
шарниром 21 с подъемным механизмом. Рычаги выполнены из
труб диаметром 19 мм. Пружины 22 обеспечивают эластичную
связь контактной части с подъемным механизмом. Контактом
Рис. 39. Цилиндр токосъемника типа ТПЛ-1
/ — чугунный корпус; 2 — крышка; 3 — электронитовая прокладка; 4 — поршень; 5 —
манжета; 6 — шайба; 7 — прижимное кольцо; 8 — шток поршня; 9 — бронзовые втул-
ки; 10 — шатун
служит алюминиевая вставка (см. рис. 58,6), закрепленная на
рычагах 20 при помощи башмаков и болтов. Все шарниры за-
шунтированы гибкими соединениями 23 сечением 25 мм2, вы-
полненными из медного провода.
Привод токосъемника — пневматический. При помощи его
осуществляется подъем пантографа. Цилиндр 24 привода кре-
пится на основании пантографа.
Шток цилиндра соединен через шатун 25 с кривошипом 26,
закрепленным на валу 12. Конструкция цилиндра показана на
рис. 39. Кинематическая схема токосъемника приведена на
рис. 40.
69
Для подъема пантографа в цилиндр 24 (см. рис. 38, 40), по-
дается сжатый воздух, который, перемещая поршень и связан-
ный с ним шатун 25 и кривошип 26, поворачивает вал 12. Кри-
вошипы этого вала натягивают пружины 15, которые поворачи-
вают заднюю ось. Вращение задней оси через тяги 11 пере-
дается на переднюю ось. Наружные пружины 4 всегда нахо-
дятся в натянутом состоянии и стремятся поднять пантограф,
но рассчитаны они так, что одни этого сделать не в состоянии,
«г
При натяжении же дополнительно и пружин 15 происходит
подъем пантографа. Контактное нажатие пантографа не зави-
сит от давления воздуха в цилиндре, так как поршень переме-
щается до упора уже при давлении 2,5 атм, в то время как ра-
бочее давление в системе 5 атм. В таком положении поршня
контактное нажатие создается только пружинами.
Пантограф опускается при выпуске сжатого воздуха из ци-
линдра под действием собственного веса. Постоянно растяну-
тые пружины 4 способствуют плавному опусканию пантографа.
Максимальный подъем пантографа ограничивается кривоши-
пом, нижняя часть которого соприкасается с упором, располо-
женным на основании. При отсутствии сжатого воздуха или не-
исправности цилиндра пантограф может быть удержан в под-
нятом состоянии натяжным устройством 27, которое при помо-
щи крюка 28 и серьги 29 поворачивает кривошип 26 в крайнее
рабочее положение. Подъем пантографа при отсутствии сжато-
го воздуха в напорной магистрали вагона (при выезде из пар-
70
Рис. 41. Ручной насос токосъемника типа ТПЛ-1
/ — цилиндр; 2 — основание; 3 — крышка; 4 — поршень с ко-
жаной манжетой и распорным кольцом; 5 — шток; 6 — ры-
чаг; 7 — бронзовая втулка; 8 — всасывающий клапан с ко-
жаной уплотняющей прокладкой; 9 — нагнетательный кла-
пан с резиновой уплотняющей прокладкой
71
ка) может быть осуществлен при помощи ручного насоса, кон-
струкция которого показана на рис. 41. Для подъема пантогра-
фа необходимо произвести около-15 качаний ручного насоса
при условии изоляции специальным краном воздухопровода
пантографа от напорной магистрали. Для компенсации утечки
воздуха из цилиндра и трубопровода установлен вентиль, не-
прерывно подпитывающий цилиндр от напорной магистрали ва-
гона. Экстренное опускание пантографа может быть выполнено;
водителем из кабины специальным краном. i
Токосъемник ESS 48 (модель 2)
На трамвайных вагонах типа ГОТА Т-57 устанавливается
токосъемник типа ESS 48 (модель 2). Контактная вставка
угольно-графитная, арочная; при небольших изменениях в кон:
струкиии контактной части может быть установлена прямая
контактная вставка.
Технические данные токосъемника
Номинальное напряжение в в.................. 550
Длительный ток в а.......................... 600
Максимальная допустимая скорость движения в
км/ч........................................ 80
Контактное нажатие в кГ....................3,5—5,0
Максимальная рабочая высота (от нижней плос-
кости основания) в мм....................... 3000
Минимальная рабочая высота в мм............: 550
Максимальная высота йпантографа в опущенном
состоянии в мм.............................. 390
Вес пантографа в кг........................ 100
Основание токосъемника (рис. 42 и 43) выполнено из про-
дольных уголков /, связанных между собой двумя трубчатыми
поперечинами 2. Параллельно трубчатым поперечинам на осно-
вании устанавливаются два вала 3, жестко связанные с нижни-
ми рамами рычажного механизма. Вал представляет собой
трубу, вращающуюся на дв^х сферических двухрядных шари-
коподшипниках 4 (1205 ДИН630). Соединение вала с продоль-;
ными уголками 1 основания осуществляется при помощи цап-
фы 5, укрепленной на болту 6. Подшипник смазывается через
масленку 7. Сальник 8 состоит из кожаной прокладки, сталь-
ного и запорного колец. На валах приварены кривошипы для
крепления пружины 9 и уравнивающей тяги 10. Шарикопод-
шипники предохранены от действия тока шунтами 11, при-
крепленными к кривошипам и трубчатым поперечинам.
Кинематическая схема пантографа показана на рис. 40.
Нижняя рама П-образной конструкции. Основным элементом
ее является цилиндрическая труба 3, служащая валом, к кото-
рой приварены две трубы 12 конической формы. Трубы выпол-
нены коническими с целью получения равнопрочности при ми-
нимальном весе конструкции. На верхних концах этих труб за-
72
креплены коленчатые шарнирные рычаги 13 с валиком 14, втул-
кой и масленкой 15 (АМ10Х1 ДИН 3404). На шарнирах уста-
новлены шунтЫ 16 и скобы 17, служащие для опускания пан-
тографа. Верхние рамы выполнены из труб 18, причем каждая
из них имеет по одной диагональной трубе. Нижние концы
труб рамы закреплены штифтами на шарнирах 13. Шарнирные
сочленения верхних концов рам различные. С одной стороны
Рис. 42. Общий вид токосъемника типа ESS 48 (модель 2)
(на чертеже слева) шарнирное сочленение образовано вилкой
20, ушком 21 со втулкой и осью 22, а с другой стороны — дву-
мя вилками 23 и 24 (со втулками) и осью 25.
Рамка контактной части сварена из труб 26. На трубах ук-
реплены: литая качающаяся вилка 27 со втулками 28 и держа-
тель рамки 29 с отверстием для подшипника. В верхней частя
рамки укреплены два рога 30 с полуосями 31. На полуосях вра-
щаются наконечники 32, к которым крепятся: металлическая
обойма 33, угольно-графитная контактная вставка 34 и шунты
35. Рамка контактной части вращается на осях шарниров верх-
них рам пантографа. С левой стороны вращение рамки проис-
ходит на сферическом роликоподшипнике 36, а справа шарнир
образуют ось 25 и втулки 28, впрессованные в качающуюся вил-
ку. Шарниры защищены шунтами 37. Сочленение рамки контакт-
ной части с рамой пантографа выполнено эластичным при помо-
щи двух спиральных пружин 38, нижние концы которых укрепле-
73
J 4 О
Рис. 43. Основные узлы токо-
съемника типа ESS 48
а—контактная часть; б—основание
с нижней рамой; в—механизм для
удержания контактной вставки в
горизонтальном положении; г —
схема механизма для удержания
вставки в горизонтальном положе-
нии; д — верхняя рама с шарнир-
ными соединениями
ны к хомутам 39, а верхние — к винтам 40 рамки контактной ча-
сти. В контактной части имеется устройство, которое поддержи-
вает контактную поверхность угольнографитной вставки в гори-
зонтальном положении, независимо от высоты подъема панто-
графа и угла наклона рамки. К оси 25 верхнего шарнира непод-
вижно прикреплен (штифтом) фиксатор со штоком 41. Верти-
кальное положение штока и неподвижность оси 25 обеспечива-
ются механизмом, состоящим из ползуна 42 и двух тяг 43, шар-
нирно закрепленных на ползуне и рычагах рамы. На оси 25 жест-
ко закреплен рычаг 44, установленный в горизонтальной плоско-
сти. Другой рычаг 45 жестко закреплен к обойме под углом 90° к
вертикальной оси вставки. Рычаги 44 и 45 шарнирно соединены
тягой 46. Длиной тяги 46 регулируется рычажная система. На
рис. 43 показана кинематика этого механизма и на рис. 61 — кон-
тактная вставка. Привод пантографа ручной.
Токосъемник трамвайных вагонов Т-2 и Т-3
На трамвайных вагонах Т-2 установлен пантографный токо-
съемник, приведенный на рис. 44.
Технические данные токосъемника
Номинальное напряжение в в.......................550
Длительный ток в а...............................350
Максимальная допустимая скорость движения в км/ч 80
Контактное нажатие при рабочем ходе 2200 мм в кГ:
для подъема...................................7±1
„ опускания..................................9±1
Наибольшая высота подъема от головки рельса в мм 6500
Максимальная рабочая высота в мм............... 6000
Минимальная рабочая высота в мм................ 3800
Максимальная высота пантографа в опущенном состоя-
нии в мм.................................... 3650
Вес пантографа в кг............................. 124
Основание пантографа (рис. 45) выполнено из двух про-
дольных уголков 1 размером 90x56x8 мм и двух швеллеров
2 № 65, скрепленных сваркой. На концах уголков смонтиро-
ваны шарниры нижних рам подъемного механизма. Шарнир
состоит из стальной полуоси 3, на которую надет шарикопод-
шипник 4 радиальный однорядный № 207 (ГОСТ 8338—57).
На наружную обойму шарикоподшипника напрессовано сталь-
ное гнездо 5, которое в свою очередь впрессовано в трубу 6
нижней рамы подъемного механизма. К трубе 6, служащей ва-
лом, приварены кривошипы 7, предназначенные для крепления
к ним уравнивающей тяги 8. Тяга выполнена из трубы диамет-
рохМ 25/21 мм, материал трубы — сталь/марки 10. К кривоши-
пам 9 крепятся пружины 10. В отверстия кривошипов 7 впрес-
сованы втулки из стали марки 45. Характеристики пружин при-
ведены в табл. 4.
75
Рис. 44. Общий вид токосъемника трамвайных вагонов Т-2
Рис. 45. Основные узлы то-
косъемника Т-2
а — подшипниковый узел осно-
вания; б — основание с ниж-
ней рамой; в — шарнирное сое-
динение нижней рамы с верх-
ней; г — шарнирное соединение
верхних рам
Таблица 4
Технические характеристики пружин
С обеих сторон пружин имеются держатели 11, в которые
ввернуты тяги 12 с вилками. Изменяя глубину ввертывания тяг,
регулируют контактное нажатие. Нижние рамы рычажной си-
стемы сварены из трубы 6 (диаметр 90/80 мм, материал —
сталь марки 20) и рычагов 13 коробчатого сечения. Рычаги 13
сварены из листовой стали марки 10 толщиной 1,5 мм. В верх-
ней части рычага 13 приварена вилка 14 с ребрами 15, служа-
щая опорой для шарнира верхней рамы.
Верхняя рама (см. рис. 44) состоит из двух труб 16 диамет-
ром 25/21 мм (материал — сталь марки 20), соединенных для
увеличения жесткости диагональной трубой 17 диаметром
20/16 мм. В нижние концы труб заделан шарнир 18 (рис. 45)
чри помощи штифта 19 и латунной пайки. В стальную втулку
9 шарнира запрессованы втулки 21, выполненные из бронзы
оловянистой марки Бр. ОЦС 5-5-5 (ГОСТ 613—50). Верхняя и
нижняя рамы соединены пальцем, изготовленным из стали
марки 45. Верхние концы труб сочленены шарнирами 18, ана-
логичными нижним, и вилками 22. В отверстия вилки впрессо-
ваны втулки 23 из оловянистой бронзы Бр. ОЦС 5-5-5. Вилка
заделана в трубу 16 так же, как и шарнир 18. Соединены шар-
ниры пальцами 24, выполненными из стали марки 45. Все шар-
нирные соединения снабжены шариковыми масленками 25 типа
РТВ-41, а для защиты от действия тока — гибкими медными
шунтами 26 сечением 28 мм2, изготовленными из особо гибкого
провода марки ПЩ (ГОСТ 9125—59) сечением 4 мм2.
Контактная часть выполняется в нескольких вариантах: с
алюминиевой контактной вставкой (см. рис. 44); с угольно-гра-
фитной массивной контактной вставкой (рис. 46); с угольно-
графитными контактными накладками (рис. 47).
78
Контактная часть (см. рис. 44) состоит из рамки 27, сварен-
ной из труб диаметром 20/16 мм (материал — сталь марки 20),
башмаков 28, приваренных к трубам, алюминиевой контактной
вставки 29 и держателя 30. С помощью держателя закреплен-
ная в нем болтами 31 (см. рис. 45,г) рамка может вращаться
относительно оси 24.
Рис. 46. Контактная часть токосъемника трамвайного вагона Т-2
с массивной угольно-графитной контактной вставкой и приспо-
соблением для удержания ее в горизонтальном положении
Спиральные пружины 32 (см. рис. 44), прикрепленные к
держателю и к рычагам верхней рамы хомутиками 33, дают
возможность осуществить эластичную связь между контактной
вставкой и рамой пантографа. Характеристика пружин дана в
табл. 4. Контактная часть при использовании массивной уголь-
но-графитной контактной вставки (см. рис. 46) отличается от
описанной выше только дополнительным устройством, обеспе-
79
не менее W5
153
Полоз пантографа для крепления угольных вставок типа НЭВ
чивающим всегда горизонтальное положение контактной по-
верхности вставки, а также способом крепления контактной
вставки к рамке. Для увеличения прочности угольная контакт-
ная вставка 1 вставляется в металлическую обойму 2, которая
крепится шарнирно к башмакам 3.
Механизм, устанавливающий контактную вставку в горизон-
тальное положение, состоит из П-образной скобы 4, приварен-
ной к обойме, горизонтального рычага 5, укрепленного непод-
вижно на скобе 4, горизонтального рычага 6, жестко закреплен-
ного на оси 7 шарнира, регулировочной тяги /2, фиксатора со
штоком 3, закрепленного неподвижно на оси 7, двух сережек 9,
шарнирно соединенных с хомутиками 10 и ползуном 11. Кине-
матика этого механизма приведена в описании пантографа
ESS48, а контактные вставки показаны на рис. 59.
Контактная часть пантографа может быть выполнена с
угольно-графитной контактной вставкой, составленной из набора
отдельных прямолинейных вставок. На рис. 47 изображена кон-
струкция такой контактной части, применяемой на электрическом
подвижном составе железных дорог.
Угольно-графитные контактные вставки 1 типа НЭЗ (см.
стр. 116) крепятся в три ряда к полозу 2. Крепление вставок
осуществлено пластинами 3, приваренными к полозу, и съемны-
ми пластинами 4, выполненными в виде корытца, удерживаемы-
ми винтами 5 размером М6Х14. Обтекаемость полоза создается
рогом 6 и у торцов вставок — пластинами 7. На пантографах
трамвайных вагонов достаточно крепить вставки типа НЭВ в
два ряда по пяти вставок в каждом ряду. Такая конструкция
контактной части обладает рядом преимуществ по сравнению с
обычной, имеющей массивную (см. рис. 61) угольно-графитную
вставку: большая площадь прилегания вставки к полозу, ме-
нее вероятно образование поперечных трешин во вставках, эко-
номичнее используется материал вставки, так как наиболее из-
нашиваемая средняя часть может заменяться независимо от
сравнительно малоизнашиваемых крайних частей вставки, и,
кроме того, последние могут продолжать эксплуатироваться,
будучи поставленными в среднюю часть полоза. Вставки, при-
меняемые в такой конструкции контактной части, более техно-
логичны в производстве, чем массивные арочные.
Для того чтобы обеспечить надежную работу контактных
вставок, необходимо соблюдать определенные требования при
их монтаже и эксплуатации. Перед установкой вставок кон-
тактные поверхности полоза смазывают солидолом или техни-
ческим вазелином с целью предохранения их от окисления. За-
зор по поверхности трения между торцами вставок, а также
между вставкой и козырьком не должен превышать 0,5 мм.
Стыки вставок друг с другом и с козырьками должны быть
тщательно припилены для того, чтобы контактный провод про-
ходил плавно. Незащищенные торцы каждого ряда вставок
6 Зак. 1003 81
опиливают на 40 мм в длину и 20 мм по высоте. Контактные
вставки крепят на полозе надежно — возможность перемещения
их от руки не допускается. Контактные поверхности обоих ря-
дов вставок должны находиться в одной плоскости (попарно),
для этого они после сборки запиливаются. На полозе устанав-
ливаются вставки одной марки.
В процессе эксплуатации на вставках могут появиться ско-
лы и трещины. Признаками брака являются: наличие более двух
поперечных трещин на вставку (при двух трещинах не должно
допускаться ослабление крепления вставки), сколы острых кон-
цов или в середине, превышающие 15 мм по ширине вставки
(сколы, допустимые для эксплуатации, должны запиливаться).
Толщина изношенной вставки от подошвы менее И мм.
Пантограф, устанавливаемый на трамвайных вагонах Т-2,
опускается вручную при помощи веревки и системы блоков.
На трамвайных вагонах Т-3 установлен пантограф облегченно-
го типа (рис. 48). В качестве контактных вставок используются
алюминиевые накладки. Полоз поддерживается в горизонталь-
ном положении рычажным механизмом. Привод осуществлен с
помощью электродвигателя. При эксплуатации этих пантогра-
фов выявилась необходимость усиления рамы и усовершенство-
вания контактной части.
В трамвайных депо Москвы на эти пантографы устанавли-
вают контактную часть пантографов Т-2.
Величина допустимого тока, снимаемого пантографом
Величина тока, снимаемого пантографом, ограничивается на-
гревом контактного провода в месте контакта. Допустимая тем-
пература нагрева контактного провода в месте контакта при-
нимается 120эС. При движении критерием служит нагрев
угольно-графитной контактной вставки, который в свою оче-
редь зависит от материала вставки, контактного нажатия, ус-
ловий токосъема и охлаждения, конструкции контактной части
пантографа и пр.
Наибольшая допустимая температура контактной вставки
принимается равной 210°С. Указанные величины температур
еще не вызывают изменения структуры материала контактного
провода. Экспериментальными исследованиями, выполненными
ЦНИИ МПС, были определены величины наибольшего тока,
который можно снимать пантографом с различными марками
угольных контактных вставок при движении и на стоянке [19].
Исследования для неподвижного контакта проводились при
неизношенном контактном проводе марки МФ-85 при двух кон-
тактных вставках шириной по 30 мм, прилегающих к проводу
"ишь на 10—30% их ширины, скорости воздушного потока не
более 1 м!сек, контактном нажатии однополозного пантографа
6 кГ и двухполозного 10 кГ.
82
Рис. 4S. Токосъемник для трамвайного вагона Т-3
Значения допустимых длительных токов для пантографа
приведены в табл. 5.
Таблица 5
Значения допустимых длительных токов для пантографа (в о)
к *? Марка вставки (см. рис. 62) При движении1 На сгоьнке2 * * * 6 * В
однополозный пантограф двухполозный пантограф однопо лозный пантограф двухполозный пантограф
НЭЗ-А 500 870 55 90
НЭЗ-Б 630 1110 75 120
1 Допускается кратковременная перегрузка на 40% сверх указанных значений.
4 При двойном контактном проводе допускаемый ток увеличивается в 1,5 раза.
Сравнивая данные этой таблицы со значениями токов, по-
требляемых наиболее энергоемким подвижным составом в раз-
личных режимах работы (вагон Т-2 или Т-3), указанными в
табл. 8, можно сделать вы-
Рис. 49. Общий вид асимметричного
пантографа (полупантографа)
вод, что однополозные пан-
тографы Т-2 или Т-3 с дву-
мя рядами контактных
вставок НЭЗ-А или НЭЗ-Б*
при контактном нажатии
6 кГ вполне обеспечивают
нормальный съем тока как
в движении, так и на стоян-
ке трамвая.
Асимметричный пантограф
Все рассмотренные ранее
пантографы симметричны
относительно поперечной
оси.
В последнее время полу-
чили распространение токо-
съемники, асимметричные
относительно ее (рис. 49).
Асимметричные панто-
графы отличаются просто-
той конструкции по сравне-
нию с обычным пантогра-
фом, меньшим количеством шарниров, малой высотой в опу-
щенном состоянии, небольшой площадью занимаемой на кры-
ше, и малым весом. Полупантограф может работать в обоих
направлениях движения. К таким токосъемникам относится
полупантограф фирмы Сименс-Шуккерт (рис. 49 и 50).
84
Технические данные полупантографа
Рабочий диапазон в мм........................ 2400
Минимальная высота в опущенном состоянии от
нижней плоскости основания в мм............ 220
Максимальная высота в свободном состоянии от
нижней плоскости основания в мм............ 2920
Максимальная рабочая высота в мм............ 2720
Минимальная рабочая высота в мм ............. 320
Собственный вес в кг.......................... 85
Максимальная высота
0 свободном состоянии
Рис. 50. Конструкция асимметричного
пантографа
На сварном основании 1 (см. рис. 50) токосъемника уста-
новлены два рычага 2 и 3, вращающиеся вокруг осей 4 и 5. В
верхней части рычаги связаны шарниром 6 и 7 с рычагом 8,
выполненным в виде изогнутой рамы. На нем, при помощи, си-
стемы рычагов, шарнирно установлена контактная часть, со-
стоящая из двух угольных контактных вставок 9, усиленных
85
обоймами, и двух рогов 10. Рычажная система контактной ча-
сти соединена тягой 11 с нижним рычагом 2. Тяга крепится к
рычагу 2 шарниром 12. Длины рычагов, тяг и взаимное распо-
ложение осей их шарниров подобраны так, что при изменении
угла наклона рычага 2 плоскость контакта остается горизон-
тальной. Все шарнирные сочленения рычага 2 и контактной ча-
сти снабжены шунтами. Подъем токосъемника осуществляют
две спиральные пружины 13, соединенные с кривошипами,
приваренными к валу рычага 2. Соединение пружин с кри-
вошипами выполнено цепочками, состоящими из двух звеньев
со шпильками. При опускании токосъемника шпильки упирают-
ся в наклонные плоскости ' торцов кривошипов, изменяя
характер кривой момента вращения пружин.
Кинематическая схема такого механизма была показана на
рис. 40,г.
В токосъемнике применены резиновые амортизаторы.
Привод токосъемника может быть ручной, пневматический
или электрический.
При движении рычагом 2 вперед пантограф менее чувстви-
телен к инею и гололеду на контактных проводах.
Для такого типа пантографов с одним полозом и при одном
контактном проводе допускаются токи (по данным фирмы
Фэвлей), указанные в табл. 6.
\ Таблица 6
Величины снимаемых токов для угольных контактных вставок
и металлических контактных пластин
Угольные контактные вставки Металлические контактные пластины: медные, с алкные или комбинированные
Количество вста- вок я я а со и Снимаемый ток в а * * Ширина Снимаемый ток в а
Ширина в в мм номиналь- ный часовой кратковре- менный Количество пластин пластины в мм номиналь- ный часовой кратковре- менный
2 2 30 40 250 335 375 500 500 675 2 4 25 .25 400 675 600 1000 800 1350
Приведенные величины токов могут выдерживаться в тече-
ние 10—15 мин. При большой скорости движения и длитель-
ности пика тока до 1 мин величина тока может быть увеличена
в 1,5 раза.
В неблагоприятных условиях — при малых скоростях дви-
жения и плохом охлаждении контакта—пусковые токи в тече-
ние первых 30 сек после трогания вагона не должны превы-
шать 8О°/о величин часового тока.
Глава пятая
СТАТИЧЕСКИЕ И ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
ТОКОСЪЕМНИКОВ
1. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕНТРАЛЬНЫХ
ОДНОРЫЧАЖНЫХ токосъемников
Движение токосъемника по контактной сети сопровождается
постоянным изменением высоты его контакта вследствие непо-
стоянства уровня контактного провода, изменения эластичности
сети, упругих колебаний подвижного состава и неровностей
пути. Эти факторы приводят к непостоянству контактного на-
жатия. При малых скоростях движения изменение высоты то-
косъемника происходит медленно, контактное нажатие изменя-
ется в сравнительно небольших пределах и его можно оце-
нивать, без большой ошибки, аналогично статическому состоя-
нию. |При быстром изменении высоты токосъемника, что проис-
ходит на больших скоростях движения, возникают значитель-
ные инерционные силы, существенно изменяющие контактное
нажатие. Оно может меняться от нуля до опасной величины,
приводящей в неблагоприятных условиях к разрушениям то-
косъемника и контактной сети. При исчезновении же контакт-
ного нажатия или уменьшении его до величины ниже установ-
ленной нормы нарушается контакт, возникают электрические
дуги, искрение, может произойти сход токосъемника с провода
(при зафиксированном контакте). На движущийся токосъем*^
ник действуют также и аэродинамические силы, изменяющие
контактное нажатие. Для получения надежного токосъема не-
обходимо обеспечить минимальное колебание контактного на-
жатия от номинального значения.
Контактное нажатие Р движущегося по проводу токосъем-
ника можно представить следующим выражением:
р=ра±р'±рЛ±р„, (1)
где РП — сила нажатия, создаваемая пружинами;
РТ—сила трения в шарнирах;
87
Рл—динамическая сила возникающая при быстрых изме-
нениях высоты токосъемника;
Рв—аэродинамическая сила.
Аэродинамическая составляющая контактного нажатия Рв
в условиях городского транспорта обычно не учитывается, так
как ее значение принимает существенную величину лишь при
скоростях движения более 100 км)ч. Если контакт токосъемни-
ка медленно, с одинаковой скоростью перемещается в верти-
кальной плоскости, то силу Рд в выражении (1) можно при-
равнять нулю. Тогда получим силу статического нажатия Рс
Ре = Ра ± Р„ (2)
которая зависит только от величины нажатия токосъемника,
определяемой натяжными пружинами, и от величины сопротив-
ления сил трения в его шарнирах, онак при Рг зависит от на-
правления перемещения токосъемника. Положительный знак
соответствует перемещению токосъемника вниз, а отрицатель-
Рис. 51. Силы, действующие на токосъемники
а — однорычажные; б — многорычажные
ный — движению вверх (силы трения в шарнирах в данном
случае уменьшают контактное нажатие). Изменение величины
статического нажатия Рс в зависимости от высоты h контакта
Рс (ft) называется статической характеристикой токосъем-
ника.
На однорычажный токосъемник действуют' следующие мо-
менты сил относительно оси вращения О (рис. 51,а): /Ис—мо-
мент от сил сопротивления; Mt— момент от сил веса (G) ры-
чага с контактной частью; М2 — момент от реакции силы кон-
88
тактного нажатия (Ра); М3— момент от силы трения контакта
о пгрозод (Р3); Л4Т—момент от силы трения (Рт) в шарнире.
При условии равновесия системы можно написать
М = • М + М2 + М3 ± /Иг = Gl sin а 4- P.L sin а 4- P3L cos а ±
, лл zzv > г 4
± Мт — (GI 1 F3L) sin а 4- PaL cos а + Мх.
Сила трения контакта о провод Р$=Рг ц, где ц — коэффи-
циент трения. Подставив значение Р3, получим
Мс = (GI4- P3L) sin а 4- Pt ij.L cos а ± Мх.
(3)
Обозначив первые два момента правой части уравнения (3)
соответственно через М' и М", можно написать
Мс = М' + М” + Мх. (4)
Моменты, приведенные в правой части уравнения, можно
изобразить графически в зависимости от угла а при условии,
что контактное нажатие равняется номинальному значению и
остается постоянным: Р^~ PH = const.
Если взять для примера данные токосъемника РТ-6Ж:Рг=
= 12 кГ, £=590 см, G=40 кг, /=164 см, р =0,25. Л4Т =
=В80 кГ см, то можно построить .кривые, указанные на рис. 52.
Кривая ЛГ4-М" изображает зависимость момента сопротивле-
ния Мс при отсутствии сил трения (Л4т=0) и при Р2=Рн=
= const. Если бы кривая момента вращения, создаваемого на-
тяжной пружиной Ма (а), точно совпадала с этой кривой, то
контактное нажатие токосъемника было бы всегда постоянным
и равнялось номинальному Рн. Практически достичь этого не
представляется возможным. Так, например, для однорычажно-
го токосъемника со спиральной пружиной, работающей на за-
кручивание (токосъемник М-1), она создает момент Мп , про-
порциональный углу закручивания, и эта зависимость будет
изображаться прямой (рис. 52,6). Мо—соответствует началь-
ному моменту закручивания пружины. С кривой, выражающей
зависимость Мс (а) без учета трения в шарнире и при Ря—
= РН= const, прямая Мп (а) совпадает только в двух точках:
А и Б, в которых Л4С = Mi и Р2= Рн- В промежутке между точ-
ками А а Б M>Mi и поэтому Ра<Рн. а на остальных участ-
ках Ме < М и Рг> Рн. У однорычажного токосъемника типа
РТ-6Ж со спиральными пружинами, работающими на растяже-
ние, зависимость Мп (а) изобразится в виде кривой (см.
рис. 52,а), так как при изменении угла наклона токосъемника
изменяется не только сила натяжения пружин, но и плечо этой
силы относительно оси вращения. Кривая Мс (а) без учета сил
трения (Л4С =М'+М") и кривая (а) пересекаются в точке
А, где Мс = Ма и Р2= Рн. Вправо от нее М<Л4„ и, следова-
тельно, Р2>РН, а влево М->М и поэтому контактное нажа-
тие меньше номинального Р2< Рн.
С целью большего совпадения Mi (а) с Мс (а) подбирают
7 Зак. 1005
хаоактеоистики натяжных пружин и взаимное положение точек
крепления их. Добиваться наиболее близкого совпадения М„
(а) и Мс (а) целесообразно лишь в рабочем диапазоне токо-
съемников (а='50 4-80°).
Рис. 52. Кривые зависимости моментов от изменения угла наклона токо-
съемника
а —для токосъемника РТ-6Ж; б —для токосъемника по типу М-I (при Л1т==0 и
Pi = PH=ccnst); в — для токосъемника пантографного ТПЛ-1 (при Л<т=0 и
PS=PH=const)
В вышеприведенных графиках была выражена зависимость,
момента сил сопротивления от угла наклона токосъемника. Ес-
ли положить Мс = Мп , то формулу (3) можно решить относи-
тельно Р2
р___Мп ± Mt Gl sin д
L (sin a + |i COS a)
По формуле (5) можно построить зависимость Рг (а) или
Р2 (Л) (где h — высота подъема контакта), без учета и с уче-
том сил трения в шарнирах. На рис. 53, а, б приведены стати-
ческие характеристики Р2 (Л) для однорычажных токосъемш-
ков с учетом сил трения в шарнире. Верхние характеристики
дают значения нажатия токосъемника Рг+ Рг (Р-г— сопрр-
90
тивление трения в шарнирах) при движении его вниз, нижние
характеристики дают значения контактного нажатия Р2—Рт
при перемещении токосъемника вверх. Расстояния между эти-
Рис. 53. Статические ха-
рактеристики токосъем-
ников с учетом сил тре-
ния в шарнирах
а — однорычажный со спи-
ральными пружинами, ра-
ботающими на растяжение
(РТ-6Ж и РТ-3); б —одно-
рычажный с закручиваю-
щейся спиральной пружиной
(М-1); в — многорычажный
типа ТПЛ-1
ми характеристиками по вертикали соответствуют двойному
значению сопротивлений трения в шарнирах на данной высоте.
2. СТАТИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЦЕНТРАЛЬНЫХ
МНОГОРЫЧАЖНЫХ ТОКОСЪЕМНИКОВ
На многорычажный токосъемник действуют следующие ос-
новные силы (см. рис. 51,6)': силы веса верхних рычагов G1(
силы веса нижних рычагов G2, сила реакции контактного нажа-
тия Р2 и силы трения в шарнирах. Сила трения в контакте в
данном случае не учитывается, так как она на Afc практически
не влияет. Расчет ведется одной стороны пантографа, посколь-
ку вторая симметрична бтносительно вертикальной оси и так-
же уравновешивается реакцией пружин. Разложив силы Р2 и
7*
91
Git на силы реакций и приняв, что рычаги 1 и 2 представляют
собой жесткую систему, а шарниры а и б являются для них
опорами (1], можно написать из условий равновесия рычага /,
что силы реакций веса Х2—Xt=0; Х2=Хх и Kx-f-lV—Gi=0. Но
благодаря симметрии рычагов 1 и 2 Y2=Gt и, следовательно.
Из условий равновесия сумма моментов сил относительно
точки О будет: Y^li cosa—Gj-^-cosa—sina=0. Подставляя
G] = y2 и разделив уравнение на cosa, получим Хг= = у,
2tga
Сила Х| уравновешивается в верхнем шарнире равной и про-
тивоположно направленной составляющей силы реакции веса
рычага 2. Общий момент сопротивления Мс относительно оси
О] будет: Р2 Оф Х^аг + Уф)2г + G2O1g’+ Мт = Л4С.
Подставляя Р2= * , Хг = , у2 = Gb а также значения
£» sina ^£ig at
плеч сил, получим
Мс = sin(a4₽) + GjZ2 +cos0)4
2 sin a \ 2 tg at /
r G2 cosp ± Мт. (6)
Результирующий Mc уравновешивается моментом, разви-
ваемым пружинами Л4С=МП. По уравнению (6) можно по-
строить, как и для однорычажного токосъемника, кривые мо-
ментов при Р2— Р„ = const. Кривая Мс (а) при указанных
условиях будет идеальной для момента вращения натяжных
пружин Ма (а).
На рис. 52,в построены зависимости Мс (а) и Мп (а) токо-
съемника ТПЛ-1, из которых видно, что и в токосъемнике пан-
гографного типа эти кривые не совпадают. Сравнивая их с ана-
логичными кривыми однорычажных токосъемников, моясно ви-
деть что у пантографа они в рабочем диапазоне совпадают го-
раздо лучше. Это обстоятельство обеспечивает большее посто-
янство контактного нажатия у пантографов. Подставив в урав-
нение (6) Мп вместо Мс, можно построить статическую харак-
теристику Р2 (а) или Р2 (h). На рис. 53, в приведена статиче-
ская характеристика пантографного токосъемника ТПЛ-1. Си-
лы трения в шарнирах, как видно, создают дополнительные из-
менения контактного нажатия. Для улучшения условий токо-
съема стремятся к максимальному сближению обоих линий ха-
рактеристики. Это достигается в результате постановки в шар-
ниры подшипников качения и хорошим уходом за шарнирами в
процессе эксплуатации. Нормами допускается отклонение силы
контактного нажатия не более 15°/о от среднего значения.
Таким образом, статическая характеристика токосъемника
92
может служить критерием целесообразности конструкции и ка-
чества его сборки. Если статические характеристики смещены
в одну сторону (вверх или вниз) по отношению к эталонной ха-
рактеристике, то это свидетельствует о неправильном натяже-
нии пружин и исправляется их регулировкой. Если же расстоя-
ния по вертикали между кривыми больше, чем у эталонной ха-
рактеристики, то это указывает на повышенное трение в шар-
нирах и ликвидируется устранением дефектов сборки токосъем-
ника. Замер статической характеристики осуществляется дина-
мометром со шкалой на 20 кГ и ценой деления не более 1 кГ.
Для измерения контактного нажатия динамометр прицепляет-
ся к середине контактной части. Цилиндр пантографа соеди-
няется с магистралью сжатого воздуха. Токосъемник подни-
мается на максимальную высоту. Плавно опуская токосъемник
за бечевку, перекинутую через блок, фиксируют показания ди-
намометра через каждые 100 мм (по рейке).
Аналогично измеряется контактное нажатие при подъеме
токосъемника с минимального рабочего положения. При необ-
ходимости контактное нажатие регулируется до нормы натяж-
ными пружинами. Натяжение пружин должно быть равномер-
ным. Разность по длине отрегулированных пружин не должна
превышать 10 мм.
Время подъема и опускания пантографа контролируется при
помощи секундомера.
3. ДИНАМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОКОСЪЕМНИКОВ
При движении с высокими скоростями существенное влия-
ние на контактное нажатие оказывает вертикальное ускорение
d2h dva
токосъемника ------« ——, где v0— скорость подъема или
dt2 dt
опускания токосъемника в вертикальной плоскости и h — высо-
та перемещения токосъемника. Динамическая составляющая
контактного нажатия в этом случае будет
Рл = Ма = М„ , (7)
д dt dt* '
где Мп — приведенная масса подвижных частей токосъемника.
Под приведенной массой подразумевают такую массу, кото-
рая будучи сконцентрирована в точке контакта, вызывает такое
,же воздействие на контактную подвеску, как и токосъемник.
Другими словами, приведенная масса может быть представле-
на как масса, движущаяся поступательно, с такой же скоро-
стью, что и верхняя часть токосъемника, и имеющая запас кине-
тической энергии, равный запасу кинетической энергии всего то-
косъемника, т. е.
< = 4- Мн t 4>)> (8)
93
где Ак— кинетическая энергия контактной части;
Ар—кинетическая энергия подвижной рамы (рычага);
v—скорость вертикального перемещения.
Кинетическая энергия контактной части
л V2 Л I w2
Ак = т& — и рамы Др = I — ,
где т^г~ масса контактной части;
I — момент инерции рамы;
w — угловая скорость.
Для пантографа, имеющего нижнюю и верхнюю рамы, ки-
нетическая энергия будет определяться как сумма кинетиче-
о „ „ г W2
ских энергии контактной части, нижнеи рамы /01 — и верхней
рамы Л-------, где /о, и /0'—моменты инерций относительно
точек Ох и О' (см. рис. 51).
Приведенная масса зависит от высоты подъема токосъемни-
ка. Эту зависимость выражает динамическая характеристика
токосъемника. На рис. 54 приведена динамическая характери-
стика пантографа.
Как видно из динамической характеристики пантографа,
приведенная масса его мало изменяется в пределах рабочей
высоты. С увеличением высоты, за пределами рабочего диапа-
зона, приведенная масса резко возрастает. Динамическая со-
ставляющая контактного нажатия Рд, как уже указывалось,
может иметь положительный или отрицательный знак, это за-
94
висит от знака ускорения. Рл положительно, когда скорость v
увеличивается при опускании токосъемника или v уменьшается
при перемещении токосъемника вверх. При обратных положе-
ниях Рд отрицательно.
Экспериментально приведенную массу пантографа, в зави-
симости от высоты подъема, определяют по периоду собствен-
ных колебаний системы, состоящей из пантографа со снятыми
пружинами и специальной пружины с известной характеристи-
кой. Пантограф за верхний шарнир подвешен к пружине. Изме-
ряя период собственных колебаний этой системы при разной
высоте подъема рамы, вычисляют приведенную массу на дан-
ной высоте по формуле
Л«п=-Р с,
4 к
(9)
где Т — период собственных колебаний системы;
С — жесткость пружины.
Для приближенного подсчета приведенной массы пантогра-
фа аналитическим способом можно использовать формулу
Бейера [19]
I
_21
4
h — l2 cos 7
cos 7
9 2gc / /з \
+ ^2c--F (— + Atg т х
*1 \ 2 /
(10)
где /о, — момент инерции одной нижней рамы относительно
точки 01;
/с— момент инерции одной верхней рамы относительно
центра инерции С;
/Ид— масса обеих верхних рам пантографа;
gc— расстояние от центра инерции верхней рамы до верх-
него шарнира (отрезок се).
Остальные обозначения указаны на рис 51.
Недостатком этой формулы является существенная погреш-
ность в сторону увеличения Л4П при малых высотах подъема.
Более точный расчет может быть выполнен с учетом большего
количества факторов по методике, разработанной инж.
Плакс А. В. [10].
Если конструкцией токосъемника предусмотрена эластичная
связь контактной части с основной рамой, то при проезде не-
больших неровностей фактически будет перемещаться только
подрессоренная контактная часть, имеющая весьма небольшой
момент инерции по сравнению с основной рамой, и поэтому си-
95
ла инерции будет в несколько .раз меньше, чем при отсутствии
эластичной связи. Вследствие этого токосъемник будет обеспе-
чивать надежный контакт с проводом при больших скоростях
движения. Перемещение контактной части в вертикальной пло-
скости по отношению к раме происходит на расстояние около
25—50 мм.
Таким образом, для улучшения динамических качеств токо-
съемников необходимо заботиться о том, чтобы изменение при-
веденной массы было минимальным, отделять эластичной
связью большие массы подвижных частей (рамы) от контакт-
ной части, имеющей меньшую приведенную массу и все под-
вижные части выполнять с минимальным весом (за счет приме-
нения высококачественных материалов).
Глава шестая
КОНТАКТНЫЕ ВСТАВКИ ТОКОСЪЕМНИКОВ
I. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К КОНТАКТНЫМ ВСТАВКАМ
Контактная вставка непосредственно соприкасается с прово-
дом, и от нее во многом зависит качество токосъема, характери-
зующегося в данном случае непрерывностью контакта, величи-
ной механического и электрического износа контактного прово-
да и самой вставки, степенью искрения, уровнем радиопомех,
величиной электрических потерь и т. п. Поэтому контактные
вставки могут быть приняты для эксплуатации, если они удов-
летворяют' определенным требованиям.
Износостойкость. Опыт эксплуатации показывает, что срок
службы троллейбусных контактных вставок должен соответ-
ствовать не менее чем 10 тыс. км пробега машины, а для трам-
вая— не менее 90—100 тыс. км пробега вагона. Влияние атмо-
сферной влаги на износостойкость должно быть минимальным.
Износостойкость контактных вставок характеризуется обычно
удельным износом ее по высоте, выраженным в миллиметрах
за 100 км пробега, а также в г или см? изношенного материала
вставки за 100 км пробега. Долговечность контактного провода
определяет экономическую и техническую целесообразность
применения данной контактной пары. Исходя из этого контакт-
ная вставка должна обладать свойством мало изнашивать кон-
тактный провод. Как показывают эксперименты, это требование
находится в некотором противоречии с требованием о макси-
мальной износостойкости самой контактной вставки, поэтому
решающим фактором в выборе контактной вставки является
экономический расчет, учитывающий расходы на эксплуатацию
как самих вставок, так и контактной сети. Желательно, чтобы
материал контактной вставки обладал свойством смазывать
контактные поверхности провода и самой вставки и не было бы
необходимости в применении специальной смазывающей уста-
новки, удорожающей эксплуатацию контактной сети. Износ
97
контактного провода определяется обычно в мм2 поперечного
сечения изношенного материала за 10 000 проходов токосъем-
ника. Величина удельного износа провода вставкой должна
быть не более 0,004 мм2 за 10 000 проходов токосъемника. Не-
обходимо стремиться к тому, чтобы коэффициент трения встав-
ки о контактный провод был минимальным. Контактная встав-
ка должна обладать способностью поддерживать контактные
поверхности в полированном или гладком состоянии.
Механическая прочность. Большие статические и динамиче-
ские нагрузки, воспринимаемые контактной вставкой, требуют
от нее механической прочности. Основными материалами для
вставок являются сталь, медь, сплавы алюминия и угольно-гра-
фитные материалы.
Для угольно-графитного материала механические свойства
должны быть следующими: прочность на изгиб и на разрыв не
менее 500 кГ/см2, на сжатие не менее 1000 кГ/см2. Материал
вставки должен хорошо противостоять скалыванию, которое
наблюдается при наезде ее на какие-либо выступы, возникаю-
щие на контактной поверхности сети.
Электропроводность. Материал контактной вставки должен
обладать хорошей электропроводностью для уменьшения элек-
трических потерь и снижения температуры вставки. Выполне-
ние всевозможных мероприятий, снижающих температуру
вставки, важно по ряду причин: у некоторых материалов с уве-
личением температуры увеличивается их износ, при большой
температуре ухудшается состояние политуры на контактной по-
верхности провода (при использовании угольно-графитных ма-
териалов), происходит интенсивное окисление контактных по-
верхностей, увеличение переходных сопротивлений и т. д. Пе-
регрев неблагоприятно сказывается также и на качестве смаз-
ки контактной части токосъемника.
Для того чтобы не допустить перегрева контактного прово-
да при неподвижном контакте или при трогании подвижного со-
става, целесообразно снижать переходное сопротивление меж-
ду проводом и контактной вставкой, не забывая, однако, о воз-
можности увеличения, вследствие этого, искрообразования.
При угольно-графитных материалах удельное электрическое со-
противление вставок должно быть не более 50 ом]мм2 на
1 пог. м, для вставок из угольно-графитных материалов, пропи-
танных металлом, не более 20 ом/мм2 на 1 пог. м.
Искрение. Интенсивный электрический износ контактов ^по-
мехи радиоприему вызывают искоение. Для каждого вчла мате-
риала имеется некоторая предельная величина скорости, при
которой контактная вставка начинает искрить. Повышение кри-
тической скорости для данного материала может быть достиг-
нуто за счет увеличения контактного нажатия, что, однако, не
желательно из-за увеличения износа. Материал контактной
вставки должен допускать скорость скользящего контакта, со-
98
ответствующую максимальной скорости движения подвижного
состава (до 20 м/сек), без искрения и искусственного повыше-
ния нажатия. Наконец, очень важно для эксплуатации, чтобы
контактная вставка не загрязняла продуктами своего износа
кузов. Загрязнение кузова, особенно заднего борта, происходит
интенсивно, если контактная вставка (угольно-графитная) об-
ладает плохой износоустойчивостью. К контактной вставке
предъявляются также требования в отношении экономичности
эксплуатации и недифицитности материала.
2. УСЛОВИЯ РАБОТЫ КОНТАКТНЫХ ВСТАВОК
На работу контактных вставок помимо материала, из кото-
рого они изготовлены, влияет ряд внешних факторов: форма
самой вставки, конструкция контактной части, система подве-
ски сети и т. п.
К числу внешних факторов, влияющих на работу контакт-
ной вставки, следует отнести: контактное нажатие, динамиче-
ские нагрузки, воспринимаемые вставкой, состояние атмосфе-
ры (влага, иней, гололед), действие электрического тока и тем-
пературу контактной вставки.
Удельное контактное нажатие колеблется в широких преде-
лах вследствие изменений величины площади контактной по-
верхности и силы нажатия.
Рис. 55. Расположение линии контакта в плоскости поперечного сечения кон-
тактного провода
а — идеальный случай, полного прилегания при зафиксированном контакте; б — при
вставке, прижатой к боковой поверхности провода; в — при расположении провода в
средней части желоба; г — при неизношенном проводе (трамвая) и незафиксированном
контакте; д — то же, при предельно изношенном проводе
Площадь контактной поверхности, через которую осущест-
вляется токосъем, является переменной величиной. Она зависит
для троллейбусного токосъемника от величины сколов на встав-
ке и положения провода в желобе ее (рис. 55). Изменение фор-
мы контактной поверхности провода можно не учитывать, так
как она практически мало изменяется.
Следует считать, что величина контакта в плоскости попе-
речного сечения провода находится в пределах, указанных на
рис. 55, б, в. Исследованиями установлено, что фактическая
площадь контакта находится в пределах 45—15% от полной.
При незафиксированном контакте (дуга, пантограф) для
99
равномерного его износа принято располагать контактный про-
вод в горизонтальной плоскости по ломаной линии. Благодаря
зигзагу происходит непрерывное перемещение контактного про-
вода вдоль вставки, поэтому соприкосновение контактных по-
верхностей, указанное на рис. 55, а, б, для данного случая не-
допустимо. В отличие от контактных проводов троллейбуса кон-
тактный провод трамвая по мере износа в значительной степени
меняет евою цилиндрическую форму, особенно при работе с ме-
таллической контактной вставкой. Поэтому для незафиксиро-
ванного контакта характерными положениями линии контакта
в поперечном сечении провода будут указанные на рис. 55, г для
нового провода и 55, д — для изношенного. Можно считать, что
при максимальном износе провода контактная поверхность уве-
личивается от первоначальной не менее чем в 4 раза.
Нажатие контактной вставки токосъемника может меняться
плавно в соответствии со статической характеристикой токо-
съемника при медленном изменении его положения. Кроме то-
го, контактное нажатие меняется в результате динамических
нагрузок, воспринимаемых контактной вставкой при движении.
При неблагоприятной статической характеристике токосъемни-
ка, как показали замеры, контактное нажатие изменяется до
60% от номинального. Динамические нагрузки составляют до
20% от статической. Таким образом, удельное контактное нажа-
тие, определяемое действием статических и динамических нагру-
зок, может колебаться при скольжении по контактной сети в до-
вольно широком диапазоне. Для троллейбусного токосъемника
удельное нажатие колеблется от 2 до 8 кГ/см2 (рекомендуемое
удельное нажатие щеток электрических машин не превышает
1,0 кГ1см2). Таким образом, удельное нажатие контактных вста-
вок токосъемника является одной из причин их повышенного
износа. Повышенные нагрузки приводят также к разрушению
вставок и к сколам материала на ее заходной части. Поэтому
при конструировании контактных головок и спецчастей необхо-
димо принимать меры с целью защиты контактных вставок от
ударных нагрузок.
Уменьшение динамической нагрузки на вставку следует
обеспечивать путем подрессоривания контактной части токо-
съемника, а также добиваясь равномерной эластичности кон-
тактной сети по длине пролета. Применение головки токосъем-
ника троллейбуса, подрессоренной в вертикальной и горизон-
тальной плоскостях (см. стр. 53), обеспечивает снижение дина-
мической нагрузки в вертикальной плоскости на 12%, а в гори-
зонтальной в 4 раза по сравнению с обычной жестко закреплен-
ной головкой. Подрессоривание контактной головки положи-
тельно сказывается и на электрическом износе контактной
вставки благодаря уменьшению искрения. Срок службы кон-
тактной вставки возрастает в среднем на 18%. Установлена так-
же возможность снижения величины нажатия токосъемника на
100
провод. Так, у троллейбусного токосъемника оно может быть
снижено с 14—12 до 12—>11 кГ, что позволяет повысить срок
службы контактной вставки не менее чем на 10%.
Состояние атмосферы существенно влияет на работоспособ-
ность контактной вставки. При влажном контакте удельный из-
нос угольно-графитных контактных вставок резко возрастает,
иногда исключая возможность использования вставок из данно-
го материала. Испытания различных контактных вставок в ус-
ловиях эксплуатации показали, что увеличение удельного изно-
са вставок происходит вследствие нарушения смазывающего
слоя на поверхности провода и увеличения вследствие этого ме-
ханического износа. Кроме того, при влажном контакте имеют
место износы, вызванные электроэрозионным эффектом и
электродинамическим, возникающим в результате разрядов в
жидкой среде. Иней и гололед отрицательно действуют на все
контактные вставки.
При инее и гололеде происходит интенсивный электрический
износ контактных поверхностей вставки и провода вследствие
обильного искрения и дугообразования. Практика эксплуатации
троллейбусов и трамваев в Москве при инее и гололеде показа-
ла, что токосъем существенно нарушается лишь у первых ма-
шин, выпущенных на линию после ночного перерыва, а у после-
дующих это проявляется в меньшей степени, так как осадки
при частом движении не успевают обволакивать провода.
Температура контактных вставок в условиях Москвы, как
показали замеры, небольшая (троллейбусные угольно-графит-
ные контактные вставки не нагреваются выше +100°С при на-
дежном креплении в обойме), и практического влияния на их
работоспособность нагрев не имеет. Источниками нагрева кон-
тактной вставки являются: трение, переходные потери (провод-
вставка и вставка-обойма) и потери в самой вставке. Количест-
во тепла, выделяемого угольной контактной вставкой троллей-
буса, составляет около 300 ккал/ч и угольно-графитной, пропи-
танной металлом, около 210 ккал)ч.
Величина плотности тока, проходящего через контактную
поверхность вставки, колеблется в широких пределах в зависи-
мости от нагрузки тягового двигателя, а также от площади
контактной поверхности. Для троллейбусной контактной встав-
ки характерные плотности тока показаны в табл. 7 и для трам-
вайной (вагон Т-2)—в табл. 8. Троллейбусная контактная
вставка наибольшее время эксплуатируется при выработанном
желобе, когда контактная поверхность с проводом минимальна,
поэтому наиболее характерные плотности тока соответствуют
максимальным, указанным в табл. 7. В отдельных случаях плот-
ность тока достигает (кратковременно) величины 170 а!см2, а
в наиболее длительных и часто повторяемых режимах она колеб-
лется от 3,6 до 85 а/сии2. У трамвайных токосъемников плотно-
сти тока еще выше.
101
Таблица 7
Плотность тока для троллейбусных токосъемников в а!см2
Режим работы (троллейбус ЗИУ-5) Ток в а Поверхность соприкосновения прово-
100 да и вставки в %
50 40 30 20
Срабатывание защиты . 500 34 68 86 130 170
Пуск тягового двигателя 240 ” 17 34 42 55 85
Движение с установившейся скоро- стью 54 км/ч на горизонтальной площадке при нормальном наполне- нии троллейбуса . 160 10 20 28 37 50
Движение в режиме выбега с вклю- ченным освещением и отоплением 25 1,8 3,6 4,3 6,5 9,0
Таблица 8
Плотность тока для трамвайных токосъемников в а/см2
Режим работы (трамвай Т-2) Ток в а Поверхность соприкосновения провода и вставки в %
100* 50 40 30 20
Срабатывание защиты Разгон: 750 105 210 262 350 524
минимальная сила тока 210 29 58 73 98 146
максимальная „ . Торможение: 546 75 150 190 255 375
минимальная сила тока 133 18 36 47 62 90
максимальная . „ Движение в режиме выбега с вклю- ченным освещением, отоплением и стеклообогревателями 400 55 110 138 186 275
16 2,2 4,5 5,6 7,4 11,2
При максимально допустимом износе
контактного провода.
Из табл. 8 видно, что максимальная кратковременная плот-
ность тока в месте контакта провода со вставкой достигает
524 а!см2, а в большинстве случаев она колеблется от 4 до
370 а!см2. Для сравнения можно указать, что рекомендуемая
плотность тока для бронзо-графитных щеток электрических
машин составляет 20 а!см2, медно-графитных 18 а!см2, угольно-
графитных и электрографитированных 5—12 а/см2. Повышен-
ные плотности тока вызывают ускоренный износ вставок. Та-
ким образом, контактные вставки на троллейбусе и трамвае ра-
ботают в более тяжелых условиях по плотности тока, чем щет-
ки
ки электрических машин. Влияние полярности на износ кон-
тактных вставок в условиях эксплуатации не обнаружено, так
как преобладают другие факторы, вызывающие механический
износ вставок. Характерным для работы контактной вставки
является не только большая величина плотности тока, но и
толчкообразный характер нагрузки, вызывающий искрение. Яв-
ление искрения вызывается также неустойчивостью контакта
под влиянием динамических нагрузок, повреждением оксидной
пленки (при эксплуатации угольных вставок), вибрацией, изме-
нением состояния контактных поверхностей под влиянием ат-
мосферы и т. п. Зависимость износа угольных вставок различ-
ного состава от степени искрения изучена на специальном стен-
де. Опытами установлено, что искрение может увеличивать из-
нос угольной вставки до 20 раз. Аналогичное явление наблю-
дается и при металлических контактах. Это накладывает огра-
ничение на величину контактного нажатия; оно должно быть
минимальным (для уменьшения механического износа) и в то
же время обеспечивать стабильность контакта. У трамвайных
пантографов с одним полозом при тяговом токе в пределах
200—550 а сила нажатия составляет 6—8 кГ. В штанговых то-
косъемниках при номинальном токе 200 а сила нажатия колеб-
лется в пределах 8—14 кГ и в рамных однорычажных токо-
съемниках с металлической вставкой, рассчитанных на номи-
нальный ток 350 а, сила нажатия применяется в пределах 4,5—
7 кГ. Как показали исследования, проведенные ЦНИИ МПС,
при угольных контактных вставках стабильность контакта рез-
ко ухудшается, если контактное нажатие ниже 4 кГ.
3. КЛАССИФИКАЦИЯ КОНТАКТНЫХ ВСТАВОК
[Контактные вставки, применяемые на троллейбусах и трам-
ваях, целесообразно классифицировать по материалу, из кото-
рого они изготовляются, и конструкции. По первому признаку
контактные вставки троллейбуса можно разделить на металли-
ческие, металлокерамические и угольно-графитные. С точки
зрения конструктивного выполнения, троллейбусные контактные
вставки следует различать по профилю поперечного и продоль-
ного сечений.' На рис. 56 показано конструктивное выполнение
наиболее часто встречающихся контактных вставок троллейбу-
са>
для того чтобы заранее придать канавке, вырабатываемой в
контактной вставке, осевое направление, в новой вставке де-
лается желобок, соответствующий форме контактного прово-
да. Глубина этого желобка колеблется в пределах 1,5—4,5 мм.
Иногда для увеличения срока службы контактных вставок они
делаются двусторонними (рис. 56, е, ж, л).
103
ГО 161
Рис. 56. Конструкция троллейбусных контактных вставок
а, б, в — прямоугольное поперечное сечение; г — то же, но с выемкой для гнезда обоймы; д —
трапецеидальное сечение; е — сечение двусторонней вставки; ж — прямоугольный профиль (про-
дольный) заходной части двусторонней вставки; э — скошенная заходная часть; и, к — скошен-
ная и закругленная заходная часть; л — закругленная заходная часть двусторонней вставки
&
Как показал опыт эксплуатации, поперечное сечение вставки
целесообразно иметь прямоугольное, а края желоба приподня-
тые (рис. 56,г); последнее обеспечивает лучшее использование
материала вставки. Большое влияние на срок службы контакт-
ной вставки оказывают форма профиля ее заходной части и
ширина вставки. На основании полученных экспериментальных
данных рекомендуется профиль торцовой части вставки делать
в виде плоскости, наклоненной под углом 60—70° к горизонту,
а ширину вставки принять 24—29 мм. При таком профиле и
ширине вставка менее подвержена раскалыванию. В плане
большинство контактных вставок имеют вид прямоугольника.
Боковые стенки их могут быть выпуклыми (английские встав-
ки), а торцовые стороны — в виде полуокружности.
В зависимости от материала различают металлические.
угольно-графитные контактные вставки трамвая. Конструкция
их весьма разнообразна, поскольку могут быть использованы
три вида токосъемников: штанговый, дуговой и пантографный.
Классификация контактных вставок по конструкции для штан-
гового токосъемника сохраняется такая же, как и для штанго-
вого токосъемника троллейбуса. Для пантографного и дугового
токосъемников используют угольные контактные вставки, имею-
щие поперечное сечение в виде трапеции, прямоугольника с
ласточкиным хвостом в основании и равнобедренного треуголь-
ника. Металлические алюминиевые контактные вставки экс-
плуатируются двух- и трехрожковые, вставки трапецеидального
сечения с желобом для смазки и в виде штампованного сталь-
ного полоза. Вставка треугольного сечения позволяет поворачи-
вать ее на угол 120° по мере износа отдельных граней. Контакт-
ные вставки могут быть прямые и изогнутые по дуге (арочные)
радиусом 1,4—5 м.
4. МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ КОНТАКТНЫЕ ВСТАВКИ
(К положительным качествам металлических контактных
вставок следует отнести: прочность, износостойкость, хорошую
электропроводность. Однако в настоящее время металлические
контактные вставки'Применяются только отдельными хозяйст-
вами. их стремятся заменить угольно-графитными. Основными
причинами, побудившими отказываться от применения металли-
ческих контактных вставок, являются сравнительно большой из-
нос ими контактного провода и дополнительные эксплуатацион-
ные расходы, связанные с необходимостью смазывать контакт-
ные поверхности. Кроме того, при металлических контактных
вставках наблюдаются более интенсивное искрение (радиопо-
мехи) и дугообразование, особенно при гололеде и HHeeJ Обыч-
но для токосъема применяются контактные вставки, выполнен-
ные из чугуна, стали, сплавов алюминия и
105
Чугун применяется для контактных вставок троллейбуса,
главным образом антифрикционный (со свободными зернами
графита). Срок службы таких вставок от 2 до 8 тыс. км пробе-
га. Обязательным условием при эксплуатации чугунных кон-
тактных вставок является систематическая смазка сети (не ре-
же чем через 2 тыс. проходов токосъемника).
Стальные контактные вставки выполняются в виде
штампованного полоза пантографа (рис. 57) или в виде сменных
штампованная контактная вставка (полоз) пантографа
трамвая
Рис. 57. Стальная
пластин, укрепляемых на полозе. В первом случае для штам-
повки полоза применяется мягкая листовая сталь толщиной 2—
2,5 мм. Иногда по краям таких вставок прикрепляются медные
полоски для улучшения состояния контактных поверхностей
(вставка Фишера). Для придания жесткости и размещения
смазки во вставке выштампованы две параллельные канавки.
Вставка удерживается в горизонтальном положении противове-
сом, выполненным из трубы. Контактное нажатие 10—12 кГ. На
венгерских контактных вставках устанавливаются маятниковые
масленки, из которых выдавливается смазка на контактную
поверхность при поперечной качке токосъемника; применяются
также масленки фитильного типа. Пробег таких вставок дохо-
дит до 50 000 км. Сменные стальные вставки в виде накладок,
укрепляемых на полозе, выполняются из хромоникелевой стали
с твердостью по Бринеллю 235. Пробег таких вставок до
106
Рис. 58. Алюминиевые контактные вставки токосъемников трамвая
а _ двухрожковая .для дугового токосъемника: б — трехрожковая для дугового (Я=1£0Э мм) и пантограф-
< ного (Я = 2000 мм) токосъемников
80000 км. При хорошем подборе смазки пробег может быть
увеличен до 150000 км. Во избежание перегрева вставок необ-
ходимо обеспечивать хороший контакт нижней поверхности
вставки с полозом. Предупреждение окисления этих поверхно-
стей достигается применением смазки. Хорошие результаты да-
юг комбинированные стале-медные вставки. Стальная на-
кладка устанавливается на заходной части полоза или в сере-
дине его;, а по бокам располагаются медные накладки. Между
накладками закладывается смазка. Средний пробег вставок
60 000 км.
Медные контактные вставки применяются в виде сменных
накладок, укрепляемых на полозе пантографа. Пробег вставок
от 8 до 78 тыс. км. Смазка — консистентная с графитом или
сухая графитная, при которой пробег вставки максимальный.
Хорошо работают бронзовые вставки с графитной смазкой, од-
нако применение их экономически нецелесообразно.
-------64
Рис. 59. Контактные вставки для пантографов Т-2
а — поперечное сеченйе алюминиевой вставки; б — поперечное сечение уголь-
но-графитной вставки
Алюминий используется для изготовления контактных вста-
вок только в виде сплавов. Широкое распространение получили
алюминиевые контактные вставки для дуговых токосъемников
и пантографов. На рис. 58 показаны алюминиевые вставки
двух- и трехрожковые. На пантографах Т-2 (переделанных)
используется контактная вставка, приведенная на рис. 59. В же-
лоба закладывается консистентная смазка с графитом. Maje^
риалом вставки должен быть сплав, алюминия следующего
108
химического состава: медь от 2 до 4,5%, железо не более 0,8%,
кремний не более 08°/о, цинк и сурьма не более 0,1%, алюми-
ний— остальное. Твердость материала вставки находится в
пределах 45—75 кГ/мм2 по Бринеллю (диаметр отпечатка 4,05—
5,15 мм при испытании стальным шариком диаметром 10 мм и
нагрузке 1000 кГ). Пробег контактной вставки от 6 до
10 тыс. км. Алюминиевые контактные вставки применяются на
троллейбусах при выпадении осадков взамен угольно-графит-
ных. Эксплуатация алюминиевых вставок при сухом контакте
и несмазанном проводе недопустима, так как на контактной по-
верхности появляются задиры, выжоги и происходит быстрый
износ контактных поверхностей. При влажном контакте эти яв-
ления не наблюдаются, контактные вставки токосъемников трол-
лейуса работают на троллейбусе примерно в 2 раза дольше,
чем при сухом несмазанном проводе, и пробег их составляет
около 600 км. При смазанном контактном проводе пробег кон-
тактной вставки из сплава алюминия может быть доведен до
3000 км.
Смазка контактных поверхностей
При отсутствии смазки контактные поверхности быстро ста-
новятся шероховатыми, появляются неровности вследствие на-
волакивания металла, возникают риски и выжоги. Это приво-
дит к повышенному искрению между контактами, увеличению
трения и, как следствие этого, наступает быстрый износ встав-
ки и провода.
Исследования показывают, что если на поверхность трения
ввести металл с температурой плавления ниже температуры
плавления трущихся пар, то коэффициент трения и величина
износа уменьшаются по сравнению с трением сухих пар. Это
явление можно объяснить тем, что введенный металл заполняет
мелкие неровности на поверхности трения, увеличивает опор-
ную поверхность и является как бы металлической смазкой.
В момент перегрузки отдельных контактных площадок она хо-
рошо поглощает возникшее в них тепло, уменьшая тем самым
возможность контактной сварки отдельных контактных поверх-
ностей, и предохраняет в целом поверхности трения провода и
вставки от задиров.
Графит, введенный на контактные поверхности, также ока-
зывает аналогичное действие. Причиной этому является благо-
приятная его структура, представляющая собой параллельные
слои чешуйчатого строения, обладающие большой прочностью,
но слабо связанные между собой. Благодаря этому графит лег-
ко раскалывается на отдельные тонкие слои, которые легко
прилипают к металлическим поверхностям и покрывают их тон-
ким слоем. Обладая высокой температурой плавления (3600°),
графит хорошо поглощает тепло, выделяющееся в отдельных
109
соприкасающихся точках металла, препятствуя свариванию
трущихся поверхностей.
Хозяйства, эксплуатирующие металлические контактные
вставки, обычно применяют два способа смазки контактных по-
верхностей: слой смазки наносится непосредственно на контакт-
ный провод или смазка закладывается в желобки на контакт-
ной вставке.
Смазка, наносимая на контактный провод, должна удовлет-
ворять следующим требованиям:
а) между трущимися поверхностями должна создаваться
устойчивая электропроводная пленка, поддерживающая их в
полированном состоянии;
б) смазка не должна вызывать искрений между контакт-
ными поверхностями;
в) слой смазки не должен нарушаться под атмосферным
воздействием, а количество проходов токосъемника быть мак-
симальным без возобновления слоя смазки;
г) смазка должна позволять механизировать процесс нане-
сения ее на контактный провод;
д) смазка не должна загрязнять подвижной состав;
е) нанесенная на спецчасти, она не должна нарушать их
нормальной работы (перевод пера стрелки и т. п.).
Эти требования в основном аналогичны и для смазки, закла-
дываемой в желобки контактной вставки.
Применяют два типа смазок: жирную графитную и сухую
графитную.
Жирная графитная смазка состоит из смеси графитного по-
рошка с консистентной и жидкой смазками.
В рабочую часть полозов с медными накладками заклады-
вают смазку, состоящую из графита марки П (ГОСТ 8295—57)
34% и солидола 66%. Зимой используется солидол марки
УС-2 (Л), для лета —УС-3 (Т).
В желобки алюминиевых вставок закладывается графитная
смазка УСсА (ГОСТ 3333—55), состоящая из кальциевого мыла
12%, графита марки П 1О°/о, цилиндрового масла марки
11 (ГОСТ 1841—51) или селективной очистки из сернистых неф-
тей (ГОСТ 1841—51)—остальное.
Жирные смазки обладают рядом существенных недостат-
ков: жирная пленка, образующаяся между контактными по-
верхностями, усиливает искрообразование, вследствие увеличе-
ния переходного сопротивления, а из-за наличия на контактной
поверхности липкой пленки на проводе создается абразивный
слой из налипших песчинок. При температурах ниже минус
30°С смазка замерзает и резко ухудшает стабильность контак-
та. Эти явления способствуют износу провода и вставки.
Сухая графитная смазка применяется на всех видах элек-
тротранспорта. Имеются две разновидности этих смазок: 1) в
виде графитных тюбиков, поикпепляемых к токосъемнику;
110
2) в виде графитных препаратов, состоящих из графитного по-
рошка, смолы (связующего) и растворителя.
Первая разновидность смазки широкого распространения не
получила, вследствие недостаточной эффективности и неудобств,
связанных с нанесением ее на контактный провод. В резуль-
тате исследований, выполненных ЦНИИ МПС, рекомендовано
применять сухую графитную смазку СГС-О, состоящую из сме-
си графита марки П (ГОСТ 8295—57) и кумароновой смолы
(ВТУ МПТУ 2261—49 3-го или 2-го сорта); в соотношении
65:35 (по весу). Эту смазку наносят в горячем состоянии (тем-
пература 180°С) на полоз, подогретый до температуры 120—
150°С и предварительно прогрунтованный смолой. Грунтовка
осуществляется путем тщательного натирания поверхности рав-
номерно нагретого полоза куском кумароновой смолы.
Для предупреждения выкрашивания смазки СГС-0 повреж-
денные участки ее восстанавливаются жидкой смазкой СГС-Д,
получаемой путем растворения размельченной смазки СГС-0 в
сольвенте. Смазка СГС-Д служит также и для смазки металли-
ческих контактных пластин с целью восстановления графитной
плен.ки. Сольвент после нанесения слоя смазки СГС-Д быстро
испаряется. Перед нанесением смазки СГС-Д поврежденные по-
верхности контактных пластин необходимо запиливать. Прак-
тически смазку СГС-Д применяют при каждом осмотре панто-
графа в парке.
Наблюдения показали, что сухие графитные смазки снижа-
ют износ контактного провода на 30% и расход контактных
наклаДок (меди)—в 2 раза по сравнению с жирными графит-
ными смазками.
5. МЕТАЛЛОКЕРАМИЧЕСКИЕ КОНТАКТНЫЕ ВСТАВКИ
Троллейбусными хозяйствами Москвы, Ленинграда, Киева,
Свердловска и других городов проводились обширные экспери-
менты по применению контактных вставок троллейбуса из ме-
таллокерамических материалов.
Исследовались контактные вставки, в состав которых входят
наиболее доступные для массового применения материалы:
а) железо (пористое); б) железо и медь; в) железо и графит;
г) железо, медь и графит; д) медь и графит; е) медь, свинец и
графит; ж) алюминий и графит. Контактные вставки подверга-
лись пропитке с целью улучшения антифрикционных свойств и
предохранения от окисления. Пропитка выполнялась в сол«
доле, смеси автола с парафином и в смеси автола и парафина
с присадкой органозоля железа.
Лучшие результаты в отношении снижения величины износа
контактного провода дала вставка «Урал», состоящая из меди,
графита и свинца. Однако недостатком ее является сравни-
тельно большой удельный износ и большая ее стоимость. Ме-
111
таллокерамические вставки (из пористого железа с графитом)
эксплуатировались также с нанесением жирнографитной смаз-
ки на провод, но удовлетворительных результатов не было по-
лучено из-за большого износа контактного провода. В результа-
те всех проведенных испытаний не было найдено оптималь-
ных решений в отношении износа контактных вставок и прово-
да. экономичности и удобства эксплуатации. Поэтому троллейбус-
ными хозяйствами, как правило, в настоящее время эти встав-
ки не применяются.
6. УГОЛЬНО-ГРАФИТНЫЕ КОНТАКТНЫЕ ВСТАВКИ
Большинство троллейбусных и транспортных предприятий
применяют для токосъема угольно-графитные контактные встав-
ки. При правильном подборе рецептуры и технологии изготов-
ления они наиболее полно удовлетворяют всем требованиям
эксплуатации.
Угольно-графитные вставки имеют следующие преимущест-
ва: значительно увеличивают долговечность контактных прово-
дов, исключают необходимость в смазке контактных вставок и
сети, так как обладают способностью смазывать контактную
поверхность проводов и поддерживать ее в полированном со-
стоянии, уменьшают искрение и шум, возникающие при движе-
нии токосъемника по сети, а также снижают помехи радиоприе-
му и эксплуатационные расходы на токосъем.
К недостаткам угольно-графитных вставок надо отнести:
чувствительность к влаге (при влажном контакте износ встав-
ки может резко увеличиться до неприемлемых размеров) и чув-
ствительность к ударам, возникающим из-за неровностей на
контактной поверхности сети. Удары вставки о неровности кон-
тактной сети раскалывают ее и приводят в негодность.
Угольные контактные вставки по способу изготовления мож-
но разбить на три основные группы; а) изготовляемые путем
горячего прессования в глухой пресс-форме с последующей по-
лимеризацией (именуются «стандартные МТРЗ»); б) изготов-
ляемые путем прессования и длительного обжига при высокой
температуре в специальных печах; в) изготовляемые аналогич-
ным способом, но пропитанные металлом. Отдельные детали
рецептуры и технологии изготовления угольно-графитных кон-
тактных вставок являются достоянием только завода-изготови-
теля (или лаборатории), поэтому здесь могут быть указаны ре-
цептура и технология изготовления вставок лишь в общих чер-
тах.
Для изготовления контактных вставок по первому способу
применяются следующие материалы: электрографитированный
кокс 84,74% (по весу), новолачная смола 13,62% и уротропин
технический 1,64%. Новолачная смола размалывается в шаро-
вой мельнице и смешивается с уротропином, после чего смесь
Н2
плавится на горячих валках (при температуре 70—80°) и вновь
размалывается. К полученному таким путем порошку добав-
ляется мелко размолотый электрографитированный кокс. Смесь
прессуется в глухой матрице, нагретой до 160—170°С при удель-
ном давлении не менее 350 кГ1см2, с выдержкой во времени
5 мин. Вынутые из пресс-формы вставки полимеризуются при
температуре 160—180° в течение 30 мин.
Контактные вставки хорошо противостоят ударам о контакт-
ную сеть. Срок службы вставки (при износе на глубину 8 мм)
соответствует пробегу не более 600 км, а при особо благоприят-
ной конструкции вставки, головки и контактной сети — до
1500 км (при сухом контакте). Износостойкость этих вставок
при влажном контакте резко падает. Увеличив удельное давле-
ние при прессовании, можно несколько увеличить износостой-
кость вставки.
Если в структуре контактной вставки различима слоистость
материала, то расположение слоев по отношению к контактной
поверхности влияет на величину износа. При расположении
слоев во время прессования перпендикулярно контактной по-
верхности износ ее меньше, чем при расположении слоев па-
раллельно контактной поверхности. Это остается справедливым
и для контактных вставок, изготовленных по второму способу.
В состав вставок, изготовленных по второму способу, обыч-
но входят нефтяной кокс, сажа, графит и специальные добавки,
смешиваемые со связующим в виде смолы и пека. Эти состав-
ляющие по-разному влияют на свойства вставки. Чем больше
во вставке кокса и сажи, тем выше ее твердость и удельное
электрическое сопротивление.
С увеличением содержания кокса растет также механичес-
кая прочность вставки. Сажа увеличивает хрупкость вставки.
Одновременно с этим кокс и сажа повышают коэффициент тре-
ния. Графит, смазывая контактные поверхности, уменьшает
коэффициент трения, увеличивает вязкость материала, снижает
электрические потери во вставке, уменьшает износ провода. Но
в то же время уменьшает механическую прочность вставки,
снижает твердость и увеличивает износ вставки. Изменяя со-
держание во вставке этих веществ и крупность их размола,
можно влиять на качество материала вставки. Процесс изго-
товления вставок начинается с приготовления порошков мелкой
фракции и перемешивания их в специальной мешалке. Повтор-
ное перемешивание с добавкой связующих производится в ме-
шалке с обогревом с целью удаления летучих веществ, вызы-
вающих при обжиге трещины и поры в материале.
Длительность перемешивания и температура влияют на
свойства вставок. После перемешивания либо выгружают полу-
ченную массу, дают ей остыть, размалывают, просеивают и
прессуют в виде блоков нужного размера, либо при помощи
пресса выдавливают полученную в мешалке массу, через мунд-
8 Зак. 1005 113
штук с отверстием нужного сечения, в виде стержней, разре-
заемых на блоки. Остывшие блоки укладывают в шамотные
тигли и засыпают промежутки между блоками измельченным
коксом для предохранения материала от обгорания и окисле-
ния. Обжиг производится в кольцевых печах при температуре
около J36O0 по специальному графику. Полный цикл от загруз-
ки до выгрузки вставок составляет 18—20 суток. При обжиге
состав вставок меняется вследствие образования кокса из свя-
зующего и удаления летучих веществ. Остывшие блоки посту-
пают в механическую обработку для придания им формы и раз-
меров контактных вставок. Может также производиться элек-
трографитация вставок, заключающаяся в прокаливании их до
температуры около 2500° в специальных электропечах сопро-
тивления, при которой происходят рост кристаллов графита и
удаление примесей.
Электрографитация уменьшает коэффициент трения и удель-
ное электрическое сопротивление, вместе с тем уменьшается и
твердость вставок.
Контактные вставки целесообразно пропитывать смазываю-
щими веществами (парафин и аналогичные вещества) для
уменьшения коэффициента трения и гигроскопичности.
Пропитка контактных вставок металлом (третий способ из-
готовления) производится с целью улучшения их механических
и электрических качеств. Уменьшается склонность вставки к
раскалыванию, возрастает электропроводность материала. Осу-
ществляется пропитка в специальных автоклавах под высоким
давлением или химическим путем. Для пропитки применяются
медь, баббит, медь со свинцом и другие металлы. Вставки, про-
питанные металлом, позволяют снять больший ток, чем непро-
питанные. Можно полагать, что эта технология является пер-
спективной.
На рис. 60, 61, 62 приведены образцы контактных вставок,
получивших наибольшее распространение.
Контактные вставки, изображенные на рис. 62, применяются
для токосъема на железнодорожном электрическом подвижном
составе постоянного и переменного тока. Срок службы их со-
ставляет до 80 тыс. км.
Основные физико-технические свойства этих вставок приве-
дены в табл. 9.
Вставки рекомендуется использовать для составных кон-
.тактных вставок пантографов трамвайных вагонов.
Как показали наблюдения, износостойкость контактных
вставок в большей степени зависит от величины удельного на-
жатия.
За счет снижения удельного нажатия при увеличении длины
троллейбусной контактной вставки с 60 до 87 мм величина
удельного износа снижается почти на 40%.
114
Рис. 60. Угольно-графитные контактные вставки для токосъемни-
ков троллейбуса
я —для контактной гслсвки ЛПТ: б — для контактной головки конструк-
ции А. М. Земскова; в — для контактней головки Г'Г-13; г — для модерни-
зированной чехословацкой головки
I
8*
Рис. 61. Угольно-графитная контактная вставка пантографа ESS48
Рис. 62. Угольно-графитная контактная вставка НЭЗ для пан-
тографа
116
Таблица 9
Техническая характеристика вставок
Тип вставки Озъемный вес в г/см* Вес одной вставки в г Удельное электро- сопротив- ление в оммм*/м Твердость по Шору Содержа- ние золы в % Прочность на сжатие в кГ/см*
НЭЗ-А (красная полоса) .... 1,81 335 30 62 1,73 785
НЭЗ-Б (синяя по- лоса) 1,86 345 16 45 0,75 586
Московским троллейбусным хозяйством были проведены
экспериментальные испытания контактных вставок, выполнен-
ных из различных металлокерамических и угольно-графитных
материалов, для сравнения экономической целесообразности их
применения. В габл. 10 приведены результаты этих испытаний.
Таблица 10
Сравнительная стоимость эксплуатации к<,”т',,'тных вставок по сравнению
со вставками МТРЗ
Из таблицы видно, что наиболее выгодными являются
угольно-графитные контактные вставки, пропитанные металлом.
Об этом говорят и другие, ранее приведенные показатели их.
Опытным путем установлена недопустимость совместной экс-
плуатации угольно-графитных контактных вставок с металли-
ческими из-за повреждения последними полированной поверх-
ности контактного провода. При открытии новой линии целесо-
образна предварительная прикатка контактного провода (око-
ло двух недель) специальными абразивными угольно-графит-
ными вставками, содержащими порошок карборунда или ко-
рунда (около 15% по весу).
117
В настоящее время продолжаются изыскания лучших уголь-
но-графитных материалов для контактных вставок, но уже и
сейчас несомненно, что они являются единственными контакт-
ными вставками, с помощью которых целесообразно осуществ-
лять токосъем троллейбусов и трамваев.
Глава седьмая
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТОКОСЪЕМНИКОВ
Осмотр и ремонт токосъемников осуществляются в соответ-
ствии со следующей принятой в настоящее время системой ре-
монтов (табл. 11).
Таблица 11
Система ремонтов токосъемников
№ осмот- ров и ремон- тов Наименование осмотров и ремонтов Про- должи- те.! ь- ность ремон- та в ка- ле н ар- ных WX Сроки осмотров и величины пробегов между ремонтами подвижного состава с мстатли- ческими и полуметаллическими кузовами
Для подвижного состава трамвая типа МТВ-82
0 Контрольный осмотр 1 ч Ежесуточно
1 Профилактический ре- монт 4 Через 12—18 календарных дней
2 Малый ремонт 12 После пробега 50 000 км от предыду- щего ремонта более высокого раз-
3 Средний ремонт 14 ряда После пробега 100 000 км от преды- дущего ремонта более высокого разряда После пробега 200 000 км от предыду- щего большого или капитального
4 Большой ремонт 24
5 Капитальный ремонт 30 ремонта После пробега 800 000 км от предыду- щего капитального ремонта или с начала эксплуатации
Для подвижного состава троллейбусов
0 Контрольный осмотр 32 мин Ежесуточно
1 Ревизионно-предупреди- тельный ремонт 7 ч После пробега 12 500 км от одно- именного или высшего номера ре- монта
2 Малый ремонт 6 После пробега 50 000 км от одноимен- ного или высшего номера ремонта
3 Средний ремонт 15 После пробега 150 000 км от одно- именного или капитального ремонта
4 Капитальный ремонт 25 После пробега 450 000 км от преды- дущего капитального ремонта
119
1. ОСМОТР И РЕМОНТ ТОКОСЪЕМНИКОВ ТРАМВАЯ
Контрольный осмотр № 0. При контрольном осмотре проверя-
ется основание токосъемника, крепление подвижной рамы и си-
лового провода. Осматривается контактная часть и проверяется
крепление контактной вставки или накладок. При необходимо-
сти контакная вставка (накладка) запиливается, перекантовы-
вается Или заменяется новой. Поврежденный полоз пантографа
заменяется. Проверяется контактное нажатие, целость гибких
соединений, изоляторов и состояние регулировочных приспособ-
лений.
Профилактический ремонт № 1. При этом виде ремонта вы-
полняется осмотр основания и подвижной рамы. Рама, имеющая
трещины или погнутая, заменяется. Проверяется веревка токо-
съемника, ее вязка и наличие изолятора. Осматриваются
и очищаются изоляторы. Контролируется крепление контактной
вставки, накладок, полоза, гибких соединений Контактная
вставка при необходимости запиливается или заменяется. До-
бавляется смазка в контактную вставку или на полоз. Проверя-
ются изоляторы и крепление силового провода.
Малый ремонт № 2. В процессе малого ремонта основание то-
косъемника осматривают и ремонтируют, не снимая его с ваго-
на, или при необходимости заменяют отремонтированным. Под-
вижная однорычажная рама снимается и передается в ремонт;
рама пантографа ремонтируется на месте. Проверяется контакт-
ное нажатие. Осматриваются и очищаются изоляторы. Измеря-
ется сопротивление изоляции основания по отношению к кузову
вагона. Выполняется смазка шарнирных сочленений и трущихся
частей.
Средний ремонт № 3. При среднем ремонте токосъемник сни-
мается и передается в очистку, ревизию и ремонт. Контактная
вставка заменяется новой. Очищаются изоляторы. У отремонти-
рованного и установленного токосъемника проверяют сопротив-
ление изоляции.
Большой ремонт № 4 и капитальный № 5. В ремонтах № 4 и
№ 5 токосъемники снимаются и восстанавливаются до новых
или ремонтных размеров.
У однорычажного токосъемника (дугового) износ алюминие-
вой контактной вставки для эксплуатации допускается до высо-
ты не менее 15 мм. Зазор между торцом контактной вставки
и башмаком не должен превышать 2 мм. По высоте контактная
вставка должна быть заподлицо с верхней поверхностью баш-
мака, для чего она запиливается рашпилем на длине 220—240 мм.
Контактное нажатие устанавливается 4.5 кГ при раме, накло-
ненной под углом 60° к горизонту. Регулировка контактного на-
жатия осуществляется при наклоне дуги в обе стороны. Разница
в контактном нажатии, вызванная трением в шарнирах, не
должна превышать 1 кГ при подъеме и спускании дуги для
одной и той же высоты. Длина токосъемника от оси вала до
120
высшей точки алюминиевой вставки должна быть 2900±20 мм
для новой вставки и не менее 2850 для предельно изношенной.
Радиальный зазор между валом основания и втулками держа-
теля рамы допускается в эксплуатации не более 0,75 мм и после
ремонта № 3 в пределах 0,24—0,5 мм. При сборке основания
оксиальный зазор между торцами держателей и упорных рыча-
гов может быть допущен не более 2 мм. На трубах рамы, кроме
мест сочленения, могут быть допущены вмятины не более двух
на трубу глубиной до 3 мм и длиной до 70 мм.
При любых эксплуатационных условиях сопротивление изо-
ляции между основанием токосъемника и кузовом вагона не
должно снижаться менее 5 Мгом. В алюминиевый контакт за-
кладывается графитная смазка УСсА (ГОСТ 3333—5о). В шар-
ниры основания должна закладываться смазка жировая 1-13
(УТВ) (ГОСТ 1631—61), позволяющая получить минимальную
зависимость величины сил трения в шарнирах от температуры.
Контактное нажатие многорычажных токосъемников (панто-
графов), определяемое как полусумма показаний динамометра
при подъеме и опускании рамы, должно соответствовать техни-
ческой характеристике. Натяжение пружин, создающих контакт-
ное нажатие, должно быть равномерным: разность по длине от-
регулированных пружин не должна превышать 10 мм.
Величины натяжений пружин контактной части могут отли-
чаться не более чем на 0,5 кГ. Разность величин контактных
нажатий при подъеме и опускании для одцой и той же высоть:
не должна превышать 1,5 кГ.
Необходимо выдерживать габаритные размеры пантографов
в поднятом и опущенном состоянии. Смещение центра полозов
относительно центра основания пантографа, в сторону от про-
дольной оси, допускается не более 20 мм при поднятой раме.
Относительное смещение центров полоза и основания проверя-
ется отвесом. Максимальный перекос полоза по отношению
к горизонтальной плоскости, измеренный при помощи уровня
и линейки в верхнем положении пантографа, не должен превы-
шать 10 мм (основание при этом должно быть установлено
строго в горизонтальной плоскости). При двух полозах разница
в их расположении не должна превышать 2 мм. На контактных
поверхностях полозов ржавчина не допускается.
В пантографе ТПЛ-1 диаметр изношенной втулки подшипни-
ка малого вала не должен превышать 36,5 мм, а диаметр поса-
дочных мест малого вала быть меньше 34 мм. Не допускаются
чрезмерный прогиб и скручивание шеек главного вала: при опу-
щенном пантографе разность высот средних кривошипов допу-
скается не более 50 мм. Выработка боковых поверхностей шпо-
ночных канавок на малом и главных валах, а также в кпи-
вошипах допускается не более 0,3 мм на обе поверхности. Из-
нос отверстий под валики в кривошипах и шарнирах, а также
и самих валиков допустим не более чем 0,5 мм по диаметру.
9 Зак. 1005
121
Рамы пантографа не должны иметь перекоса: разница в длине
диагоналей допускается не более 5 мм.
Пневматическая система привода должна быть герметична.
Для эксплуатации допускается утечка воздуха, при которой
пантограф удерживается в поднятом состоянии в течение 5 мин-,
при этом доступ сжатого воздуха из магистрали в цилиндр
прекращён. При давлении 5 атм время подъема пантографа не
должно Превышать 5 сек. Время подъема считается от момен-
та подачи сжатого воздуха до момента достижения полозом
рабочей высоты.
Пневматический цилиндр должен смазываться не реже
1 раза в месяц маслом ЦИАТИМ-201 (ГОСТ 6267—59) или
МВП (ГОСТ 1805—51). Кожаную манжету рекомендуется про-
жировать в составе, содержащем 78°/о вареного касторового
масла и 12% пчелиного воска. В шарниры и подшипники пан-
тографов закладывается смазка 1-13 жировая (УТВ) (ГОСТ
1631—61) или 1-ПЗ ВТУ № НП21-58; другие виды смазки не
рекомендуются. Алюминиевые контактные вставки смазывают
графитной смазкой УСсА (ГОСТ 3333—55). При установке на
полозе медных накладок применяется смазка, состоящая из
34% графита марки П(ГОСТ 8295—57) и 66% солидола жи-
рового марки УС-2 (Л) для зимы и УС-3 (Т) (ГОСТ 1033—51)
для лета. Рекомендуется применять при использовании метал-
лических контактных вставок сухую графитную смазку
(см. стр. 109).
2. ОСМОТР И РЕМОНТ ТОКОСЪЕМНИКОВ ТРОЛЛЕЙБУСА
Контрольный осмотр № 0. Проверяются состояние и кре-
пление . деталей токосъемника, производятся очистка от грязи
деталей, смазка, проверка изоляции, смена изношенных кон-
тактных вставок, обойм или всей контактной головки.
В шарнирах токосъемников не должно быть заеданий. По-
воротная часть контактной головки должна плавно качаться
под углом 15—20° в обе стороны от вертикали и поворачивать-
ся на 360° вокруг своей вертикальной оси (при отсутствии
в конструкции ограничителя поворота).
Зазор между неподвижным обтекателем и подвижными
деталями головки должен быть в пределах 1—2 мм. Если на
обтекателе головки имеются следы касания о контактный про-
вод, устанавливают выгиб штанги, предусмотренный чертежом.
Ширина обоймы в верхней части может быть не более 38 мм.
Обойма должна плотно сидеть на поворотной головке. В
угольно-графитной вставке не должно быть трещин; износ ее
должен быть в пределах нормы, зависящей от конструкции го-
ловки и спецчастей контактной сети. Угольно-графитная встав-
ка должна быть плотно зажата в обойме.
Не допускаются перекос башмака и ослабление крепежных
болтов. Необходимо тщательно проверять надежность кон-
122
тактного соединения клеммы штангового провода с контакт-
ной втулкой (или башмаком), так как при малейшем ослабле-
нии контакта штанговый провод отгорает. Износ шунта головки
допускается не более чем на 15°/о полного сечения.
Предохранители головок с поврежденной тесьмой или
с пряжковыми изоляторами, имеющими сколы, заменяются.
Проверяется исправность приспособлений, ограничивающих
высоту подъема и опускание токосъемника. При осмотре
штанги и основания убеждаются в надежности крепления
штанги в держателе, корпуса основания на оси и всего токо-
съемника на плите постамента. Проверяется целость натяжных
пружин, исправность резьбы на тягах, наличие и крепление
контргаек. На штангах не должно быть погнутостей, трещин,
сквозных прожогов. Во время осмотра токосъемника особое
внимание должно быть уделено состоянию электроизоляции.
Изоляторы тщательно очищаются и осматриваются. Проверя-
ется также изоляция шлангового провода на участке от радио-
реактора до штангодержателя, изоляция провода, соединяю-
щего розетку для замера токов утечки с основанием токосъем-
ника, изоляция веревки от скользящего кольца и изоляция ли-
ры от штанги (в опущенном состоянии штанги). Сопротивле-
ние изоляции токосъемника, измеренное меггером типа Ml 101
на рабочее напряжение 500 в постоянного тока, должно быть
в пределах, указанных в табл. 12.
Ревизионно-предупредительный ремонт № 1. Кроме работ,
входящих в осмотр № 0, производится ревизия токосъемника
с заменой изношенных или поврежденных деталей.
Контактные головки принудительно снимаются и восстанав-
ливаются в заготовительном цехе. Шарнирные сочленения про-
веряют и при необходимости смазывают. Места крепления
натяжных пружин к штангодержателю, ограничитель подъема
и опускания токосъемника РТ-6 и горизонтальная ось пово-
ротной части головки (в головках с вилочным шарниром)
смазываются маслом автотракторным АКЗ„-6 или АКЗП 10
(ГОСТ 1862—63).
В хвостовик поворотной головки (вертикальная ось) и в
подшипники основания закладывается только смазка 1-13 жи-
ровая (УТВ) (ГОСТ 1631—61).
Заменяются погнутые штанги и имеющие прожоги. Без съе-
ма штанг разрешается правка лишь незначительных погнуто-
стей при помощи специального приспособления. Проверяется
(меггером) сопротивление всех ступеней изоляции. При необ-
ходимости регулируется контактное нажатие.
Малый ремонт № 2. В ремонте № 2 производится ревизия
токосъемников без снятия их с троллейбуса. Заменяются новы-
ми: контактные головки со втулками, ловители головок, верев-
ки и все шплинты. Регулируется осевой люфт подшипников
основания подкладкой регулировочных шайб под внутреннее
9* 123
Таблица 12
Технические требования (нормы и допуски) к токосъемникам типа РТ-6Ж '
Наименование деталей и норм Для НОВЫХ деталей Для деталей токосъемников, выходящих из ремонта Для деталей, находящихся в эксплуата- ции
Яс 4 № 3 № 2 № 1
Предельная глубина износа контактной вставки для головки ГТ-13 в мм 0 0 0 0 0 7,5
Минимальная высота головки над уровнем дороги, устанавливаемая ограничителем опуска- ния в м 3 3 3 3 3 3
Максимальная высота подъема токосъемни- ка над уровнем дороги в м 7,2 7,2 7,2 7,2 7,2 7,2
Контактное нажатие, устанавливаемое при неподвижном токосъемнике на высоте 5,75 м над уровнем дороги в кГ 12±0,1 12±0,1 12±0,1 12±0,1 12±0,1 12±0,1
Величина потерь на трение в шарнирах то- косъемника в кГ, не более 0,5 0,5 0,5 0,5 1 2
Длина штанги в мм\
короткой 4775 ±50 4775 ±50 +50 4775—75 +50 4775—75 +50 4775—150 +50 4775-200
длинной 5275 ±50 5275 ±50 +50 5275—75 +50 5275-75 +50 5275-150 +50 5275-200
Наименование деталей и норм Для новых деталей
Длина токосъемников в сборе в мм: при короткой штанге 5900 ±50
при длинной штанге 6400 ±50
Допустимая разность в длине токосъемни- ков, установленных на троллейбусе, в мм . . 100
Выгиб конца штанги в свободном состоянии в мм 350
Осевой люфт корпуса основания в мм . . . До 0,13
Зазор между витками натяжной пружины в свободном состоянии в мм не более .... 0,5
Длина части шланга, входящей в штангодер- жатель, в мм не менее 400
Сопротивление изоляции в сырую погоду в Мгол, не менее: головки токосъемника по отношению к штанге 5,0
штанги по отношению к держателю , . . 5,0
основания токосъемников по отношению к постаменту 20
£
Продолжение табл. 12
Для деталей токосъемников, выходящих из ремонта Для деталей, находящихся в эксплуата- ции
№ 4 №3 № 2 Ns 1
5900 ±50 5900+50 —75 5900+50 —75 5900+50 —200 5900+50 —250
6400 ±50 6400+50 —75 6400+50 —75 6400+50 -200 6400+50 -250
100 100 100 150 150
350 350 350 350-г 300 3504-300
До 0,13 До 0,13 До 0,13 До 0,5 До 0,5
0,5 0,6 0,8 0,9 1,0
400 400 400 300 300
5,0 5,0 5,0 2,0 1,5
5,0 5,0 5,0 3,0 2,5
20 20 15 8 5
кольцо верхнего конического роликоподшипника. После креп-
ления подшипника гайкой корпус должен свободно вращаться
на оси опоры. Во все подшипники закладывается смазка. Про-
изводится ревизия штангового провода и шлангов, при по-
вреждении изоляции провод и шланги заменяются. Штанги,
имеющие прожоги и погнутые, заменяются.
Устанавливается контактное нажатие в соответствии с нор-
мой и поИгле окраски токосъемника серой эмалью проверяется
сопротивление всех ступеней изоляции.
Средний ремонт № 3 и капитальный ремонт № 4. Эти виды
ремонтов, выполняемые на ремонтном заводе, не отличаются
друг от друга. На заводе токосъемники разбирают, проверяют
износ деталей с целью восстановления до новых или ремонт-
ных размеров. При ремонтах № 3 и № 4 возобновляется на
штангах изоляционный слой полиэтилена.
К токосъемникам, прошедшим ремонты № 3 и 4, предъ-
являются те же требования, что и к новым.
После профилактического осмотра и ремонтов № 1, 2, 3 и 4
токосъемник должен удовлетворять техническим требованиям,
приведенным в табл. 12.
Глава восьмая
ЛОВИТЕЛИ ДЛЯ ТОКОСЪЕМНИКОВ ТРОЛЛЕЙБУСА
1. НАЗНАЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ ЛОВИТЕЛЕЙ
Ловители предназначены для быстрого автоматического
опускания токосъемника, сошедшего с контактного провода, с
целью предотвращения аварии. ^Ловители, снабженные дистан-
ционным управлением, могут также служить для опускания
токосъемников водителем из кабины на ходу или стоянке трол-
лейбуса. Можно различать ловители по принципу устройства
механизма, вызывающего автоматическое срабатывание его и
ь; зависимости от использованного в ловителе привода. Сход
токосъемника с контактного провода сопровождается исчезно-
вением напряжения в цепях тролллейбуса, увеличением угла
подъема штанги токосъемника по отношению к горизонтали,
изменением обычного взаимного расположения штанг токо-
съемников, изменением стрелы прогиба штанги, исчезновением
давления на контактной головке, а также резким увеличением
скорости или ускорения токосъемника в вертикальной плоскос-
ти при его подъеме.
Для подачи импульса с целью приведения в действие ме-
ханизма ловителя могут быть использованы не все эти явле-
ния. Распространение получили ловители, срабатывание кото-
рых происходит при достижении штангой токосъемника, со-
шедшего с провода, большой скорости и большого ускорения
в вертикальной плоскости, значительно превышающих нор-
мальные эксплуатационные. После схода с контактного прово-
да верхний конец токосъемника поднимается с возрастающей
скоростью, которая достигает максимального значения в точке
исчезновения подъемной силы. Ускорение же при подъеме
штанги имеет максимальное значение в первый момент схода
токосъемника, когда на штангу действует наибольшее усилие.
По принципу устройства привода механизма, опускающего
токосъемник, ловители можно разбить на три типа: а) с пру-
жинным приводом; б) с приводом от электродвигателя; в) с
пневматическим приводом. Последний тип привода пока вы-
127
полнен только лишь в опытных образцах (конструкция А. Т.
Пивоварова).
2. ТЕХНИЧЕСКИЕ ТРЕБОВАНИЯ,
ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ЛОВИТЕЛЯМ
Безаварийная работа токосъемников и контактной сети при
повышенной скорости движения троллейбусов возможны лишь
в том случае, если ловители будут удовлетворять вполне опре-
деленным техническим требованиям.
Все требования сводятся главным образом к уменьшению
времени, которое проходит с момента схода токосъемника и до
момента прохода им уровня контактного провода (при движе-
нии вниз), к сокращению высоты, на которую успевает под-
няться токосъемник над уровнем проводов сети, и к уменьшению
пути, который успевает пройти троллейбус с головкой токосъем-
ника, приподнятой над контактной сетью.
Время /, прошедшее с момента схода токосъемника до
прохода им уровня проводов контактной сети, может быть вы-
ражено суммой
* = 4 + ^2, (Н)
где tY—время, прошедшее с момента схода токосъемника до
остановки его ловителем;
t2— время, необходимое на возвращение токосъемника
ловителем до уровня контактного провода.
Время Л может быть выражено через вертикальную состав-
ляющую а ускорения головки токосъемника и высоту h, на
которую поднялась она над контактным проводом, следующей
формулой:
Если в этой формуле вертикальную составляющую ускоре-
ния выразить через силу нажатия Qi токосъемника на провод
и приведенную массу токосъемника Л4П, то будем иметь
По аналогии с этим можно написать, что
, _ -1 / 2ЛМ,
2~ У Qt — Qi ’
(12)
(13)
где Q2— сила, приложенная к токосъемнику ловителем.
В этих формулах взято среднее значение силы нажатия то-
косъемника Qi, что может быть с достаточной точностью спра-
ведливо при малых силах трения в шарнирах. В противном слу-
чае необходимо учитывать эти силы. Подставляя полученные
значения Л и t2 в выражение (11), получим
128
t = |/2ЛМп • - + . (14)
/Qi (Q*-Qi)
Зависимость между высотой h подъема головки токосъем-
ника над контактным проводом и путем S, проходимым трол-
лейбусом при токосъемнике, расположенном выше уровня кон-
тактного провода, может быть выведена, если выражение (14)
подставить вместо t в формулу S=vt и решить ее относитель-
но h таким образом:
Л =------____________=------— . (15)
2М„ (VQ1 + V Qs-Qj )2 V*
Используя выражения (12) — (15), можно определить те
условия, которым должен удовлетворять ловитель токосъем-
ника
Так, например, если принять силу нажатия токосъемника
на провод Qi = 12 кГ, силу, приложенную к токосъемнику ло-
вителем, С?2=18 кГ, скорость движения троллейбуса v =
— 20км/ч = 5,56 м/сек и приведенную массу токосъемника
М„ = 1,5 кГ с'ка, то по формуле (15) получим Л=0,0221 S2.
м
Если считать, что для обеспечения безаварийного прохода
кривых и спецчастей контактной сети путь, который пройдет
троллейбус за время Z, не должен быть больше 3 м, то высота
подъема токосъемника над контактным проводом не должна
быть больше 0,2 jw(/i=0,0221 тЗ^==0,2 м).
Время в течение которого токосъемник поднимается на
высоту Л, из формулы (ИЦ будет равно 0,224 сек. Время Z2, не-
обходимое' для опускания токосъемника до уровня провода,
подсчитанное по формуле (13), составит 0,316 сек. Полное вре-
мя t составит 0,54 сек.
Указанные значения времени и’пути могут быть рекомендо-
ваны в качестве требований к конструкции ловителя.
Наиболее часто сход токосъемника происходит на участках
сети, имеющих максимальную высоту подвески контактных
проводов, и при максимальном отклонении троллейбуса от оси
сети. Поэтому ловитель должен надежно срабатывать при всех
отклонениях троллейбуса в диапазоне до 4,5 м и высоте под-
вески контактных проводов до 6,0 м.
Обыкновенно вслед за сходом токосъемника водитель рез-
ко останавливает троллейбус. Это приводит к тому, что сошед-
ший с провода токосъемник силой инерции заносится вперед.
Во избежание аварий, вызванных этим явлением, конструкция
ловителя должна исключать возможность заноса сошедшего с
провода токосъемника при торможении троллейбуса.
Опускание токосъемника ловителем должно осуществлять-
ся на 2—2,5 м ниже номинальной высоты контактного провода.
С момента отключения привода ловителя штанга сошедше-
129
го токосъемника должна оставаться в опущенном состоянии,
в положении, параллельном оси троллейбуса.
Ловитель должен обеспечивать возможность удобного
подъема токосъемника и безопасной установки его на провод
контактной сети водителем троллейбуса вручную. Наконец, он
должен удовлетворять общим требованиям в отношении на-
дежности работы и дешевизны изготовления. Желательно так-
же, чтобы ловители имели дистанционное управление из каби-
ны для опускания токосъемников по желанию водителя.
На каждый токосъемник устанавливается самостоятельный
ловитель, монтируемый на задней торцовой стенке кузова трол-
лейбуса, на высоте около 1,2 м над уровнем дорожного покры-
тия. Отклонение веревки в сторону за габарит троллейбуса ог-
раничивается специальной скобой с крюками по концам, при-
крепленной к заднему борту на уровне крыши.
3. ЛОВИТЕЛИ С ПРУЖИННЫМ ПРИВОДОМ
Ловитель с центробежным включающим механизмом. Он
срабатывает, как было сказано, при достижении поднимаю-
щейся штангой большой скорости. Такие ловители установле-
ны на троллейбусах Тр-8, Тр-9 и трамвайных вагонах «Татра» с
однорычажным (штанговым) токосъемником (рис. 63).
Пеньковый канатик 1 диаметром 8—10 мм, закрепленный
на штанге, наматывается на барабан 2, который может свобод-
но вращаться на полой оси 3, заканчивающейся поводком для
защелок. Полая ось в свою очередь вращается на болту 4,
скрепляющем одновременно крышку 5 через неподвижный
храповик 6 с держателем ловителя 7, укрепленном на заднем
борту кузова. Неподвижный храповик и держатель скрепле-
ны выступами и фиксирующим штифтом. В полости барабана
2 размещена наматывающая пружина 8, внешний конец кото-
рой прочно зацеплен за выступ барабана, а внутренним кон-
цом она укреплена в выточке полой оси 3. Впереди барабана 2
расположена более слабая пружина 9, которая внешним кон-
цом зацеплена за выступ кры-шки 5, а внутренним входит в
прорезь гнезда крышки 10 барабана 2. В пространстве между
неподвижным храповиком 6 и задним торцом барабана 2 рас-
положен механизм защелок. На поводке полой оси 3 шарнир-
но закреплены три защелки: главная 11, отключающая 12 и
реверсивная 13.
На конце главной защелки шарнирно крепится защелка 14,
которая пружиной 15 притягивается к оси ловителя.
Отключающая защелка 12 выполнена в виде двухплечего
рычага. Одно плечо его служит упором для штифта 16, распо-
ложенного на храповике 17, свободно поворачивающемся на
полой оси 3. Храповик 17 может поворачиваться при помощи
отключающей пружины 18, упирающейся в зубцы храповика.
Пружина 18 закреплена в полости барабана 2. Второе плечо
130
Н 18 15
17
19
Рис. 63. Ловитель типа 1JS с пружинным приводом и центро-
бежным включающим механизмом
131
защелки служат упором для храповика, расположенного на
барабане 2.
Реверсивная защелка 13 под действием пружины 19 стремит-
ся повернуться в сторону неподвижного храповика 6 и повер-
нуть по часовой стрелке защелку 12, разобщив ее с храпови-
ком барабана 2. Однако этому препятствует второе плечо ры-
чага 12, упирающееся в штифт 16 храпового колеса 17, которое
в данный момент удерживается от вращения пружиной 18.
При нормальной работе токосъемника барабан 2 связан с
ленточной пружиной 9, которая постоянно поддерживает ве-
ревку токосъемника в слабо натянутом состоянии. При пере-
мещении токосъемника относительно троллейбуса веревка на-
матывается на барабан или сматывается с него. Защелки при
этом находятся в положении, указанном на рис. 63, и благо-
даря медленному вращению барабана их положение остается
неизменным. Главная пружина 8 находится в заведенном со-
стоянии и удерживается в нем главной заптелкой 11, выступ
которой упирается в храповик барабана 2. При сходе контакт-
ной головки с провода скорость вращения барабана 2 и свя-
занного с ним поводка 3 с защелками быстро возрастает. Ког-
да скорость вращения (в направлении плюс) достигнет опре-
деленной величины, защелка 14 под действием центробежной
силы преодолеет натяжение пружины 15 и отклонится до упо-
ра ее свободного конца в неподвижный храповик 6, а другим
концом выведет главную защелку 11 из зацепления с храпо-
виком барабана 2. Вслед за этим главная защелка И обопрет-
ся на зуб неподвижного храповика 6, а свободный конец за-
щелки 14 выходит из зацепления с храповиком 6 и пружиной
15 оттягивается в направлении центра ловителя. В результате
того что главный рычаг освободил храповик барабана 2 и
уперся своим концом в неподвижный храповик 6, внутренний
конец главной пружины 8 становится неподвижным, а наруж-
ный— приходит во вращение (в направлении минус), увлекая
с собой закрепленный на нем барабан 2. При вращении бара-
бана 2 в направлении минус веревка / наматывается на него,
и токосъемник, сошедший с провода, оттягивается вниз до то-
го момента, когда натяжения ловителя и токосъемника урав-
новесятся.
До того как ловитель сработал, главная пружина 8 была
плотно намотана на полую ось 3; при раскручивании ее пер-
вый виток опирается на внутреннюю полость барабана 2иодг
повременно прижимает отключающую пружину 18 к стенке
барабана, освобождая храповик 17, в результате чего послед-
ний приобретает свободу вращения. Штифт 16, расположен-
ный на храповике, уже не может удержать двуплечий рычаг 12
(отключающую защелку), и он под действием пружины 19 по-
ворачивается вокруг своей оси по часовой стрелке, освобождая
храповик барабана 2. Кроме этого, рычаг 12 поворачивает
132
против часовой стрелки реверсивную защелку 13 до упора ее в
неподвижный храповик 6. Когда опускание токосъемника
окончено, главная защелка 11 выходит из зацепления с храпо-
виком 6 под действием пружины 15 и возвращается в свое пер-
воначальное положение (сцепляется с храповиком бараба-
на 2), а ее функции — удержание полой оси 3 с поводком в не-
подвижном состоянии — выполняются уже защелкой 13.
Для приведения ловителя в первоначальное положение во-
дитель должен медленно вытягивать из него веревку. Барабан
2 при этом вращается в направлении плюс и заряжает глав-
ную пружину 8, наматывая ее на стоящую неподвижно полую
ось 3, а главная защелка 10 с помощью храповика удержива-
ет барабан от вращения его в обратную сторону. В последней
фазе закручивания главной пружины при накручивании ее по-
следнего витка отключающая пружина 18 отожмется от по-
верхности барабана и свободный конец ее войдет в зацепление
с зубом храповика /7, который она будет поворачивать в на-
правлении плюс до тех пор, пока штифт 16 упрется в двупле-
чий рычаг 12 и повернет его против часовой стрелки до упора
второго конца рычага в храповик барабана. На этом заканчи-
вается процесс завода главной пружины. После незначитель-
ного отпуска веревки реверсивная защелка 13 также возвра-
щается в свое первоначальное положение под действием пру-
жины 19. После чего веревка плавно намытывается на бара-
бан пружиной 9. у
Чувствительность ловителя зависит от величины центробеж-
ной сильГ, которая заставляет защелку /4 войти в зацепление
с неподвЖкным Храповиком 6. Ее можно регулировать натяже-
нием пружины 15. При уменьшении натяжения пружины 15
чувствительность ловителя увеличивается.
Технические данные ловителя следующие: номинальное на-
жатие токосъемника на контактный провод 8,5 кГ, максималь-
ное 10 яГДвысота опускания 3 м, (полезная длина веревки'9 лр
вес ловителя’ 14,8 кг. .....
О качестве работы ловителя, как указывалось, можно су-
дить по времени, прошедшему с момента схода токосъемника
до момента прохода головкой уровня контактной сети при опу-
скании его ловителем, а также по тому, на сколько это время
зависит от степени отклонения троллейбуса в сторону от кон-
тактной сети. К технической характеристике ловителя относит-
ся также время срабатывания механизма, т. е. время, прошед-
шее с момента схода* токосъемника до начала работы ловите-
ля, высотой, на которую успеет подняться головка токосъем-
ника над контактной сетью, и, наконец, скоростью подъема
штанги, при которой срабатывает ловитель. Об этих данных
можно судить по результатам испытаний ловителей различных
конструкций с токосъемником типа РТ-6, выполненных Москов-
ским энергетическим институтом.
133
На рис. 64 приведены экспериментальные кривые, из кото-
рых могут быть получены интересующие зависимости-
Из кривой 1 (рис, 64,а), показывающей зависимость высо-
ты подъема головки от времени, прошедшего с момента схода,
видно, что головка токосъемника успевает подняться над уров-
нем провода на высоту 0,76 м, а время, прошедшее с момента
схода До момента прохода головкой уровня провода, состав-
ляет 0,9» сек (контактный провод расположен на высоте 2,2 м
от основания токосъемника).
Рис. 64. Кривые зависимостей
а — высоты подъема контактной
головки токосъемника от времени,
прошедшего с момента схода; б —
скорости перемещения контактной
головки в вертикальной плоскости
от времени, прошедшего с момента
схода
Кривая 1 (рис. 64,6) зависимости скорости перемещения го-
ловки токосъемника в вертикальной плоскости от времени, про-
шедшего с момента схода, дает возможность установить время
срабатывания ловителя, которое равно 0,35 сек. Кроме того, из
кривой можно получить скорость, при которой срабатывает ме-
ханизм ловителя, в данном случае она составляет 2,8 м)сек.
Если сошедший токосъемник развивает меньшую скорость, что
может произойти при сходе на контактной сети с большей вы-
сотой подвески и при отклонении троллейбуса от оси контакт-
ной сети, ловитель не сработает. Такому случаю-соответствуют
кривые 2.
Зависимость между высотой подвески проводов и допусти-
мым по условиям работы ловителя отклонением троллейбуса
приведена в табл. 13.
134
Таблица 13
Зависимость между высотой подвески проводов и отклонением троллейбуса
Высота подвески провода в м ... 4,0 4,5 5,0 5,5 5,7 6,0
Допустимое отклонение троллейбуса от оси контактных проводов в м . 5,0 4,7 4.2 3,3 2,7 1,4
Из табл. 13 видно, что работа ловителя на троллейбусе, от-
клонившемся от оси провода, находится в большой зависимости
от высоты контактной сети. Величина допустимого отклонения
быстро падает с увеличением высоты подвески сети. Практи-
чески, когда высота подвески сети достигает 6,0 м, ловитель при
отклонениях не работает, так как для включения его скорость
вращения наматывающего барабана недостаточна. С увеличе-
нием отклонения троллейбуса при данной высоте подвески сети!
вертикальная составляющая скорости токосъемника, сошедшей
го с провода, уменьшается и может достигнуть таких пределов,'
что механизм ловителя также не сработает.
Ограничение работы по высоте подвески контактной сети и
отклонению троллейбуса является отрицательной особенностью
ловителей, у которых принцип включения основан на действии
центробежных сил.
Положительной стороной их является то, что, как правило,
не происходит ложных срабатываний ловителей при проезде
троллейбусом неровностей дорожного покрытия.
Ловитель с инерционно-центробежным включающим меха-
низмом. В момент схода токосъемника с провода под действием
силы, развиваемой пружинами основания, резко возрастает вер-
тикальная составляющая ускорения.
Изменение вертикальной составляющей ускорения токо-
съемника можно проследить по табл. 14.
Таблица 14
Зависимость ускорения токосъемника от времени с момента схода
Время, прошедшее с момента схода,
в сек . . .1....................
Ускорение в м!сек1
0,012 0,075 0,15 0,25 0,35 0,45
12,0 I10,8 1 8.S | 8,0 7,2 j | 6,4
Из табл. 14 видно, что в момент схода, когда на токосъем-
ник действует максимальная сила, ускорение его имеет наи-
большую величину, равную 12 м/сек2} при нормальном движе-
нии токосъемника по проводу оно меньше. Явление скачкооб-
135
разного возрастания ускорения вместе с увеличением скорости
токосъемника использовано для включения механизма ловите-
ля, разработанного заводом «Динамо» имени С. М. Кирова.
Принцип действия этого ловителя заключается в следующем
(рис. 65). Во время дгижения токосъемника по проводу связан-
ные с барабаном 2 кулачки 6 притянуты пружинами 7 и вра-
щаются вместе с ним, не задевая за выступы 9, расположенные
нд дИцке 5. Барабан под действием натяжной пружины 4 под-
держийает веревку токосъемника в слабо натянутом состоянии.
При сходе токосъемника кулачки 6 под действием возник-
ших инерционных и центробежных сил разойдутся и упрутся в
выступы 9. Под действием возникшего при этом удара диск 5,
преодолевая усилие главной пружины 3, повернется против
указанной на разрезе Б-Б стрелки.
Рычаг 15, проходя над рычагом 12, отожмется его выступом
вверх и защелкой 8 зафиксируется в таком положении. Диск 5
будет вращаться в этом направлении до тех пор, пока рычаг 13
упрется в выступ 10, расположенный на корпусе /. В этот мо-
мент барабан остановится, и дальнейший подъем токосъемника
прекратится. Вслед за этим диск и сцепленный с ним барабан
будут вращаться в противоположном направлении под действи-
ем главной пружины, наматывая веревку и опуская токосъем-
ник до тех пор, пока усилие главной пружины уравновесится
пружцнами токосъемника.
При вращении барабана и диска по стрелке рычаг/3 высту-
пом 10 будет отведен в верхнее положение и зафиксирован за-
щелкой.
Для установки токосъемника на провод водитель вытягива-
ет веревку с барабана, заводя при этОхМ главную пружину, так
как барабан остается сцепленным с диском. В процессе завода
пружины конец рычага /4/скользит по внешней стороне спи-
рального ручья диска 5. В конце завода пружины рычаг 14
подойдет к концу ручья и нажмет на рычаг 15, возвратив его
этим в исходное положение. Одновременно хвостовик рычага
возвратит в первоначальное положение рычаг 13.
После этого водитель, ослабляя немного веревку, дает воз-
можность барабану под действием своей пружины повернуться
против стрелки, благодаря чему кулачки отходят от выступов на
диске и притягиваются пружинами 7 к выступам 11. Барабан и
диск, таким образом, расцепятся, а механизм ловителя возвра-
щается в первоначальное положение. Когда это выполнено, во-
дитель может устанавливать токосъемник на провод.
Испытание такого ловителя показало, что он значительно
чувствительнее ловителя с центробежным механизмом включе-
ния. Выявился также и его недостаток, заключающийся в спо-
собности срабатывать при больших неровностях на дорожном
покрытии. Такой недостаток работы присущ ловителям, вклю-
чающий механизм которых использует инерционные силы.
136
Ui*
A 6
Рис. 65. Ловитель с пружинным приводом и инерционно-центробежным включающим механизмом
4. ЛОВИТЕЛЬ С ПРИВОДОМ ОТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Оригинальная конструкция ловителя с приводом от электро-
двигателя разработана Московским энергетическим институтом
(рис. 66). Включение ловителя осуществляется инерционным
механизмом, реагирующим на величину вертикальной состав-
ляющей ускорения токосъемника. Инерционный механизм со-
стоит изл\двух дисков 2 с прикрепленными к ним гайками 3, ко-
Рис. 66. Ловитель с приводом от электродвигателя и инерционным вклю-
чающим механизмом
торые вращаются на втулках 4 с наружной трапецеидальной
резьбой; последние могут вращаться на шарикоподшипниках,
насаженных на ось 20, независимо друг от друга. ✓
Левый диск сцеплен цилиндрической пружиной (на чертеже
не показана) с барабаном 5, закрепленным на левой втулке 4,
а правый — цилиндрической пружиной (на чертеже не показа-
на) сцеплен с большой шестерней 3, укрепленной на правой
втулке 4. Под действием пружин диски отжаты в крайние поло-
жения: левый — до упора гайки в барабан, а правый — до упо-
ра гайки в шестерню, благодаря чему между торцами дисков
имеется зазор. В таком положении ловителя барабан ни с чем
не сцеплен и может свободно вращаться, поддерживая веревку
токосъемника при движении троллейбуса в слабо натянутом со-
стоянии при помощи спиральной пружины 6.
138
Вращение от электродвигателя 1 передается через малую
шестерню 9, сцепленную с шестерней S.
Электродвигатель применен сериесный, питаемый от акку-
муляторных батарей, напряжением 12 в. Для ловителей наи-
более пригодны электродвигатели стартерного типа, обладаю-
щие большим крутящим моментом при включении.
На корпусе 7 ловителя расположен выключатель, замыкаю-
щий или отключающий цепь электродвигателя. Неподвижные
контакты 19 выключателя укреплены на изоляционной планке,
а подвижный контакт 18 находится на изоляционной колодке,
перемещающейся на опорах вдоль оси.
Выключатель приводится в действие специальным механиз-
мом.
Шток 15 выключающего механизма со штифтом 16 может
перемещаться вдоль прорези на оси ловителя 20. Верхняя часть
штифта, выступающая над осью, входит в спиральную канавку,
нарезанную в теле втулки 12. Втулка 12 фланцем прикреплена
к левому диску так, что может свободно поворачиваться вокруг
оси, независимо от диска и вместе с диском вдоль оси. По резь-
бе на внешней поверхности втулки 12 перемещается гайка 13.
В гайке 13 просверлены углубления, при помощи которых она
перемещается по направляющим штифтам 14.
На правый конец штока 15 надета цилиндрическая пружина
/7, которая стремится переместить шток в крайнее правое по-
ложение. Металлической пластинкой он связан с подвижной
изоляционной колодкой.
Благодаря большому ускорению, возникающему при сходе
токосъемника, веревка рывком поворачивает барабан. Посколь-
ку левый диск 2 массивный и обладает большой инерцией, он
отстает от вращения барабана, преодолевая усилие пружин,
связывающих его с барабаном. Вследствие этого левая гайка
3 свертывается со втулки 4 и вместе с диском перемещается
вправо до тех пор, пока левый диск упрется в правый; возник-
шая при этом продольная сила поддерживает фрикционное
сцепление дисков. Таким образом, барабан оказывается жестко
сцепленцым через диски и шестерни с валом электродвигателя.
Одновременно происходит включение электродвигателя, кото-
рый, наматывая на барабан веревку, опускает токосъемник.
При крайнем нижнем положении токосъемника электродвига-
тель отключается.
Включение и отключение электродвигателя происходят сле-
дующим образом: когда левый диск перемещается по направ-
лению к правому, вместе с ним передвигается вдоль оси 20
втулка 12. Так как в это время конец штифта 16 находится в
спиральной канавке втулки 12, а штифт не может поворачи-
ваться вокруг оси, то он перемещается по прорези оси вправо
вместе со штоком 15. Шток 15 передвигает вправо подвижный
139
контакт 18 0 замыкает цепь электродвигателя (при помощи
контактора).
В момент включения ловителя подвижная гайка 13 находи-
лась на втулке 12 в среднем положении. Поскольку диски вра-
щаются, гайиа 13 будет навертываться на втулку 12 до упора
и вслед’за этим повернет ее вместе с собой. Так как штифт 16
вращаться н^ может, то он, скользя по спиральной канавке
втулки "12, отожмется к левому концу прорези в оси ловителя
и отключит посредством штока электродвигатель.
Выключающий механизм настраивается так, что электродви-
гатель отключается при подтягивании штанги токосъемника в
крайнее нижнее положение. Вращаться барабану в обратную
сторону препятствуют храповое колесо 10 и собачка 11.
Для того чтобы привести ловитель в первоначальное состоя-
ние и поставить токосъемник на провод, водитель должен сна-
чала немного потянуть веревку вниз, осевое давление на диски
при этом исчезнет. Под действием пружины, сцепляющей диск
с барабаном, левая гайка 3 навернется на втулку 4 до упора,
разъединив диски. Щтифт 16 под действием пружины 17 войдет
в спиральную канавку втулки 12. После этого водитель плавно
разматывает с барабана веревку и ставит токосъемники на про-
вод.
Большим преимуществом ловителя с приводом от электро-
двигателя является возможность осуществить опускание токо-
съемников из кабины по желанию водителя.
Троллейбус, оборудованный такими ловителями, обладает
большей маневренностью. Опуская токосъемники из кабины на
ходу троллейбуса, водитель в большинстве случаев сможет
проехать поврежденный участок контактной сети по инерции.
Это может быть сделано и для объезда препятствий на полотне
дороги, вызывающих обычно остановку троллейбусов.
Опускание ловителей из кабины производит водитель, замы-
кая рубильник. В нормальном положении неподвижный контакт
всегда соединен с подвижным контактом 18. Когда водитель
включает рубильник, электродвигатель начинает работать. При
рывке, возникающем в момент включения электродвигателя,
правый диск 2 отстанет от вращения шестерни 8 и правая гай-
ка 3 вместе с диском будут смещаться влево до соприкоснове-
ния двух дисков. Когда это произойдет, вращение передастся
барабану и токосъемник опустится. В дальнейшем ловитель
работает так же, как и при автоматическом включении.
На’ рис. 66 показано положение механизма ловителя, приве-
денного в действие рубильником после того, как штифт 16,
переместившись в свое крайнее левое положение, отключил
электродвигатель.
Проведенные испытания ловителей показали, что они рабо-
тоспособны, высота подъема штанг над проводом не превышает
но
300 мм. За время опускания токосъемника ниже уровня прово-
дов троллейбус проходит 2 м при скорости движения 20 км!ч.
Если троллейбус движется с отклонением от оси проводов
на 3 м, подъем штанг над уровнем контактной сети составляет
400 мм. За время опускания штанг ниже проводов троллейбус
проходит 3—3,5 м при скорости движения 20 км/ч.
I
Глава девятая
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗВИТИИ КОНСТРУКЦИЙ
КОНТАКТНЫХ ПОДВЕСОК
Многие годы контактная подвеска трамвая и троллейбуса
как у нас, так и за рубежом выполнялась в виде простой под-
вески, к которой контактный провод самым элементарным пу-
тем с помощью подвеса и подвесного зажима жестко или че-
рез шарнирную вертикальную струну крепился к поддерживаю-
щим устройствам, кронштейнам или гибким поперечинам.
В подавляющем большинстве случаев такая подвеска не
имела никаких приспособлений для автоматического поддержа-
ния постоянства натяжения в контактном проводе при темпера-
турных изменениях окружающей среды — воздуха.
Обычно трамвайные простые контактные подвески оборудо-
вались стяжными муфтами, называемыми «температурными
винтами», с помощью которых дважды в году производили се-
зонную регулировку натяжения в контактном проводе.
Сезонную регулировку натяжения контактных проводов
троллейбуса обычно выполняли в местах стыкования провода
на зажимах.
В целях обеспечения нормальной эксплуатации простых
подвесок отечественная практика установила величины макси-
мально допустимых пролетов, которые принимаются: для трам-
вая 35 м, для троллейбуса 30 м. Эти величины нашли &ое от-
ражение в действующих у нас нормативных документах.
Аналогичные величины установлены для сезонно регулируе-
мых обычных простых подвесок и в зарубежных странах.
Накопленный с годами опыт экспериментов с различными
контактными подвесками на городском транспорте, магистраль-
ном железнодорожном транспорте и различных видах промыш-
ленного транспорта может быть сведен к нескольким катего-
риям возможности совершенствования контактных подвесок.
Это совершенствование сводится: к устранению жесткости в
точках подвешивания, к поддержанию известного постоянства
натяжения в контактных проводах при температурных измене-
142
ниях, к спрямлению контактной поверхности, к возможному
увеличению пролетов между опорами, к мероприятиям по по-
вышению допускаемых скоростей движения по сети и уменьше-
нию износа проводов в эксплуатации.
В зависимости от условий, в которых контактная подвеска
предназначена работать, придавалось соответствующее значе-
ние и категории возможного ее совершенствования. Например,
на магистральных железных дорогах в целях удешевления
строительства и обеспечения значительных скоростей движения
начали применяться и почти исключительно применяются те-
перь цепные контактные подзески. Там же нашло применение
автоматическое поддержание постоянства натяжения в кон-
тактных проводах с помощью блочнб'-грузовых компенсаторов.
Позже на железных дорогах и на городском транспорте на-
чалось внедрение эластичных контактных подвесок, т. е. под-
весок, обладающих эластичностью в местах подвешивания
контактных проводов. При этом преследовались цели: во-пер-
вых, повышение износостойкости контактных проводов, во-вто-
рых, обеспечение более высоких скоростей движения и, в-треть-
их, повышение устойчивости токоприемника при его взаимо-
действии с сетью.
В сетях городского транспорта при сравнительно неболь-
ших скоростях движения наиболее эффективным явилось при-
менение эластичных узлов подвешивания контактных проводов
под опорами. Это, как свидетельствует зарубежный и наш оте-
чественный опыт, способно значительно повысить износостой-
кость контактных проводов без каких-либо значительных капи-
тальных затрат, т. е. способно обеспечить экономию расхода
меди при эксплуатации трамваев и троллейбусов.
На магистральных дорогах не вызывала сомнений целесооб-
разность возможно большего увеличения пролета между опо-
рами контактной подвески для уменьшения затрат на сооруже-
ние контактной сети. Ограничение пролетов подвески в услови-
ях магистральных дорог определялось в основном допустимыми
поперечными перемещениями контактных проводов под влия-
нием ветровых воздействий, т. е. допустимыми смещениями
проводов в бок от оси токоприемника. Известное ограничение
пролета обусловливалось и кривыми участками пути, хотя для
магистральных дорог характерно наличие сравнительно про-
тяженных прямых участков пути. Радиусы же кривизны порядка
1200, 1500, 2000 м, доминирующие на железных дорогах, прак-
тически не требовали заметного снижения пролета против ве-
личин порядка 604-75 м, принятых для прямых участков по вег
ровым условиям.
В отношении длин пролетов на контактных сетях городскою
транспорта, где закругления на поворотах у перекрестков улиц
делаются радиусами порядка 25—50 м и где опоры контактной
143
сети обычно используются для освещения, увеличение пролета
не было насущной проблемой. Но это не значит, что отсутствует
возможность применения в городских сетях пролета порядка
404-50 м. В ряде мест такое увеличение применено, но при этом
неизбежно появляются цепные контактные подвески, более
сложные в монтаже, но и более надежные в эксплуатации. Од-
нако увеличение пролетов усложняло архитектурное оформле-
ние городских проездов и ограничивало возможности рацио-
нально использовать опоры контактной сети для размещения
приборов уличного освещения.
В отношении внедрения автоматической компенсации натя-
жения контактных проводов развитие контактных сетей желез-
ных дорог и городского транспорта вследствие различной спе-
цифики условий пошло по разным направлениям.
На магистральных железных дорогах при имевшихся реаль-
ных скоростях порядка 80—100 км/ч, а теперь при скоростях
порядка 150—200 км/ч работа контактных сетей без применения
автоматического поддержания постоянства натяжения контакт-
ных проводов вообще немыслима, так как без нее износ прово-
дов протекал бы катастрофически быстро, а токосъем был бы
практически невозможен.
На городском транспорте при скоростях движения порядка
30—50 км/ч сложные и требующие специальных капитальных ‘
затрат устройства грузовой автоматической компенсации могут
лишь несколько снизить износы провода в эксплуатации. Кроме
того, введение элементарно простых средств для повышения
эластичности узлов подвешивания контактных проводов способ-
но практически почти без каких-либо капитальных затрат обес-
печить заметное повышение износостойкости контактных прово-
дов.
Автоматическая компенсация при помощи блочно-грузовых
устройств требует, в частности, разделения контактной подвес-
ки на отдельные анкерные участки, устройства достаточно
сложных сопряжений этих анкерных участков для пропуска по
ним проходящих токоприемников, без нарушения условий токо-
снимания, а также применения анкерных опор более тяжелых,
чем промежуточные.
Следует еще отметить эстетическую нецелесообразность
устройства на городских проездах сложных переплетений из
контактных проводов в местах сопряжения анкерных участков
и отводов проводов к анкерным опорам.
Таким образом, на железнодорожном транспорте при высо-
ких скоростях движения была необходима и развивалась авто-
матическая компенсация натяжения проводов контактных под-
весок, а на городском транспорте по ряду причин блочно-гру-
зовая компенсация не развивалась.
144
Вместе с тем на городском транспорте нашли применение
подвески, в которых осуществлена частичная компенсация кон-
тактных проводов, т. е. некоторое смягчение температурных
колебаний натяжения в них, которое осуществлялось с по-
мощью тех или иных несложных средств, эффективных с точки
зрения повышения эластичности в опорных узлах.
10 Зак. 1005
Глава десятая
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ТОКОСЪЕМНИКОВ
С КОНТАКТНОЙ СЕТЬЮ
1. ВЛИЯНИЕ НАТЯЖЕНИЯ КОНТАКТНЫХ ПРОВОДОВ
НА КАЧЕСТВО ТОКОСЪЕМА
Предполагая известной общую картину взаимодействия то-
косъемников с контактными проводами, необходимо отметить
существенное значение натяжения контактных проводов. Чем
сильнее натянут провод, тем меньше влияние на стабильность
контакта с токосъемником оказывают отдельные массы арма-
туры и спецчастей, скрепленные с проводом. При практическом
решении конструкций контактной сети нельзя избежать этих
сосредоточенных масс, но необходимо стремиться к их умень-
шению, а главное к уменьшению их влияния на токосъем.
Кроме того, по мере увеличения натяжения провода умень-
шаются вертикальные углы перегиба его в точках подвешива-
ния и в точках приложения давления токоприемника. От вели-
чин этих углов зависит износ провода (вследствие механическо-
го истирания и электроэрозии из-за нарушений плотности кон-
такта с токосъемником). При значительных углах перегиба,
под влиянием усталости поверхностных волокон провода, в них
могут образоваться сначала микротрещины, а затем надломы
и разрывы. Желательно применять возможно большие (в пре-
делах допустимых значений) натяжения контактных проводов.
Следует особо остановиться на влиянии, которое оказывает
изменение температуры воздуха на величину натяжения прово-
да. Известно, что при температурных деформациях натяжение
подвешенных проводов меняется весьма резко. Вследствие это-
го в сетях трамвая и троллейбуса применяется, как правило,
сезонная регулировка натяжения контактных проводов: осенью
ослабляют натяжение провода, а весной подтягивают.
Для представления о температурных изменениях, которые
испытывает контактный провод, в табл. 15 приведены данные
наблюдений за температурой Московской области. Из таблицы
146
видно, что колебания значений температуры за шесть зимних ме-
сяцев в отдельные годы превышают 55°С, а в 24 случаях из 32
превышают 40°С. В летние месяцы колебания температуры не-
сколько меньшие.
Таблица 15
Данные наблюдений за температурой в зимние месяцы
Шесть месяцев зимнего сезона (по годам) Температура макси- мальная в °C Температура мини- мальная в °C А Размах колебаний температуры за зим- ние шесть месяцев в °C
1920—1921 14,0 —31,2 45,2
1921—1922 16,4 —31,1 47,5
1922—1223 10,6 —23,1 33,7
1923—1924 19,2 —35,9 55,1
1924—1925 , 17,0 —33,2 50,2
1925—1926 13,3 —30,7 44,0
1926—1927 12,8 —32,0 44,8
1927—1928 18,1 —31,4 49,5
1928—1929 12,8 —38,2 51,0
1929—1930 21,3 -31,2 52,5
1930—1931 12,5 —28,0 40,5
1931—1932 13,1 —29,4 42,5
1932—1933 17,7 —32,2 49,9
1933—1934 13,6 —30,7 44,3
1934—1935 19,5 —33,8 53,3
1935—1936 20,0 —31,6 51,6
1936—1937 9,4 —29,5 38,9
1937—1938 13,5 —26,1 39,6
1938—1939 16,6 —26,8 43,4
1939—1940 13,8 —42,2 56,0
1940—1941 10,9 —31,9 42,8
1941—1942 12,7 —40,1 52,8
1942—1943 19,4 —30,4 49,8
1943—1944 15,2 —22,6 37,8
1944—1945 15,9 —30,5 50,4
1945—1946 13,0 —24,8 37,8
1946—1947 10,1 —32,9 43,0
1947—1948 10,6 —24,7 35,3
1948—1949 13.4 —26,4 39,8
1949—1950 13,6 —36,4 50,0
1950—1951 14,2 —28,1 42,3
1951—1952 9,7 —27,1 36,8
Колебания температуры за два весенних месяца (март и ап^
рель) в тот же период в 14 случаях более 40°С, в пяти слу-
чаях— более 45°С, а в одном (1952 г.) — более 50°С. В отдель-
но взятые месяцы — июнь, июль и август — также наблюдаются
колебания температуры, амплитуда которых превышает 30°С.
Применяемая в настоящее время повсеместно система руч-
ного сезонного регулирования натяжения контактных проводов
в контактных сетях городского транспорта основана на том,
чтобы в течение отрезка времени между сезонными регулиров-
10*
147
ками колебания температуры не выводили бы натяжение про-
вода за допускаемые пределы.
На рис. 67 приведены кривые изменения натяжения прово-
дов в зависимости от температуры, соответствующие различ-
ным по величине пролетам между точками подвешивания: кри-
вая 1 — для пролета 10 м, кривая 2 — для пролета 16 м, кри-
вая 3 — для пролета 25 ж и кривая 4 — для пролета 40 м. Из
сравнения кривых этого графика видно, что при большом про-
Рис. 67. Кривые изменения натяжения провода в за-
висимости от температуры
лете между точками подвешивания получается и больший до-
пустимый размах колебаний температуры, внутри которого в
проводе сохраняется натяжение, не выходящее за пределы
обычно допускаемых для него значений.
Сравнивая допустимые для^провода изменения температуры
с размахами колебаний температуры в течение сезона между
регулировками натяжения (см. табл. 15), можно видеть, что
фактически трудно в этих климатических условиях обеспечить
правильное натяжение контактного провода с помощью сезон-
ных регулировок, проводимых 2 раза в год.
Попытки увеличить количество сезонных регулировок натя-
жения контактных проводов не могут дать заметного улучше-
ния положения, так как приведенный выше анализ наблюдений
температуры за период двух весенних месяцев показывает, что
Колебания температуры в этот период по своей амплитуде
близки к колебанию температуры за шесть зимних месяцев.
Процесс .ручной сезонной регулировки натяжения провода
страдает неточностью и, как правило, недостаточно организо-
ван в смысле оснащения измерительными приборами и ин-
структивными материалами. Поэтому следует считаться с тем,
что натяжёние в проводе устанавливается с ошибками в ±20%
от требуемой величины. Это усугубляет вероятность выведения
Й8
величины натяжения провода за пределы допускаемых значе-
ний в крайних температурных режимах.
Существовало мнение, что контактные провода троллейбуса
осенью распускать «не следует, так как они непрерывно удли-
няются за счет развальцовки их ребордами токоприемника.
В соответствии с этим провода на осень не распускали, а только
подтягивали их весной, выбрасывая на стыках отрезки провода,
равные годовым остаточным удлинениям.
Как показал опыт эксплуатации подвесок троллейбуса, ни-
каких ежегодных приростов длины их за счет развальцовки в
настоящее время при скользящих токосъемниках не наблю-
дается. Такие удлинения от развальцовки имели место ранее
при эксплуатации роликовых токосъемников.
Теперь если удлинения и появляются то, видимо, за счет
того, что в холодный период года механическое напряжение в
проводах достигает предела текучести и провод получает не-
которые остаточные деформации.
В районах с резко континентальным климатом наблюдают-
ся совершенно недопустимые по величине суточные колебания
натяжения в проводах.
Анализ сезонной регулировки натяжения выявляет необхо-
димость перехода к полному или частичному автоматическому
регулированию натяжения контактных проводив.
Имеющийся опыт эксплуатации различных систем автомати-
ческого регулирования или компенсации натяжения проводов
подсказывает целесообразность конструирования таких систем
подвески, чтобы сам принцип подвешивания проводов обеспечи-
вал поддержание натяжения в них в необходимых пределах
во всем интервале годичных колебаний температуры. Такие си-
стемы фактически осуществлены (см. главу двенадцатую).
В городских условиях наличие в троллейбусе двух проводов
различной полярности является существенным препятствием
для реализации блочно-грузовой компенсации. Наконец, систе-
ма токосъема при помощи токосъемника со сравнительно узким
ручьем требует дополнительных приспособлений в виде массив-
ных спецчастей у каждого сопряжения анкерных участков. Все
это нецелесообразно для токосъема троллейбуса.
На обособленных трамвайных линиях, например на вылет-
ных загородных линиях, блочно-грузовая компенсация в не-
которых местах нашла себе применение. Дальнейшее совершен-
ствование конструктивных форм такой компенсации, очевидно,
будет расширять область ее использования..
В подвеске, где не требуется производить ручную регулиров-
ку натяжения, допустимо при минимальной температуре приме-
нять величину натяжения несколько большего значения, чем
в обычных подвесках, где применяется ручное сезонное регули-
рование. В подвесках с температурной компенсацией установ-
ленные расчетом величины натяжения поддерживаются автома-
149
тически, а в подвесках с сезонным регулированием по крайней
мере 2 раза в год устанавливаются натяжения с заведомыми
ошибками, так как точность установленных натяжений прове-
рять приборами повсеместно практически невозможно.
Т а б лица 16
Результаты испытаний провода
на прочность
Диаметр Предел Предел
образца текучести прочности
в лил в кГ/лил* в кГ]мм*
Новый прово Д
6,20 25,5 39,7
6,30 27,9 37,5
6,15 30,9 37,7
6,27 30,1 37,6
_ 6,34 26,9 37,5
6,00 29,7 36,8
6,27 24,0 38,2
Трамвайный провод
6,16 28,2 38,6
6,09 28,5 38,8
6,15 26,9 38,4
6,10 30,8 41,3
6,15 26,9 38,5
6,02 28,1 38,9
6,00 25,8 41,4
6,07 27,0 38,1
6,08 26,4 39,6
6,18 26,8 37,1
Троллейбусный провод
6,10 25,0 39,1
6,24 27,7 38,9
6,11 27,3 40,3
6,13 27,6 39,5
6,20 23,2 39,4
6,16 25,5 38,0
6,16 22,8 38,3
6,12 23,8 38,0
6,09 25,4 38,9
6,06 25,0 38,6
Поэтому для -подвесок с
сезонным регулированием на-
значено несколько ограничен-
ное в верхнем пределе значе-
ние допускаемого напряже-
ния, равное 12,5 кГ1мм2.
Для подвесок с автомати-
ческой компенсацией верхний
предел рабочего напряжения
в проводе может быть повы-
шен до 14—16 кГ1мм2.
На электрифицированных
железных дорогах установле-
но максимально допустимое
напряжение в проводе в
14 кГ/мм2, что соответствует
коэффициенту 2,5 против раз-
рушающего значения напря-
жения в 36 кГ1мм2.
Запас (Прочности следует
брать не относительно преде-
ла прочности на разрыв, а от-
носительно предела текучести
провода. При расчетах ком-
пенсированных систем под-
вески, когда обосновано -соот-
ветствие расчетных величин
фактически наблюдаемым,
можно брать очень небольшой
запас прочности—1,8—2 отно-
сительно напряжения текуче-
сти, а в подвесках, где кон-
струкции компенсации авто-
матически снижают уровень
натяжения проводов по мере
износа последних, допустимо,
очевидно, работать с мень-
шими запасами прочности.
Для подтверждения воз-
можности использования в
контактных проводах. при
частичной компенсации натяжения, максимальных напряже-
ний порядка 14—16 кГ!мм2 были поставлены опыты в
лаборатории металловедения Академии коммунального хо-
150
зяйства имени К. Д. Памфилова. Испытания производи-
лись на гагаринских образцах, выточенных из контактного про-
вода. Точением была удалена наиболее прочная часть наруж-
ной поверхности провода. Приведенные ниже результаты ис-
пытаний относятся к его сердцевине. Испытывались 7 образцов,
выточенных из нового провода; 10 образцов — из провода, на-
ходившегося в эксплуатации в сети трамвая, и 10 образцов —
из провода, применявшегося на троллейбусе. Все образцы бра-
лись из различных мест, т. е. от различных барабанов провода.
Результаты испытания приведены в табл. 16.
Из результатов этих испытаний выяснилось, что напряжение
в проводе порядка 14—16 кПмм2 не опасно для его прочности
и не может дать остаточных удлинений.
Опыт применения в эксплуатации подвесок с максимальным
напряжением порядка 14—16 яГ/лии2 тоже подтверждает пра-
вильность и целесообразность выбора таких величин ’напряже-
ния для контактных сетей городского транспорта, не подвер-
гающихся сезонной регулировке.
Рис. 68. Кривая *изменения натяжения контактного
провода в зависимости от температуры в эластичной
подвеске, применяемой в Будапеште (провод сече-
нием 100 мм2)
Правила технической эксплуатации троллейбуса считают
минимально допустимым значением напряжения в контактном
проводе не ниже 6 кГ/мм2, а Правила технической эксплуата-
ции трамвая допускают минимальное значение напряжения
равным 4,5 кГ)мм2.
Однако опыт эксплуатации эластичных контактных подвесок
в Москве, Киеве, Будапеште и других городах показывает воз-
можность снижения этой нормы до 3—4 кГ/мм2. На рис. 68 при-
веден график изменения натяжения контактного провода сече-
нием 100 лш2, применяемого в эластичной подвеске в Будапеште,
151
из которого видно, что минимальное напряжение допускается
до 2,75 кГ/мм2.
Следует одновременно заметить, что норма минимально до-
пустимого напряжения в проводе 6 кГ1мм2, очевидно, неоправ-
дана. Она находится в явном противоречии с фактическими ко-
лебаниями натяжений в проводах при системе сезонных регули-
ровок 4'2 раза в год) в условиях, описанных выше, изменений
температур между сроками регулировки натяжения проводов.
( 2. ВЛИЯНИЕ ЭЛАСТИЧНОСТИ ПОДВЕСКИ
А КОНТАКТНЫХ ПРОВОДОВ НА ТОКОСЪЕМ
/ Сила нажатия токосъемника на провод может вызвать его
перемещение. Если это происходит, следовательно, йодвеска в
точке приложения силы обладает эластичностью, в противном
случае подвеска в данной точке жесткая. Эластичность изме-
ряется в метрах на килограмм (м/кГ) и показывает величину
отжатия контактной подвески в данной точке под действием
силы нажатия токосъемника. Все без исключения конструкции
подвески обладают той или иной эластичностью в пролете меж-
ду опорами, причем в пролете она проявляется даже при самых
малых усилиях нажатия на провод.
В точках подвешивания провода различают подвески с же-
стким или полужестким подвешиванием и эластичные. В жест-
ких и полужестких точках подвешивания при пролетах порядка
25—30 м не наблюдается никаких заметных перемещений про-
вода вверх под воздействием малых сил в пределах до номи-
нального нажатия токосъемника. ^В эластичных точках подве-
шивания провод начинает перемещаться под воздействием
очень небольших сил. В этом коренное отличие эластичных под-
весок от жестких.
Существовавшие ранее системы подвешивания контактных
проводов трамвая и троллейбуса или совсем не обладали эла-
стичностью в точках подвешивания или обладали ею в неболь-
шой мере, как, например, подвешивание провода на гибких по-
перечинах.
Современные системы подвески проводов трамвая и особен-
но троллейбуса должны быть эластичны в точках подвешива-
ния.
В жестких системах при толчках и колебаниях токосъемни-
ка в зависимости от направления действия результирующей си-
лы нажатия происходит или ослабление контакта вплоть до от-
рыва контактной вставки от провода или резкое повышение
давления в нем.
/Эластичность в точке подвешивания, так же как и в пролете,
обеспечивает при толчках и колебаниях, передающихся на токо-
съемник, надежный контакт между проводом и контактной
вставкой, смягчая при этом колебания нажатия в контакте.
>
152
Провод под воздействием движущегося токосъемника непре-
рывно отжимается, поэтому в случае перемещения его вниз про-
вод перемещается вслед за токосъемником и, наоборот, при
толчке вверх эластичность в точке подвешивания смягчает уве-
личение нажатия токосъемника на провод^ '
/Эластичность в точках подвешивания придает системе под*
вески устойчивость против возникновения поперечных колеба-
ний провода и делает подвеску при прочих равных условиях ме-
нее восприимчивой к колебаниям высоких частот, способствуя
сохранению надежного контакта токосъемника с проводом.
Это позволяет использовать более высокое натяжение проводов
без риска возникновения колебаний их с частотами, при кото-
рых не сможет сохраниться контакту
Величина эластичности подвески неравномерна, она практи-
чески равна нулю в точках жесткого крепления провода к опор-
ным конструкциям и всегда имеет наибольшее значение в се-
редине пролета между точками подвешивания.
Расчет вертикальных перемещений провода в пролете меж-
ду опорами под действием силы нажатия токосъемника, прило-
женной на расстоянии х от опоры в простой подвеске с жестки-
ми опорными точками, может быть сделан по известной фор-
муле
= D(l-X) X (16)
где D — сила нажатия токосъемника;
у — перемещение под действием этой силы;
I — длина пролета;
К — натяжение провода;
х— расстояние от опоры до точки приложения силы от то-
косъемника.
Максимальное значение у (перемещение в точке приложе-
ния силы) приобретает в середине пролета в этом случае сле-
дующее значение:
Из приведенного уравнения перемещения провода под дей-
ствием силы нажатия видно, насколько неравномерна эластич-
ность сети в пролете при жестком подвешивании провода под
опорными точками.
При этом следует отметить, что на так называемых полу-
жестких точках подвешивания, где свобода перемещения прово-
да вверх не ограничивается, вертикальные перемещения его мо-
гут происходить, но только при силах нажатия, больших, чем
вес провода в пролете, т. е. когда сила нажатия превосходит
величину реакции веса провода на точке подвешивания.
11 Зак. 1005 153
В пролетах порядка 30 м при сечении провода 85 мм2 вес,
приходящийся на точку подвешивания, равен 30*0,756=22,7 кг
(где 0,756 — вес 1 пог. м провода). При силе нажатия токосъем-
ника порядка 12 кГ такая точка подвешивания провода в обыч-
ных подвесках остается практически жесткой и в ней под дей-
ствием указанной силы не происходит никаких вертикальных
перемещений провода.
Тойка подвешивания является наиболее трудным местом
для прохода токосъемника. При равных пролетах, одинаковом
натяжении и сечении провода, а также одинаковых давлении и
массе токосъемника эластичная точка подвешивания представ-
ляет собой меньшее препятствие на пути токосъемника, чем точ-
ка жесткого подвешивания. У жесткой точки подвешивания то-
косъемник, двигаясь, заметно спрямляет кривизну вертикально-
го перегиба провода. При определенном сочетании некоторой
оптимальной длины пролета сечения провода, нажатия токо-
съемника и скорости траектория его движения в точке подве-
шивания может принять форму, близкую к горизонтальной пря-
мой.
В пролетах, меньших по сравнению с оптимальными, траек-
тория движения токосъемника под точкой подвеса будет иметь
выпуклость книзу, а в пролетах, больших, чем оптимальные, у
точки подвешивания остается выпуклость траектории кверху. *
При движении токосъемника по перегибу провода у точки
подвешивания, в эластичной подвеске, динамические усилия не
могут вырастать до значений, наблюдающихся у жесткой точки.
Это объясняется тем, что провод в эластичной точке подвеши-
вания перемещается в направлении развивающихся динами-
ческих усилий. Кривизна траектории движения несколько смяг-
чается за счет эластичности подвешивания по сравнению с кри-
визной ее при жестком подвешивании в аналогичных условиях.
Решение задачи динамики токосъема, имеющей целью по-
строение траектории движения токосъемника по контактной
подвеске и определение динамических изменений давления в
контакте, требует знания величин эластичности не только под
опорными точками, но и для любой произвольной точки в про-
лете, а также характера изменений эластичности вдоль по про-
лету. Следует иметь в виду, что текущее значение эластичности
в пролете при наличии эластичных опорных точек весьма су-
щественно отличается от выражения (16), где дано текущее
значение эластичности при жестких опорных точках.
Как выяснилось из опыта и расчетов, значение текущей эла-
стичности в большей мере зависит от значений эластичности
подвески под опорными точками. Поэтому прежде, чем опреде-
лять текущее значение эластичности в пролете, займемся опре-
делением эластичности подвески под эластичными опорами.
154
3. УРАВНЕНИЯ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛАСТИЧНОСТИ ПОДВЕСОК
КОНТАКТНЫХ ПРОВОДОВ ПОД ОПОРНЫМИ ТОЧКАМИ
Задача заключается в определении перемещения контакт-
ного провода под эластичной опорной точкой, происходящего
под воздействием силы нажатия токосъемника, приложенной в
этой точке. Во всех смежных точках подвешивания, обладаю-
щих эластичностью, провод также перемещается, и это обстоя-
тельство усложняет определение величины перемещения прово-
да в точке приложения силы.
Общие условия для решения поставленной задачи следую-
щие. Имеется подвеска с эластичными опорными точками
(рис. 69). Пролеты между точками подвешивания ах; ах+2
|Л
Рис. 69. Расчетная схема
и т. д. могут быть и не равны между собой; опорные точки мо-
гут быть расположены не на одном уровне; вес контактного
ах+ ох+1
провода, приходящийся на точку подвешивания Qx = ———
в точках подвешивания имеются разные силы реакции:
Rx; R* +1» Rx+2 и Т. д.
В статическом состоянии для каждой' точки подвешивания
(если нет воздействия токосъемника) имеет место равенство
= hx~kx-l-K+ hx~hx+\ к,
ах ах+1
где К — натяжение провода;
величины hx; hx+\ ; hx_\ являются вертикальными координа-
тами статического положения точек шодвешивания провода, от-
считанными от единого произвольного уровня.
Если в одну из эластичных точек подвешивания приложить
силу нажатия токосъемника D, то произойдут перемещения це-
лого ряда эластичных точек подвешивания. Причем по мере
удаления от затронутой точки величина этих перемещений убы-
вает, асимптотически стремясь к нулю.
Итак, имеем систему эластичных точек подвешивания (рис.
69 и 70).
Натяжение в контактном проводе, как обычно, обозначим
буквой К.
До действия силы D на опорах имелись вертикальные реак-
ции Ro; R2; Rs; Rt -
ii* 155
При действии силы D произошли перемещения уо у\\ yz\ Уз, У4
и установились новые высоты точек
(йо + Уо)} (йх + Ут)} (й2 + #2); (йз + Уз)} (йа+^а).
До начала действия силы D на опорной точке 1 имели место
условия равновесия
&-<1к -^4^- + — (Лв-й1)--^(Л1-Л,) = О.
* А 2 «1 а2
При действии силы D устанавливаются там же следующие
условия равновесия:
—И (Ло + Уо — йх — J/x) —
— — (йх + — йа — i/2) = 0.
Вычитая второе из первого, получаем
(/?Х ~ R\d)-— (Уо ~~ У1) + — (У1~ Уъ) = 0
или, что то же,
(₽1.-Уо+(— + — Ь1~— № = 0.
Для точки 2 аналогично получим
(Rs — Rw) У1Н~ (— + —) Уа----— Уз = 0.
аг \ а, а3 / а3
Для точки 3
(R3-R3d)~— Уз + (—+—}Уз-— yt = 0.
Лз \а3 а1 / °4
Для ТОЧКИ X
(Rx — Rxd) - ух-1 + (тг + “Л") “ -Г- у*+' = °- <17)
ах \ах “х+1 / °х+1
Прежде всего мы видим, что рассматриваемые уравнения
равновесия не зависят от высотных координат точек подвеши-
вания, т. е. не зависят от йо; йг, й2 и т. д.
Лвб
Теперь рассмотрим, что по существу представляют собой в
этих уравнениях равновесия члены разностей реакций, стоящие
в скобках.
При рассмотрении задачи определения эластичности подве-
шивания контактного провода имеют место две принципиально
разные категории упругих точек подвешивания. 1. Вертикаль-
ные составляющие опорных реакций до действия и в момент
действия силы D, вызывающей перемещение провода, не зави-
сят от перемещений на смежных опорах, например при подвесе
с пружиной, в которой реакция зависит только от степени ее
растянутости. 2. Вертикальные составляющие реакции опор
численно зависят от величин перемещений на соседних точках
подвешивания контактного провода, например реакции в струне
от несущего троса цепной контактной подвески. При действии
силы D он изменяет свой уровень у всех точек, где к нему за-
креплены струны в пролете. В этом втором случае несущий трос
является упругим устройством, обеспечивающим необходимую
эластичность подвешивания контактного провода. Рассмотрим
последовательно оба эти случая.
Если каждая из опорных точек оборудована своей независи-
мой пружиной или рессорой, тогда эта разность реакций пред-
ставляет собой изменение силы, растягивающей пружину или
рессору. Причем для каждой такой рессоры или пружины
должно существовать равенство, отражающее зависимость де-
формации от действующей на нее силы
(я,- = , (18)
Чх
где ух—деформация:
•fix—коэффициент собственной эластичности рессоры на
опорной точке х.
Может и не быть прямой пропорциональности между де-
формацией рессоры и изменением силы, однако в ряде техни-
ческих расчетов с достаточной степенью точности принимается
обычно прямая пропорциональность.
При условии (18) наши уравнения равновесия примут вид:
для точки 1 ’ll fll \Я1 °2 / для точки 2 ,1 + (К.+ М 7)2 \ ^2 Оз / для ТОЧКИ X Ух к н , / к , _к\ + ax+J У1- ~ У* = 0; У» - — Уз = 0; а3 Ух-~~ Уж+1 = 0. (19) их+1
Небольшие преобразования приводят систему уравнений к
следующему виду:
157
У1 + — Уъ — 0;
аа
— + —
#2 \ ^2
Ч-----) Уз 4“ ~ Уз — о»
^2 / а3
К I к , К , 1 \ , к п /ПАЧ
Ух-л — I — + —----h —) Ух + —---- Ух+\ — 0. (20)
ах \ах ах+1 Ух J сл+1
Таким путем получены уравнения, связывающие между со-
бой три величины перемещений на трех смежных точках. Назо-
вем эти уравнения «уравнениями трех перемещений».
Если же предоставить себе аппарат собственной эластично-
сти опорной точки в виде несущего троса цепной контактной
подвески, тогда коэффициент эластичности опорной точки х, к
которой подвешен контактный провод, не может быть представ-
лен как линейная функция одной только переменной ( ух). Он
будет также зависеть и от перемещений на смежных опорных
точках (т. е. будет зависеть отг/x-i и^). В общем случае
считая, что натяжение в тросе остается неизменным, разность
реакции с достаточной точностью можно представить себе в
виде
(Rx - RDx) = Лхух_\ + Мхух + Нхух+х, (21)
где Лх\ Мх\ Нх — некоторые, пока неопределенные постоян-
ные коэффициенты, зависящие от параметров или условий под-
вещивания контактного провода к несущему тросу цепной под-
вески у точки х и на струновых пролетах вправо и влево от
точки х. Ниже, на конкретных примерах будет показано значе-
ние этих неопределенных коэффициентов.
Принимая такое выражение для разности реакций на опор-
ных .точках, можно записать наши уравнения равновесия в ви-
де
(— -Abo-(— + — + + i/a = 0; (22)
\ Al / \ U\ / \ Ct-2 /
— лУ уг — f----1----Ь Уъ Ч~ (—— Уз = 0;
\ / \ fl2 / \а3 )
(-----у* — ( ь Ч Ь Л18) Уз Ч~(---------Нз] у4 ~ 0;
\ Оз / \ Аз А< / \ /
—|- Мх j ух 4*
ах+1 /
Ух+1 = о.
(23)
Таким образом, мы вновь получили «уравнения трех пере-
мещений», но в виде, учитывающем, при помощи коэффициен-
тов Лх Мх и Нх, параметры, характеризующие условия аппара-
158
та собстЕ точке х, Преоб (енной эластичности подвески контактного провода на фазуем уравнения трех перемещений к виду Ух-\ — Ахух + ВхухЛл = 0, (24)
где Ах = - ; (25) -^--нх Вх = —£1 . (26) лх ах
Получ аем систему уравнений трех перемещений Уз — + в\Уъ — 0; Ух — А^Уз + въУз — 0;] (27) Уъ — АзУз 4“ влУ& — 0»
Ух-l — ЛкУх + ВхУх+1 = °-
В рассматриваемой системе уравнений содержится беско-
нечный ряд неизвестных величин перемещений на опорах
г/о; Уъ у* Уз, у*:, Уь,--- Ух-w ух\ Ух+i у*>,
имеющие характер постепенного убывания (у^=0).
Если рассмотреть условия равновесия в точке 0, то для нее бу-
дем иметь условия равновесия, содержащие
(R0-R0D)-D + -f-(y9-y+1) + -^~ (уо-у_г) = О. (28)
“+1 “—1
Оно получено таким же путем, как любое другое уравнение
трех перемещений, однако с учетом действия в этой точке еще
силы нажатия токосъемника D. Все перемещения и длины
пролетов вправо от точки 0 помечаем индексами + 1, + 2, + 3,
а влево от точки 0 индексами —1; —2; —3...,—х.
Для решения этого уравнения равновесия на точке 0, т. е.
в точке действия силы D, нам необходимо знать: во-первых, за-
висимость между уо и у+1; во-вторых, зависимость между у0 и
У-t и затем определить значение разности реакций
(₽o-/?c>d).
Разность реакций в общем виде представим так же, как для
любой другой точки в виде
(Ro — Rod) = Лоу—\ -J- М9Уо 4“ До^+ь (29)
т. е. с помощью опять же неопределенных коэффициентов, оп-
ределяемых из параметров контактной подвески, тогда наше
159
уравнение равновесия на точке 0, которое мы назовем «основ-
ным уравнением», примет вид
—।—У о— ---У-1 —
\ “—1 “+1 / \ а—1 /
-(-/---Ho\y+l-D = 0. (30)
; , \ а+* /
Для решения его, т. е. для определения зависимости меж-
ду величинами D и у0, необходимо знать выражения у\ и у±\ че-
рез у0.
А так как y-i является неизвестным, содержащимся в
левой бесконечной системе уравнений трех перемещений анало-
гичной правой системе, т. е. системе уравнений, построенной
для левой ветви точек (считая от точки 0), то по существу мы
должны решить две бесконечные системы для определения за-
висимостей между у^, у—\ и у+ь
Нам предстоит решить две системы:
ч для левой ветви
у0—Л-i у-\.+ 5-1 у-2 = 0;
У-\ — Л_2 у~ч + В-2 у-ъ = 0;
У-ч — Л-з у-з +В_3 ум = 0;
для правой ветви
Уо — Л-pi y+i + B+i у_|_2 = 0;
У+1 — Я+2 У+2 + В+2 У+з = 0;
У+2 — Л^з У-4-з + В_|_з у_р4 = 0;
!/-(х-1) — Л_Л У—-ву-|_(л+1) = 0-
Ух—1 Л_|_Л у.}.* 4- B_|_xy4-(x+v) — 0- *
Для решения любой из этих двух систем воспользуемся сле-
дующим методом.
Сначала примем у3=0 из уравнения трех перемещений для
точки 2, тогда будем иметь
У1 = или Уг = ~.
Лг
Затем полученное значение у2 подставим в уравнение трех
перемещений точки 1 и получим
У о — А1У1 + ~~ = 0,
Л2
откуда
и - Уо
У1~ ~ А '
А1~ А,
После этого примем у4=0 в уравнении трех перемещений
для точки 3, тогда получим
Уг = Азуа или ft v '
Аз
Затем полученое значение уз подставим в уравнение трех
перемещений для точки 2 и получим )
У1 — АъУз 4* ^2 -у- = 0>
Аа
160
oi куда
и - У1
Уз~ . в2 ♦
А*~ А3
Затем полученное значение у2 подставим в уравнение трех
перемещений для точки 1 и получим
Уч — А1У1 + ^~в ~ О’
a D
Аа~ А3
откуда получим
и _ ________Уч______
У1~ л В'
А1~ л Jb-
Аа — Аз
Если этот процесс смещения точки, в котором Ух+i принимаем
равным нулю, продолжить до бесконечности, получим выраже-
ние в виде дроби следующего вида:
У1~ А *’
Л1- л __________________________
3 А _________________
’ л В*
At~ A Jl
At~ Аа ~~ •
т. е. выражение в виде бесконечной цепной дроби.
При этом отмечаем, что, имея дело с цепной контактной
подвеской или какой-либо другой конструкцией подвески,
(31)
подвеской или какои-либо другой конструкцией подвески, мы
будем иметь не бесконечное разнообразие коэффициентов Ах
и Вх, а некоторое периодическое чередование их.
Допустим, для первого случая, что мы имеем период,
стоящий из трех величин Ль Л2, Л3 и трех величин Bi, В2,
тогда наша цецная дробь предстанет в виде
Fi _ 1__________________________
Уч л _ _Ё1_______________________’
7,1 л В»___________________
Ai~ л В*
Л’~ л В*
А
Аа~ Аа • • •
Она может быть представлена в виде
У1 _ 1_______________________________
Уо А.-—--------б---------
1 Л ______
Л* А в Ук.
А3 —В3
, со-
'2, Вз,
(32)
(33)
161
Это выражение путем преобразований представим в виде
квадратного уравнения
f—У —Р ^ + <7 = 0, (34)
\ У о / \ У« /
где в данном случае при периоде дроби, равном трем:
ч Л1Л2Л3 — А\В2 “Ь Л2В3 — Лз^?1 (35)
’ Р~ MM2BS- ад
__ А2А3 — В? (36)
А1А%Вз — ^1-03
Общее решение зависимости между у» и yi будет
0i = 0o₽. (37)
где Р = -£- ± — Я > (38)
Из опыта расчетов известно, что величина -2- близка по чис-
ловому значению к единице, коэффициент q также близок к
единице, но меньше, чем . Поскольку t/i всегда должен быть
менее, чем уо, мы можем с досточным. основанием отбросить
корень квадратного уравнения, равный -^- + j/"—Я > как не
относящийся к области рассматриваемого нами явления. И,
следовательно, наше решение будет
У1 = 0о (-f---У-f - — я) (39)
или проще
Л = М> (40)
где
? = . (41)
Таким путем всегда могут быть найдены решения
0-1=0Орлев И у+Х = Мправ, (42)
которые обеспечивают решение основного уравнения в виде
("аиГ “* ~а^~ *" Уо ~ ---Л°) “
- (т^-“ Я«) S'oPnpa»—D = °’
откуда
162
т. е. перемещение контактного пророда уо вверх под действием
силы нажатия токоприемника D может быть выражено некото-
рой зависимостью, содержащей постоянные величины, характе-
ризующие условия эластичного подвешивания контактного про-
вода в рассматриваемой контактной подвеске.
Для этого необходимо подсчитать коэффициенты А и В для
соответствующего периода (например, числа струн в пролете
подвески), затем подсчитать решением цепной дроби коэффи-
циенты квадратного уравнения р и q и вычислить соответствую-
щие им коэффициенты 0 для правой и левой ветвей подвески.
Покажем на нескольких примерах, как пользоваться изло-
женной методикой для определения эластичности контактной
подвески. ,
Рис. 71. Расчетная схема
Пример 1. Имеем цепную контактную подвеску с двумя струнами в про-
лете (рис. 71). Найдем значение эластичности подвески под струной № 0.
Отмечаем, что разность реакций на точке 0 может быть выражена в
виде
(/?о—Ко)—ЛоУ—1 + Моуо -J- Ноу+Г
Реакция в струне в отсутствии силы D
2
В режиме действия силы D реакция в струне
Rd = (F — у(Уо — У+1),
~2
где Т — натяжение ® несущем тросе, которое практически остается посто-
янным.
Разность реакций
n n 2Т Т Т
Ro — Rqd — а Уо + ~ Уо — ~ У-1-1
Л Л зт т
Ro — Rqd — а Уо— а У+\>
и, следовательно, коэффициенты
зт — т
Ло — 0; Л40 == ------------------------; .
а а
163
Поскольку в нашем случае в цепной подвеске имеются две струны .в про-
лете, то и периоды цепных дробей, которые мы собираемся составить, бу-
дут иметь период 2. Определяем аналогичным порядком разности реакций
для точек +1, +2, —1 и —2.
Для точки +1 будем иметь
при отсутствиии действия силы D
TF
а
~2
*1 =
в режиме действия силы D
T(F-y+J
Rid —
a
"2
Т
+ Т (Уо~У+1)-
Разность реакций будет
_ 2Т
~ ~ 2Т Т
Я» — Rid = ~~ »+i ~ ~ТУ* +
а а
Т ЗТ Т
И, следовательно, коэффициент см. (21)
—Т ЗТ
= 0.
а а
Аналогичным порядком для точки +2 б^дем иметь
ЗТ
Л2 = 0; М2 =
; н2
а
Для точки —-1 разность реакций будет
Т „
2
R—ID = ~ — ^—1) — ~ (У—1 “ ^—2 )>
V
2Т Т Т ЗТ Т
R1 - R-W =— У-! + — - — i<_2 = — у_! —- У-2 •
И, следовательно, коэффициенты (но теперь уже, считая их в алфавит-
ном порядке справа налево) будут
зг „
а ’ -1 '
Аналогично, для точки —2 будем иметь
— т ЗТ
Л-2 = —; ^-2 = —; ti-
£ а а
Теперь составим две системы уравнений трех перемещений:
левая
Л. = 0; М
-2=°-
правая
“ л+1
a
T
a
л] у~2 — °;
164
IK n \ PK.M \
—У—l ~ a +M-2j У-2+
+ 2^ У—3 =0'
+ ( о ~H+^ У-+3 - °-
Вследствие известного нам заранее периода цепной дроби, равного 2,
больше двух уравнений трех перемещений нам не понадобится. Теперь пре-
образуем наши уравнения к виду
Ух-1 — АхУх + Вхух+1 = О
« получим
Уо 1 У— 1 + 1 У—2 = 0; */0 — А4-1 У-1-i + ^-|-i #4-2 =
У—1 — -^—2 У—2 + 2#—3 = #4-1 — А]-2 #4-2 4" ^4-2 #4-3 = О»
поскольку Mi —------------ и Л 1=0.
1 Л
Получаем
2К + ЗТ
К
Затем
но, поскольку
П-1 иЛ_1=0,
получаем
' к т
„ а "а К+Т
Аналогично получаем
_ 2К-4-ЗТ _ К
_2 к + т , -2 К + Т '
2К + ЗГ К
+1 К + Г ’ +1 K + T ’
2/C + ЗТ К + Т
А+.г - к ; В+2 -
165
Теперь можем написать в соответствии с выражением (33) цепные дроби:
для левой ветви для правой ветви
Ум_____________!_________
у» . £±i
Они )логут быть решены так
' У_1 \2 / У_1 \ ( У^ \2 / \
„ I — Рлев I I + <7лев — О? I I Рправ! / + <7прар — О
1 Уо • 4 Уо 1 х Уо 1 ' Уо '
или так
Рлев Рлев ^лев “Ь 9лев Рправ Рправ Рправ Фправ
И, следовательно:
где
А___। А__2 — В_1 4" &_2 _2
Рлев ~ 1 п » <7лев= * п »
А-1 ^-2 А^_ 1 Ь__2
_ 12 ~~ ^+1 ^+2 ^+2
Рирав~ л+1 в+2 : ?прав = л+1в+2-
Подставляя соответствующие полученные значения коэффициентов Л и В,
получаем
_ 4К2 + ЮЛТ + 8Та __ 4Л? 4- 14 КТ 4- Ю
Рлев “ (2К + ЗТ) К ' ₽прав ” (2К 4- ЗТ) (К+ Т) '
^7лев 1> ^прав
Теперь, для определения уо воспользуемся выражением (43), причем, по-
скольку для рассматриваемого случая Ло=О и все значения а равны между
собой, оно может быть представлено в виде
D
______________Ра_________
41/2 4К2Т2-4-К»Т4-5КТэ.4-2Т^~
V 2 4№4-12КТ4-9Л
В качестве второго примера рассмотрим подвеску с тремя
струнами в пролете (рис. 72). Ход решения аналогичен преды-
дущему примеру, поэтому дадим его по несколько сокращенной
схеме.
166
Пример 2. Разность реакций на точке О
„ „ ЗТ Г
Ло Rd- а Уо~ а У+1-
Следовательно:
Ло = О; MQ =--; Яо =------.
а а
Разность реакций на точке +1
Л Т 2Т Т
R+i-R+iD— а %+—y+i- —у+2.
Следовательно:
Рис. 72. Расчетная схема
Л+1----а ; М+1 -
2Т Т
> “4-1 —
а а
Разность реакций на точке +2
_ ЗТ _т_
Я+2 — °-(-2D - а у+2 — а У+1 •
Следовательно:
Т ЗТ
Л+2 = -—; М+2=—;Я+2=0.
Разность реакций на точке +3
ЗТ т
/?+з — R+3D ~ а У±з — а У ±4 •
Аналогично
ЗТ Т
Л+з = 0; М+з :=—н+з = — “~ •
Для точки —1 *
ЗТ Т
Л т =0; .
1 1 а а
Для точки —:2
Для точки —3
Т ЗТ
^-з = -—;Л<-з= —;Я_з=о.
167
Следовательно:
2К 27
— 2; — 1; А+2 —
2К 37
а____а
К + Т
а а
’ К । 37
2/Щ-37 _ а К = а' а
к + т ’ +2 к + т К. + Т’ Л+3 К
а а
К Т
_ 2К + ЗТ _ а + а К + Т
~ К ’ +3~ К ~ к
а
Аналогично для левой ветви
2К 37
А______
л-’“ К
к т
2К + ЗТ „ а + а
= - ; в_. = —
а
2K + ZT
к+т ;
?+l=-^ai-j/ ^у-9праВ.
где ^—1 ^—2 3 — 1 ^—2 + ^—2 £-3 — 3 1
Рлев= A_i А_2 В_3 - В_} В_3
А__2 ^—3 — &—2
’лев = Л_! Л_2 В_з - В_! В_з :
л Aj-1 А4-2 ^+3 ^+1 ^4-2 + Aj-2 fl-j-З ^+3 Д-Н
^Прав ^4-1 ^4-2 ^4-3 — ^4-1 ^4-3
_________________^4-2 ^4-3 ~~ ^4-2
’+пРав=Л+1Л+2В+3-В+1В+3 ‘
После вычисления значений ₽_! и находим уо по выражению (43),
в котором для данного случая все а равны между собой и Ло=О. Выражение
поэтому преобразуется к следующему виду:
168
При необходимости определения эластичности под точкой
подвешивания контактного провода к средней струне в пролете
ход решения задачи будет следующим. Нумерацию точек пред-
ставим уже иначе, точка 0 будет на средней струне (см. рис. 73).
Для этого случая
—Т
JIq = ; Mq =
а
м+1=—;Я+1=о.
зт т т
Л । 2 — 0; \ Н4-2 —1 * ^-ьз ~~ ’ -(-3 —
Симметоично
т
Н 2 = ------; Л о
* а
ЗТ
= 0; Л_2 = 0; М_2
Т 2Т
— ---; Мо =----; Яо = -
а 6 а
ЗТ
а
Т
а
Коэффициенты уравнений трех перемещений будут равны
2К + ЗТ /С 2К + ЗТ
л-1 - к+т'’-1~ к + т’ ~2~ к ’
в_2 = ; Л^ = 2; В_3 = 1;
2К + Т К . 2К + ЗТ К + Т
л+1- K + T’b+l~ k + t',av- к : +2~ к :
^-1-з = 2; В+3 = 1.
Коэффициенты квадратных уравнений для определения [Lq и р_|_/ бу-
дут равны
^—1 Л_2 Л_3 4_1 В__2 + А—2 ^—з А—3 В—1
₽лев = Л_! Л_2 В_з — В_! В„з '
169
^-2 3 — ^—2
9лев А_, А_2 В_з — B_J В_з ’
_ л+1 а+2 л+3 л+1 в+2 4- л+2 в+3 — л+3 в+1
Рправ А А В _______В В ’
л+1 Л+2П4-3 D + i п+з
Ss ____________^+2 ^4-3 ~~ ^+2_______
q Р В ^+1 ^+2 ^4-3 “~^+1 *+з
Формально выражения коэффициентов остались неизмененными, но со-
держание входящих в них значений А и В изменялось сообразно изменению
нумерации мест.
И дальше по выражениям (41) находим и а затем по выра-
жению (43) определяем которое в данном случае преобразуется к виду
___________ Р
2К 2Т
а а
Уо =
t-<fU + W
или еще проще к виду
__________________________________Ра_______________
У°= 2(/< + T)-(K + T)(₽_j + p+i) ’
Причем р-4 и численно, в силу симметрии, будут равны одно другому.
Поэтому
___________Ра__________ ___________________Ра_______
Уо = 2(/С4-Т)-2(К + Т)? ИЛ" Уа = 2(К + Г) (1 — р) ‘ '
Ниже приводятся значения коэффициентов р и q .в зависи-
мости от числа, определяющего период цепных дробей, т. е. для
различных случаев периодичности точек подвешивания:
П = А1 • а = 1 • По = ~ + ^2 .
P1 Вх ' 41 Bi ’ Р AiB,
__ Л1Л2Л3 — АВ2 4~ ^2^3 — А3В1 # _
Ря~ АхАаВз-ВА ’ Яя ~
42 АВ, 1
Л2Л3 — В2
Л]Л2Вз — BjBj
Л1Л2Л3Л4 — А1А%Вз — А1А4В2 4“ А2А3В4 — А3А4В1 4“ В]Вз — В2В4 ,
А1А2А3В4 — А1В2В4 —
__ Л2Л3Л4— А2В3 — А4В2
Л1Л2Л3В4 — Л1В2В4 — Л3В1В4
Л1Д2Л3Л4Л5 — А1А2А3В4 — А1А2А3В3 — ЛМ4Л5В2 4~ Л2Л3Л4В4
Л1Л2Л3Л4В5 — Л1Л2В3В5 —Л1Л4В2В5 — Л3Л4В1В5 4" В1В3В5
Л3Л4Л5В14“ Л1В2В4 — Л2В3В5 4- Л3В1В4 — Л4В2В5 4“ Л5В1В3
Л1Л2Л3Л4В5 — Л1Л2В3В3 — Л1Л4В2В5 — Л3Л4В1В3 4~ BjBaBj
__ Л2ЛзЛ4Л6 — Л2Л3В4 — Л2Л5В3 — Л4Л5В2 4- В2В4
А1А2А3А4В3 — Л1Л2В3В5 — Л1Л4В2В5 — Л3Л4В1В4 4" В-^В^В^
Несколько сложнее обстоит дело с определением эластично-
сти в контактной подвеске с поперечно-наклонными (маятнико-
выми) струнами.
170
С первого взгляда представляется, что в этой подвеске меха-
низм эластичности в виде наклонной струны является для каж-
дой опоры независимым аппаратом, однако это не так.
При изменениях уровня подвески на какой-либо ее точке под-
вешивания происходят изменения наклона струн, вследствие чего
происходят одновременно с вертикальными еще и горизонталь-
ные перемещения провода как
на той точке подвеса, где дейст-
вует сила D, так и на ряде со-
седних точек подвешивания. При
этом изменяются не только вер-
тикальные, но и горизонтальные
составляющие реакций на опорах.
А разность реакций на одной из
опор оказывается связанной с пе-
ремещениями на соседних опо-
рах.
В этом случае следует рас-
сматривать сразу сумму момен-
тов сил, действующих на наклон-
ную струну (рис. 74 и рис. 75).
Так же, как и в других случа-
ях, считаем, что натяжение в
контактном проводе К остается
неизменным при действии силы
нажатия D токоприемника.
Предварительно отметим следующее.
Горизонтальная составляющая реакции на опоре при отсутст
вин действия силы D
Roz = — (см. рис. 74 и рис. 75), (44)
т. е. равна усилию излома провода на зигзаге с размахом с, в
пролете Z, при натяжении в проводе К. В режиме, когда сила D
действует в вертикальной плоскости под опорой О,
Rd? = Nd=~- А (2с — 2z0 — z-i — z+i). (45)
171
В условиях равновесия струны при отсутствии силы D из равен-
ства нулю суммы моментов сил относительно точки крепления
наклонной струны к опоре получаем зависимость между верти-
кальной и горизонтальной нагрузками на струну
л 2Кс h /ла\
Со = —-------• (46)
I а
То*же, в режиме действия силы D
(q0-D+ к--^- =
= ~ (2c-2z0-z+i-z^)-h-^.
Соотношение между перемещениями у и г может быть при-
ближенно оценено как
— = —. (47)
У а
Тогда наше выражение принимает вид
/хч ~ I 2К К К \ / I h \
(Qo — D Н—— у0---------— у—1---------- #_|_11 I а -|-yQ j —
\ * / z / \ а /
— -7- (2с — 2 — у0 — — У-1-— Z/+1) (h — yo) = O.
I \ а а а
Подставляя в полученное выражение величину ,
la
группируя члены и отбрасывая за .малостью все члены, содержа-
щие квадраты или произведения двух величин перемещений, по-
лучаем
(48)
Таким путем мы получили «основное уравнение», затем анало-
гичным порядком составим уравнение трех перемещений для
точки +1
(Qo~^±LK+ У+17У+2/<) (a + z+l)-
— у- (2с — 2z+i — z0 — z+2) (Л — у+\) = 0, (49)
которое преобразуется к виду
ch1
— + а2 + са + А2
Уо — 2 ------537Т2------- у+1 + у+2= О (50)
Уо — АУ+i + У+2 = 0.
или
172
Аналогично получим для точки +2 уравнение трех перемещений
такого же вида и с тем же коэффициентом А. Итак, периодич-
ность равна единице
Р+1 = —---1----:----- ИЛИ p+i = -r-i-----.
А - ------;---- А Р+*
Откуда решение
— 1 =0,
?+. =4-V
Аналогично и для левой ветви
так как система симметрична относительно точки 0 и все проле-
ты одинаковы.
Так как
У-1 = У+1 = Р Уо,
наше основное уравнение может быть представлено в виде
D
h 2 К а2 —/г2
а2 2 / а2
2К / ch1 Л4 \
J I +fl+ +с)~
1а \ 02 а )
и дальше преобразовано к виду
D
(51)
h 2К
а2 + /
12 / а2 —Л2 \2
к-
•(52)
Уо =
4. УРАВНЕНИЕ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕКУЩЕГО ЗНАЧЕНИЯ
ЭЛАСТИЧНОСТИ ПОДВЕСКИ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА
В ПРОЛЕТЕ МЕЖДУ ЭЛАСТИЧНЫМИ ОПОРНЫМИ ТОЧКАМИ
Для определения текущего значения эластичности уточним ус-
ловия, для которых определяется это значение:
1) все пролеты подвески могут быть различны между собой
(рис. 76);
2) статические высотные координаты эластичных точек под-
вешивания принципиально различны (см. рис. 76);
3) натяжение в проводах остается неизменным в процессе
действия силы нажатия токосъемника.
В процессе решения задачи необходимо четко различать ве-
личины перемещений у и ординаты точек h. Ордината h отсчи-
тывается от любого произвольного горизонтального уровня.
173
Всем точкам подвешивания левее сечения, в котором действу-
ет сила D (нажатия токоприемника), придаем индексы —0; —1;
—2; —х и т. д., а правее сечения индексы +0; +1; +2; +х и т. д.
Расположение опор, длины пролетов, ординаты точек подве-
шивания контактного провода показаны на рис. 76 и 77.
Рис. 76. Расчетная схема
До начала действия силы нажатия токосъемника на опор-
ных точках имели место вертикальные реакции
R—к /?—о; ^?+о; R+x-
В режиме действия силы нажатия токосъемника на этих же
опорах устанавливаются новые значения вертикальных реакций
R—ю; /?—od; R+qd\
Соответствующие перемещения точек под действием силы
(нажатие токоприемника) .выражаются через разности ординат;
точек подвешивания
//—1 = id — Л—i; */—о = Л—od — А_о; Уси — hco — hc\
У+о = h-^QD — Aj-o; 1/4-1 — h+\D — A4-1.
Значения ординат представлены на -рис. 76 и 77.
До начала действия силы D условие равновесия на точке с в
следующем виде: •
174
—^ + y-(h+0-hc) + -^-(h_0-hc)=Q.
Л Z Iq — t
В режиме действия силы D на той же точке с условие равно-
весия
D------+ -у- (A4-0D — hco) -f- ~ (h—oD — hCD) = 0.
Вычитая второе из первого, получаем
— D-----7- (#4-0 — Усо) — : % (#—о — Усо) = 0.
5 Zo — 5
Откуда имеем
(Zq 5) 5 I /р 5 । 5
У cd—----—------1------— У+о + — У-о. (53)
Л/о /о zo
Для определения значений У+ои у_о рассмотрим условия рав-
новесия провода в пролете.
Для этого рассечем контактный провод правее точки +0 и
для сохранения равновесия приложим силы К и Р+ол.
К — горизонтальная составляющая натяжения контактного
провода.
аГл К
P4-0D = ”2—Н (Л+od — Л+id) (см. рис. 76 + 77).
Из равенства нулю суммы моментов всех сил относительно
точки — 0 в режиме действия силы D получаем следующее вы-
ражение:
--/?4-00 /о Н-(Л-f-OD — Л+id) /о — D (/0 — £) +
р 1+ I
+ Я ~ + Я —Н К (Л-ню — ол) = 0.
То же, при отсутствии силы D
— /?4-0 /0 Н-ц— (Л+о — Л4-1) /0 + Я + Я —--------Ь
4- К (й-j-o — о) = 0.
Вычитая второе из первого и деля все члены на величину /&
получаем
/?+о — 7?+оо — —- 4- (у+о — У+1) + -г~ (У+о — У-о) =0-
‘о *4-1 *о
Разность реакции R+od), в общем виде, подставим
(/?4-о — R+od) = «^-|-о У-о + M-j-o у+о +Н^-о У+1-
В соответствии с установленной выше формой решения урав-
нений трех перемещений (см. стр. 162) посчитаем сразу
-г— (У+о — У+i}. равныму+о(1—₽+,)-
‘4-1 ‘4-1
175
Причем P+i определяется в общем виде в зависимости от условий
юдвеши-вания на правом ряду эластичных опор.
Теперь, подставляя значения (/?+0—#+оо)и P+i, получим сле-
дующее выражение:
Л+о У—о + М+о У+о + #+о Р+1 У+о — ——— +
<°
*• Ч—(1 — Р+1) • У+о + -у- (У+о — У-о) = 0.
;+1 z0
Оно преобразуется к виду
У—о (л+0---j + У+о ^Л4+о 4" Я+о Р+1 Ч—(1 — Р+1) 4~ —
D(/0-E) = 0 <54)
А»
А затем к виду
-У-ь Г+о + У+о У+о - - 0. (55)
• Л
Аналогично этому для левого ряда точек подвешивания может
быть составлено второе уравнение, в котором разность реакций
(/?-о—R-od) принята равной
(R—о — R-od) = Л—о У+о Ч" y^Q 4- Я—о У—ь
Это уравнение будет
У+о р7-о---+ у_о pVLo Ч- о Р-1 Ч—т~~ (1 — Р-0 4"“1 —
—=0
^0
•и дальше
—У+о W—о 4" У—о N—о-= 0.
л
Совместное решение двух последних уравнений (55) и
дает значения у-о и у+о, не зависимые формально от yCD-
Затем, подставляя эти значения у_о и у±о в выражение
получаем
= О (/о - Е) Е (#+о N_q - 1Г+о г_о + ТГ+0 + УГ_о)
Ус° /оК(^+о^-о-^+о^-о) +
, D (/0- Е)3 N_q + D^N^0
+ loKiN^N^-W^W^) ’
где
^+0 = 1 + ду + 4 Л«+о + 4 Я+° ?+* - -Щ- ₽+1=
(56)
(57)
(57)
(53),
(58)
(59)
176
Л/-0 = 1 + -Л- т 4 ^-0 + X fi-o Р-1 - P-i; (60)
- 4 ^+о;
Л
- 4 л_о. (62)
Л
Усо — уравнение (58) — в случае
lF+o - - 1
W-o = 1
(61)
Полученное выражение для
равных значений собственных эластичностей опорных точек (с
пружинами, имеющими на всех опорах одинаковый коэффициент
пропорциональности, равный т|о, и равные пролеты), преобразу-
ется к'виду
&eD =
pg—e) e
(63)
К1 у 1 + + ’
Для случая, когда £=0, выражение преобразуется к виду
_°3_--------------------------. (64)
/1+^
А в случае, когда обе опоры (—0 и +0) жесткие, получаем
„ £>(/ — €) 6
УсО IK
[см. выражение (16) на стр. Г53].
Ряс. 78. График эластичности
(а — точка разгрузки)
5. ЯВЛЕНИЕ ПОЛНОЙ РАЗГРУЗКИ ЭЛАСТИЧНОЙ ОПОРЫ
При рассмотрении задачи взаимодействия токосъемника с
контактным проводом, который подвешен на эластичных опор-
ных точках, может возникать ситуация, в которой эластичность
одной или нескольких точек бу-
дет выбрана полностью силой на-
жатия токосъемника, т. е. реак-
ция опоры в момент действия си-
лы D станет равной нулю. Это
свойственно подвескам со срав-
нительно малым значением соб-
ственной эластичности опорных
точек при малых величинах про-
летов и больших значениях си-
лы D.
Общей характерной законо-
мерностью является то, что после
момента наступления разгрузки
собственная эластичность этой
точки’меняется и кривая эластичности, претерпевая излом, разви-
вается дальше под более крутым углом к горизонту (рис. 78).
12 Зак. 1005 1’77
В контактных подвесках городского наземного транспорта
рассматриваемое явление практически редко встречается, оно
может наблюдаться в цепных подвесках при частой расстановке
струн. В цепных подвесках с большими (порядка 20—25 м) рас-
стояниями .между струнами и давлениях токоприемника порядка
10—16 кГ такая разгрузка, как правило, не наступает.
Тем не менее, поскольку такое явление разгрузки опорной
точкой силой нажатия токоприемника полностью не исключается,
можно рекомендовать методику, изложенную выше в выводе те-
кущего значения эластичности, принимая в выведенных форму-
лах 1о=21 и Ъ=1 или полагая Z0=Z~i + l+i
В этом случае принимается ^=1^.
Тогда при всех равных пролетах, одинаковых уровнях точек
подвески и равных собственных эластичностях опорных точек
величина перемещения под полностью разгруженной
точкой может быть подсчитана по формуле
опорной
(65)
(D — al) I
При этом следует иметь в виду, что после разгрузки опорной
точки величина силы D всегда больше величины ql, т. е. сила
D, если она меньше значения ql, не может вызвать разгрузка
эластичной точки.
6. ВЛИЯНИЕ ЖЕСТКОСТИ ПРОВОДОВ
И НЕКОТОРЫЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВОПРОСАМ ЭЛАСТИЧНОСТИ
И НАТЯЖЕНИЯ ПРОВОДОВ
Опыт и расчеты показывают, что собственная жесткость кон-
тактного провода в общем незначительно влияет на величины
эластичности контактной подвески и ею можно пренебрегать в
вычислениях величин эластичности. Однако следует иметь в ви-
ду, что в случаях исследования динамических процессов в под-
весках с жесткими или полужесткими точками подвешивания
собственная жесткость контактного провода оказывает на дина-
мический процесс существенное влияние.
Следует иметь также в виду, что всякого .рода резкие верти-
кальные перегибы провода как на опорных точках, так и в про-
лете в процессе динамики токоснимания резко нарушают плав-
ность траектории токосъемника, в этих точках могут возникать
значительные динамические броски силы нажатия между токо-
съемником и проводам, которые приводят к повышенным мест-
ным взносам провода и повреждениям токосъемников.
Целесообразно отказаться от практики сезонной ручной регу-
лировки натяжения проводов. Необходимо пересмотреть нормы
предельно, допускаемых напряжений в проводе и быстрее повсе-
178
местно внедрять эластичные системы подвешивания проводов с
полной или частичной компенсацией натяжения.
При повышенных натяжениях провода, когда стрелы провеса
его невелики, а провод под точкой подвешивания имеет очень не-
значительные углы перегиба, для улучшения «качества токосъема
в этих точках подвешивания достаточна небольшая эластичность.
Наоборот, при слабом натяжении проводов для соответствующе-
го спрямления траектории токоприемника под опорной точкой и
уменьшения динамических усилий между проводом и токоприем-
ником необходима значительно большая эластичность провода в
точках подвешивания.
Эластичность в точках подвешивания при соответствующем
подборе параметров позволяет без ущерба для качества токо-
съема и прочности проводов применять значительно более широ-
кие пределы допускаемых напряжений, чем это принято в систе-
мах с жестким подвешиванием.
Влияние натяжения проводов и эластичности подвешивания
их на качество токосъема следует учитывать при конструирова-
нии новых систем подвесок.
12*
Глава одиннадцатая
ДИНАМИКА ТОКОСНИМАНИЯ
L ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Да ^настоящего времени не существует единого установивше-
гося мнения или вернее единых критериев для сравнения условий
токоснимания с различных контактных подвесок. Оценку и срав-
нение качества тех или иных устройств в различных странах и
различные лица осуществляют по-разному. Однако в боль-
шинстве случаев сходятся на оценке и сравнении качества токо-
снимания по нескольким следующим показателям:
а) безотрывность токосъема;
б) изменения силы нажатия токоприемника на провод;
в) предельно допустимые максимальные скорости, с которы-
ми может практически осуществляться токосъем.
Последний показатель очень неопределен и сам зависит от
таких факторов, как та или иная степень допустимости быстрого
износа проводов и контактных элементов токосъемников.
Наиболее объективным все же следует считать второй показа-
тель — изменение силы нажатия в контакте между токосъемни-
ком и проводом. Этот показатель .выявляет также и безотрыв-
ность токоснимания, которая при всех условиях должна быть
обеспечена.
Нередко сравнивают подвески по той или иной степени плав-
ности движения токосъемника вдоль по проводу, вернее по тому,
насколько траектория приближается к прямой линии, или по зна-
чениям кривизны траектории. В ряде случаев отмечают необхо-
димость обеспечения «апериодичности» контактной подвески в
целях предупреждения возникновения <в ней колебательных явле-
ний в момент прохода токоприемника. Такие колебательные яв-
ления, сопутствуя медленным изменениям силы нажатия в кон-
такте при проходе токосъемника по пролету подвески, вызывают
явления биения и усугубляют изменения давления в контакте.
В других источниках, наоборот, указывают на полезность
упорядочения колебательных процессов в контактной подвеске
и, в частности, на искусственном увеличении продолжительно-
го
сти периода между импульсами, которые вызывают колебатель-
ные процессы в контактной подвеске. М. Зюберкрюб в статье
«Переоборудование контактной сети для высоких скоростей дви-
жения» («Elektrische Behnen» № 1, 1962. Русский перевод в
ежемесячном бюллетене международной ассоциации железно-
дорожных конгрессов № 11, 1963) предлагает цепные подвески
применять с синусоидальным характером провеса контактных
проводов, создавая в одном пролете провес контактного про-
вода вниз от линии беспровесного положения, а в следующем
пролете, наоборот, вверх. Он оценивает это мероприятие как
способное заметно поднять допустимые скорости движения по
данному типу подвески. Таким образом, следует иметь в виду,
что колебательные процессы в контактной подвеске не могут
быть сброшены со счетов и должны быть соответствующим
образом исследованы. В этом направлении проведены значи-
тельные работы канд. техн, наук А. .В. Плаксом (ЛИИЖТ),
опубликованные в Известиях Высших учебных заведений Ми-'
нистерства высшего образования СССР. «Электромеханика»
№ 3, 1959.
Для определения показателя, характеризующего изменение
силы нажатия в контакте между токосъемником к контактным
проводом, следует выявить факторы, .влияющие на эту величину.
Такими факторами являются в первую очередь ускорения в пе-
ремещениях токоприемника, а также приведенные эдаССы токо^
съемника и контактного провода, взаимодействующиё в каждый
данный момент. Основным фактором, влияющим на изменение
силы нажатия в контакте, являются инерционные силы, возни-
кающие между токосъемником и контактным проводом. Масса
токосъемника является главной величиной, влияющей на эти
инерционные силы, которые в известных условиях вызывают ме-
ханические колебания сети. Под величиной приведенной массы
токосъемника следует понимать такую величину массы, сосредо-
точенную в точке контакта, инерционные воздействия которой на
контактный провод эквивалентны действию самого токосъемни-
ка. Следует отметить, что величина приведенной-маЬсЫ токо-
съемника не постоянна, а зависит от высоты токосъемника и от
элементов упругости между отдельными частями массй его.
В токосъемнике троллейбуса, представляющем собой штангу
с распределенными в ней по длине массами и элементами упруго-
сти, величины инерционных сил, возникающих в контакте голов-
ки токосъемника с проводом, зависят от ускорений,, с которыми в
каждый момент .перемещаются токосъемная головка, и массы
штанги, распределенной вдоль нее.
Вопросу инерционных воздействий штангового токосъемника
ниже будет уделено особое внимание. Предварительно же рас-
смотрим взаимодействие контактной сети с токосъемниками, об-
ладающими некоторой постоянной величиной приведенной
массы.
Вопросы динамики токоснимания трамвайными . бугельными
181
или пантографными токосъемниками (обладающими примерно
постоянными приведенными массами) изложены д-ром техн,
наук -Власовым И. И. в трудах Всесоюзного научно-исследова-
тельского института железнодорожного транспорта, Вып. 138.
Трансжелдориздат, 1957 г. или .в книге «Контактная сеть»
К. Г. Марквардт и И. И. Власов, Трансжелдориздат, 1961. Су-
ществб изложенной в этих трудах методики заключается в сле-
дующем. •
Пролет контактной подвески разделяется на ряд коротких уча-
стков, внутри .которых статическая часть давления токосъемника
принимается постоянной, также постоянными на этом же участ-
ке принимаются эластичность и статическое положение уровня
контактного провода. При этих условиях, в пределах каждого из
участков Пролета в отдельности рассматривается изменение
инерционных сил, скоростей и ускорений при движении токосъем-
ника по каждому заданному участку.
Методика предусматривает известными величины скоростей
ускорений сил нажатия в контакте, а также динамического вы-
сотного положения проводов контактной подвески в -начале рас-
четного участка (интервала). Она дает возможность рассчитать
значения' Их .в .конце участка, соответственно изменившееся за
время Движения в пределах этого участка. Рекомендуется разби-
вать про'Лет на участки по 2—3 м и предлагается графоаналити-
ческий способ решения поставленной задачи. За начало для по-
строения траектории движения следует брать точку под опорой
с произвольными, на глаз оцененными значениями скоростей и
ускорений у ожидаемого экстремального .положения траектории
(здесь и в других .местах при упоминании скоростей и ускорений
предполагаются скорости и ускорения вертикального направле-
ния, так. как горизонтальная скорость, по условиям постановки
задачи, постоянна). Рекомендуется сравнивать совпадение вы-
сотного положения и наклона траектории в начале пролета и в
конце его, а затем корректировать начальное положение с пов-
торными операциями движения по пролету, с постепенным пере-
ходом от. одного участка к другому, добиваться совпадения на-
чальных и конечных высотных положений траекторий движения
токосъёмника, углов наклона ее и горизонтных скоростей и ус-
корений контактной части токосъемника.
Эта методика для определения траектории и давления в кон-
такте в целом пригодна для городского транспорта значительно
лучше, чем для железнодорожного, так как в условиях городско-
го транспорта со скоростями до 5С—60 км/ч аэродинамическое
воздействие встречного воздушного потока практически не ока-
зывает влияния на траекторию движения токосъемника. В отли-
чие от рекомендаций в указанной методике, не касающихся уче-
та провесов контактного провода в пределах междуструнового
пролета, для расчетов в трамвайных или троллейбусных сетях
следует рекомендовать учет конфигурации провода в пролете
182
между струнами, так как пролеты .в трамвайных и в троллейбус-
ных сетях в 2—3 раза больше, чем <в железнодорожных (там они
порядка 4—12 ж, .в городских сетях 10—25 м).
Для построения траектории движения в пролете между
струнами или между эластичными точками подвешивания в про-
летах с эластичными подвесками следует пользоваться значения-
ми эластичности, которые были определены в главе 10, и учиты-
вать фактические высотные положения контактного провода с
учетом провесов .в .каждом пролете между двумя точками подве-
шивания.
Операция построения траектории движения токоприемника
занятие весьма трудоемкое, так как требует предварительного
подсчета для каждого 2—3-метрового участка значений эластич-
ности, высотного положения и уточнения приведенной массы
(вернее массы контактной подвески, взаимодействующей на дан-
ном интервале с токосъемником). Кроме того, операцию неиз-
бежно приходится повторять несколько раз до совпадения начала
и конца траектории в пролете. Поэтому можно рекомендовать
операцию расчета траектории токоприемника по проводу произ-
водить на счетнорешающих машинах. В этом случае следует
брать очень короткие отрезки пути (порядка 10—15 см), на про-
тяжении которых считать высотные положения и эластичности
неизмененными, получать заметно большую точность резуль-
татов, чем при ручном расчете с интервалами 2—3 м. Програм-
мирование такой задачи не представляет большой сложности;
при этом следует учесть, что выдачу результатов счетной машине
можно задать не для каждого участка в 20—30 см, а по задан-
ному по программе, условно скажем через 1 или 2 м. При этом
Мсшина сама может провести необходимое количество повтор-
ных проходов до совпадения начала и конца траектории и только
после этого выдать необходимые результаты расчета.
Предлагаемая в 138-м выпуске трудов ЦНИИ методика пре-
дусматривает массу токоприемника как одну массу, приведен-
ную к точке контакта, такое условие непригодно для токоснима-
н.ия штанговым токосъемником троллейбуса. Для учета особен-
ностей токоснимания штанговым токосъемником ниже предлага-
ется вывод уравнения движения его по проводу и методика реше-
ния задачи, аналогичная изложенной в 138-м выпуске трудов
ЦНИИ, но -с учетом особенностей штангового токосъемника.
2. УРАВНЕНИЕ ДВИЖЕНИЯ ШТАНГОВОГО ТОКОСЪЕМНИКА
ДЛЯ КОРОТКрГО ИНТЕРВАЛА
Массу токосъемника разбиваем на две части:
— масса головки и скрепленной с ней части штанги длиной
1 м (считаем приложенной в центре контакта с проводом);
ш2 - вся остальная .масса подвижной части штангового токо-
съемника (цис. 79); приложена в своем’центре тяжести.
183
Поскольку мы предполагаем составлять уравнение для ко-
роткого интервала движения, т. е. для небольшой доли пролета,
можно считать ряд величин постоянными, .кроме сил инерции, ве-
личины которых выражены как произведения масс на ускорения.
Мгновенную силу нажатия токосъемника на провод предста-
вим .как
DT = Ро + уъ (66)
где Ро— соответствует части силы в контакте провод — токо-
съемник, обусловленной мгновенным высотным поло-
жением отжатого провода;
ткУ1 — инерционная часть, зависящая от массы контактного
провода, перемещающегося в контакте с токосъемни-
ком.
Причем Ро вообще во всех случаях может быть определена
как
Ро = , (67)
где у—мгновенная высотная координата контактного провода,
приподнятого токосъемником;
z — 'статическая высотная координата контактного провода
при отсутствии действия токосъемника;
1) — коэффициент эластичности в данной точке подвески.
В нашей задаче на коротком интервале мы принимаем за зна-
чение Рд некоторое усредненное для рассматриваемого интерва-
ла и берем его
„ z»-i + z"
где Уп-i — высотная координата контактного провода, приподня-
того токосъемником в точке начала нашего расчет-
ного интервала;
184
---—среднее значение статической высотной координаты
контактного провода на рассматриваемом интервале;
•ty-i—коэффициент эластичности контактной подвески в
начале .расчетного интервала;
У1—вертикальное ускорение головки токосъемника;
Уъ—вертикальное ускорение центра .массы штанги;
тх — масса головки токоприемника и части штанги
(^1 м), достаточно жестко связанной с головкой;
/п2— вся остальная масса подвижной части штангового то-
косъемника, приложенная в своем центре массы;
z/l и Уъ— соответственно мгновенное значение вертикальных
координат масс т\ и т2\ /
fi и А—соответственно мгновенные значения упругйх проги-
бов штангового токосъемника в точках сосредоточе-
ния масс /П1 и т2.
Остальные обозначения ясны из рис. 79 и 80.
Принимаем также условие, что на протяжении .расчетного ин-
тервала значение Мо — момента, обеспечивающего прижатие
штанги к проводу, тоже постоянно.
Штанговый токосъемник представлен в схематическом виде
на рис. 79.
Рассмотрим движение штанги вверх, т. е. на подъеме траек-
тории.
Уравнение моментов
Мо — /Л1У1Г1 — ^2 У2 r2 — DTr1 = 0. (69)
Или, поделив на гх и подставив Рт=Р0+,7гкУь получаем
---(/?h + тк) уг — т2 у2 — Ро = 0. (70)
13 Зак. 1005
185
Дважды продифференцировав выражение, получаем
(/Hi + тк) уг + т2 у2 = 0. (71)
С учетам собственного веса штангового токосъемника в об-
щем виде наше уравнение (70) может быть записано в виде
< -77- — Л> — Qnp — 2/П1У1 — т2уй = 0, (72)
где 2/П1=ти-|-/П1—сумма масс контактного провода и массы
головки токосъемника;
Qnp— вес токосъемника, приведенный к точке кон-
такта, равен (nti -|- пц-у-)/;
/ — ускорение земного притяжения.
Рассмотрим геометрические зависимости при движении штан-
ги, величины прогибов f и f+df за время dt (рис. 80).
В состоянии, соответствующем началу движения за время df,
имеем соотношение
У1 + fi — —— (Уг + /г)>
откуда, дифференцируя по времени
У1 + Ь=^ + Й (73)*
и дифференцируя .второй раз, получаем
+ А = ^2 + f 2 • (74)
Это выражение дает нам возможность исключить из уравнения
(72) производную у2 и заменить ее через уг\ f[ и f2.
Подставляем эти значения и получаем
-^-Po-Qnp-2'^-%- У1+ fi—/гр=О.
Собираем подобные члены и получаем
Ма „ „ Г £ . . г?
Ро — Qnp— + yi— fim2 — +
n-------------------------L ri J ri
+ ^/п2_Дь = 0. (75)
Теперь определим, что представляют собой величины Д и f"2.
Для этой цели сначала определим величины fi и fz, т. е. прогибы
в точках условного сосредоточения масс.
В общем виде
<76’
186
где П— потенциальная энергия изогнутой штанги;
Y;—сила, действующая в сечении, имеющем прогиб ft',
fi— прогиб в направлении действия силы У,.
В общем виде потенциальная энергия изогнутой штанги под
действием двух сил, прилагаемых в точках условного сосредото-
чения масс, будет
П = А У?+ A Yl + CYJY* (77)
Тогда
h = =AYl + CYi} (78)
oYi
f^CY. + BY,. ' (79)
В нашем случае
= ^0 + 2^101 и У2 = т2^2,
поэтому уравнения прогибов примут вид
/1 — Л (Л> 4" 2 nti + Ст2 у2\ (80)
/а — С (Р0 + £ тг t/i).+ Вт2 у2. (81)
При этом прогибами от собственного веса штанги можно прене-
бречь, так как они постоянны и не зависят от времени.
Определим теперь вторые лроизводные
А = А £ т/у + Gm2 у2\ ’ (82)
А = С £ т\ у + Вт2у2. у 1; (83)
Общеизвестный метод расчета прогибов етупенчатого стерж-
ня двумя силами дает величины А, В и С.
Теперь, подставляя полученные значения величин f\ и f2 в
уравнение (75), получаем
м г/ Г2 Г2
4“ Ух — А £ Шх /и2' ~—h С £ тг — 4~
Г г2 г
+», _Ст?4+в^д
(84)
= 0.
Или, заменяя члены в скобках через Vx и v2, получаем выражение
— -Po-Qnp
r2 “I
£ тх + т2 —у -J- Vi Ух + V2 ffa = 0. (85)
ri
13*
187
Для определения зависимости у г от величины “уг воспользу-
емся уравнением (71), получим
У1 =
th-
(86)
Подставляя полученное значение уг в .выражение (85), получаем
г2 ]
£ т1 4- /п2 —— у!
М.
— -Po-Qap
г2
.2
S /771 \ ии
— Уг = 0.
\ Г2 т2 J
Таким образом, получено дифференциальное уравнение дви-
жения штангового токоприемника на коротком отрезке пути.
Причем в данном случае масса штангового токоприемника искус-
ственно была разбита на две части, и мы получили дифферен-
циальное уравнение четвертого порядка. Если же разбить массу
на три части, сосредоточенные в трех точках, то со значительно
большими трудностями, но аналогичным путем получится соот-
ветственно дифференциальное уравнение шестого порядка.
Следует при этом иметь в виду, что постоянный коэффициент
при производной четвертого порядка имеет размерность, содер-
жащую в знаменателе величину модуля упругости, а коэффи-
циент при производной шестого порядка — квадрат модуля уп-
ругости. Таким образом, весь коэффициент представляется ма-
лой величиной следующего порядка, которой, вероятно, в извест-
ных условиях можно пренебречь, т. е. за малостью коэффициента
отбросить член, содержащий производную шестого порядка.
Для решения уравнения (87) преобразуем его к виду
г2 ^0
S /П14- 2" Ро Qnp
Уг = —
+ V1-V.— •
(87)
Уг-------------—
1 2 Г2 mt
и запишем в упрощенном виде
Уг-Njft^-W. (88)
Рассматривая уравнение (88), видим, что допустимо понизить
порядок уравнения подстановкой У\ = и. В результате чего по-
лучаем
Г 2 7^2
u — Nu = —W. (89)
Общее решение однородного дифференциального уравнения
и — Nu — G
(90)
188
будет следующим:
u = CietVN + Cie-tVN, (91)
(причем ожидаем, что N больше нуля).
Частное решение неоднородного дифференциального уравне-
ния
и — Nu = — W
будет
W
и* =----.
* N
Общее решение неоднородного уравнения
u = (\etV* + (92)
N
И, следовательно:
Уг = + С2е + “дГ • (93)
Дальше находим
„ t V~N „ —t Vn m
У1 = -^7=------^7=— + — t + C8; (94)
уы Vn n
r t Vn -t Vn
У1 = P + CJ + Ci. (95)
Кроме того, составляем еще уравнение третьей производной
‘У1 = VN С^е* V” — VN Cse~‘
Все четыре произвольные постоянные
ного условия
Тогда
(96)
определяются из началь-
t=0 на интервале S„.
Уп-i
= VNC1-VNCi; уп_.
Ci
У п-1 = -----+ ^3’ У п-1
у N VN
Откуда получаем
= с1 + с,+ -£
= -^- + -^-4
N
’4-
Уп-
С1 =
W
Vn~~n~ ' г _
~2 ’ С2 —
УП-1
- __ Уп~х __ W
Уп~х VN N
2
с -Л _22=L. с-и Уп~' 1
Ь3 — Уп-1 N , ^4 — Уп-1 N -t- N2 .
189
Подставлял полученные значения произвольных постоянных в
£
формулу (95), получаем общее решение для уппри t= —, на ин-
vx
тервале ол, где vx— горизонтальная скорость движения.
« Уп—Л W s
Уп~1 ~ ~ N ~"Й7 /ЛГ ,
------------------ е х -4-
2W
_ Ул~х + Уы N
Уп ' 2N
WS2n
vn
e
HI \
Уп-1 1 Sn
, УП-1
'п-1
2 . । * *n-i . —+ —• (97)
2NV2 \ N ) Vx N №
Путем преобразований уравнение приводится к виду
Уп-1
Затем аналогично предыдущему, .но путем подстановки зна-
чений произвольных постоянных в формулу (94), получаем
I- - - W
п 1 VN N
2 yw
Уп =
s„ г- »
—— V N Уп—1 —7=
vx _ Vn
е 2 YN
Л- — . — + у — Уп~*
+ N Vx ^Уп-1 N
и преобразуем его к виду
* — - г
= У"~1~ .ЛГ.- Sh (А- /дА+ -?"=!- Ch (v*- У#)— I +
VN \VX Г / N I J
+ уп-.г +-J-. (99)
/у Vx
Таким же путем, но подстановкой значений произвольных по-
стоянных в выражения (93) и (96) получаем вторую и третью
производные
. Уп-1 w s
• + Vn ~ n Vn ,
Уп =-----------ж +
190
ffn=(u )ch(— j/lvl +-^i-Sh(— ]/w) + —; (100)
yn = VN (уп_г - -^) Sh (A- /jv) + yn_t Ch (^- Vn) . (101)
Теперь рассмотрим применение полученных значений #л; уп; уп и
уп для построения траектории токосъемника. Условимся за нача-
ло движения принять точку с предположительно экстремальным
значением траектории, например под опорой (рис. 81). Кривая
Рис. 81. Траектория токоприемника
z=f(x) представляет собой кривую статического провисания кон-
тактного провода в рассматриваемом пролете при отсутствии то-
косъемника. За точку п—2 принята точка под опорным узлом.
Кривая у строится или отмечается цифровым значением сообраз-
но с конструкцией подвески и режимом ее состояния, при кото-
ром будет производиться исследование для построения траекто-
рии движения токоприемника. Построение кривой ведут после-
довательно, переходя от одного интервала к следующему. По-
этому, зная Ул-i, Ул-i, уп-1 и ул-i, из решения траектории дви-
жения на предыдущем интервале (Sw_i) (или задаваясь их зна-
чениями в точке начала движения), мы по формуле (68) полу-
чим значение необходимое для расчета коэффициента
1. Затем, используя полученные для точки п—1 значения
Уп-ъУп-ъ Уп-х, Уп-\, и полученный 1ГЛ_1, вычисляем значе-
ния ул, уп, уп и Wn. Для точки траектории в конце интерва-
ла 5Л. Так переходим от одного интервала к 'следующему. Не-
обходимо подсчитывать каждый раз и величину массы кон-
тактного провода, участвующую во взаимодействии г =
Уп-1~2п-1 v
=----------, которая входит в состав массы -и вычислять
^-1/
соответствующее точке п—1 значение коэффициента Nn-i-
19 1
Этот процесс вычисления значений проводится последователь-
но для всех интервалов, на которые разбит пролет.
Кроме того, в зависимости от направления перемещения на
интервале 5Л следует для учета разницы .в статических характе-
Мо
ристиках токосъемника представлять величину — как сумму
ri
двух сил
ч
М) _ Mq | Д р
Г1 Г1 -
Здесь — при движении вверх представляет собой силу актив-
ri
кого нажатия токосъемника, т. е. ту силу, с которой юн при дан-
ном .высотном положении нажимает.на контактный провод при
медленном его подъеме, исключаклцем какие-либо заметные
инерционные явления. И, наоборот, при движении вниз величина
— несколько больше и представляет собой силу пассивного на-
жатия.
Разница между активным и пассивным нажатием определяет-
ся трением в механизме токосъемника. Оба значения сил давле-
ния или нажатия токосъемника приводятся в статических харак-
теристиках (см. рис. 53). Целесообразно при решении задачи по-
строения траектории токосъемника по проводу располагать ста-
тическими характеристиками последнего. В случае отсутствия та-
ковых необходимо знать, при каком среднем статическом давле-
нии осуществляется его работа, и принимать —, равное этой ве-
ri
личине.
Однако такое упрощение может заметно сказаться на точно-
сти результатов расчета траектории. При небходимости постро-
ения кривой действующего контактного давления достаточно для
каждой точки вычислить
У П %П . УП ^71 и it Г\с\\
Ркп = — -------------Н------—J— Уп (102)
ЧП ЧП J
или
(103)
Здесь и выше при решении уравнения движения токосъемника
величиныул-1 соответствуют высотным координатам Л, которые
приведены в выводах уравнений эластичности. Приведенные там
значения у0 и уся являются по сути уже решениями вида у0=
Уп—i— гЛ_1, принятыми в символике уравнения движения, и об
этом следует твердо помнить. После последовательного расчета
192
всего пролета от интервала к интервалу, необходимо перенести
в начало пролета конечные значения уровня уп и производных
уп, уп и уп и вновь, приняв их за самые начальные значения, по-
вторить последовательно расчеты для всех «интервалов. Эту опе-
рацию необходимо повторять несколько раз до достаточно хоро-
шего совпадения результатов.
Глава двенадцатая
ЭЛАСТИЧНЫЕ ПОДВЕСКИ КОНТАКТНЫХ ПРОВОДОВ
ТРОЛЛЕЙБУСА
1. ПРОДОЛЬНО-ЦЕПНАЯ ПОДВЕСКА ПРОВОДОВ
С ЭЛАСТИЧНЫМИ ОПОРНЫМИ СТРУНАМИ
Устройство такой подвески схематически показано на
рис. 82. Особенностью этой системы является эластичная струна
под опорой (рис. 83), называемая гамма-струной или рессорной
струной (по форме она похожа на греческую букву у).
При температурных изменениях провеса продольно-несущего
троса контактный провод под опорой с такой эластичной струной
получает некоторое пере-
мещение в ту же сторону,
куда изменяется стрела
провеса троса. Этим смяг-
чается кривизна (провес)
контактного провода в
пролете между опорами
при изменениях стрелы
провеса несущего троса.
Положительное каче-
ство системы подвески с гамма-струнами состоит в том,
что она обеспечивает эластичность точки подвешивания
контактного провода и улучшает условия токосъема под
опорой. Токосъемник, приближаясь к такой точке крепления,
постепенно разгружает струну от .веса провода и принуждает
194
продольно-несущий трос подтягивать ее боковые ветви. Вместе с
ними перемещается по вертикали и укрепленный к струне кон-
тактный провод. Траектория движения токосъемника таким об-
разом спрямляется.
Размер эластичности зависит в этой подвеске от размеров
плеча струны (см. размер X на рис. 82) и натяжения рессорной
струны.
Расчет температурных изменений в несущем тросе такой под-
вески можно, на основании опыта использования таких подве-
сок на магистральных железных дорогах, рекомендовать произ-
водить по формулам простой подвески, принимая за распреде-
ленную нагрузку сумму веса несущего троса и контактного про-
вода.
Стрелы провеса во всех режимах должны определяться по
формулам, соответствующим цепной контактной подвеске с рес-
сорными струнами (гамма-струнами). При этом следует учиты-
вать, что в контактных сетях городского транспорта применяется,
как правило, небольшое количество струн в пролете цепной под-
вески, обычно 2—3 струны. Поэтому расчетные выражения для
стрел провеса необходимо составлять с учетом изложенного ус-
ловия о количестве струн, распределяя весовые нагрузки по уз-
ловым точкам крепления этих струн на несущий трос.
По вопросу механического расчета цепных контактных подве-
сок накоплен значительный опыт на магистральных железных
дорогах [3].
2. ЭЛАСТИЧНАЯ ПРОДОЛЬНО-ЦЕПНАЯ ПОДВЕСКА
СО СТРУНАМИ ТОЛЬКО В СЕРЕДИНЕ ПРОЛЕТА
Эта подвеска является конструктивной разновидностью про-
дольно-цепной системы подвески без струн под опорами.
Схематически подвеска представлена на рис. 84.
Основной особенностью, i—— t ---------i
внешне отличающей ее от
других продольно-цепных
подвесок, является количе —•—
ство и расположение струн, —-------------- | ---------
при помощи которых кон-
тактные провода крепятся К Рис. 84. Схема подвески
продольно-несущему тросу.
В этой подвеске контактный провод не имеет струн под опо-
рой. Струны в количестве двух на каждый пролет каждого кон-
тактного провода размещены в середине пролета продольно-не-
сущего троса на небольших расстояниях одна от другой. Наиболь-
ший провес контактный про»вод имеет под опорой с кронштей-
ном, а точки подвешивания контактного провода сосредоточены
в серединах продольно-несущего троса.
195
При разработке конструкции подвески к ней предъявлялись
следующие требования:
1) хорошая эластичность в точках подвешивания провода.
Это достигается расположением точек подвешивания в середи-
нах пролетов продольно-несущего троса (см. рис. 83);
2) отказ от сезонной регулировки натяжения контактных про-
водов, Для этого между точками подвешивания сделаны боль-
шие пролеты и установлено значительно большее, чем это при-
нято, напряжение в проводе в режиме минимальной темпера-
туры;
3) устойчивость против разрушений при обрывах провода, что
достигается применением продольно-несущих тро-сов. В данном
случае использовано свойство продольно-цепных подвесок сдер-
живать при помощи продольного троса контактные провода и
кронштейны от излишних перемещений <в сторону уходящего
при обрыве конца .контактного провода. В простых подвесках, не
имеющих продольно-несущих тросов, при обрывах проводов, как
правило, происходят сильные развороты .кронштейнов, очень за-
трудняющие и затягивающие восстановительные работы;
4) простота подвески, ее монтажа и обслуживания в эксплуа-
тации;
5) подвешивание имеет двойной резерв (две струны рядом)ч
чтобы случайное выпадение провода из зажима никакого замет-’
кого нарушения не вызывало.
Эта подвеска применяется при пролете между опорами 35 м.
Частые повреждения простых подвесок с пролетом более 30 м
объясняются тем, что в них не было эластичности в точках креп-
ления провода под опорами. В данной системе точки подвешива-
ния обладают весьма значительной эластичностью. Это корен-
ным образом меняет условия взаимодействия провода с токо-
съемником. Имеющийся уже опыт эксплуатации эластичных под-
весок наглядно подтверждает допустимость пролетов 35—40 м.
Особенностью рассматриваемой подвески является то, что
при доминирующих по продолжительности в течение года темпе-
ратурах от—15 до +15° напряжение контактных проводов на-
ходится в состоянии, наиболее благоприятном для условий токо-
съема, т. е. 6—12,5 кГ/мм2. И только кратковременно, в период
самых жарких дней, провод будет иметь пониженное напряжение,
при котором он изнашивается быстрее. Однако непродолжитель-
ность работы контактных проводов с пониженным напряжением
в этой системе подвески невелика по сравнению с длительно-
стью периодов пониженного напряжения в системах с ручной
сезонной регулировкой.
Если опыт эксплуатации покажет, что рассматриваемая си-
стема все же требует некоторой сезонной регулировки натяже-
ния, то задача будет решаться легче и потребует меньших за-
трат времени, а случайные упущения в регулировке не дадут
вредных последствий.
196
Характерной особенностью рассматриваемой подвески, так
же как и всех других частично'компенсированных подвесок, явля-
ется возможность применения более легких опор и фундамен-
тов на кривых участках пути по сравнению с подвесками, сезон-
но регулируемыми.
Укачанное обстоятельство объясняется тем, что в обычных се-
зонно-регулируемых подвесках наибольшие усилия от излома
проводов на закруглениях трассы бывают при температурах воз-
духа, близких к минимальной, а также осенью и вес-
ной при температурах, близких к нулю, т. е. когда .провода имеют
наибольшее напряжение. В данной же системе подвески макси-
мальные напряжения проводов могут быть только несколько дней
в году при самой низкой температуре, когда фундамент опоры
скован промерзшим грунтом. Для мачты, рассчитанной с долж-
ным коэффициентом прочности, может быть в этом случае допу-
щена несколько большая величина упругого прогиба. Это допу-
щение из-за кратковременности сильных морозов не может за-
метно ухудшить внешний вид подвески.
Максимальное напряжение в контактном проводе этой систе-
мы принято 16 кГ!мм2 (см. стр. 151).
Рис. 85. График изменений натяже- Рис. 86. График эластичности под
ния вески
<"РИ Ппост =12 кГ>
Метод механического расчета такой подвески не представляет
сложности и отличается от методики расчета других продольно-
цепных подвесок тем, что натяжение контактного провода не
влияет на величину изменяющегося от температуры натяжения
продольно-несущего троса.
Расчет изменений натяжения в продольно-несущем тросе
может быть с достаточной для практических целей точностью
произведен по формуле
W + w (^ ~if) +
+ -гй- + ^ <104)
a Р Op
197
Расчет температурных измерений натяжения контактного
провода можно вести по формуле
[(/_6)з + feaj / 1
24 ах/ I К?
ак eks
-Нь (105)
Величина b в формулах (104) и (105) представляет собой
расстояние между странами в середине пролета. (Обозначения
см. на стр. 210).
На рис. 85 представлены кривые изменения натяжения прово-
да 1 и продольно-несущего троса 2, а на рис. 86 кривые эластич-
ности подвески в зависимости от температуры воздуха: 1—в точ-
ке под опорой (в середине пролета между струнами); 2 — в точке
под струной (в середине пролета) при СПост =12 кГ.
3. СИСТЕМА ПОДВЕСКИ НА НАКЛОННЫХ СТРУНАХ
С ЗИГЗАГООБРАЗНЫМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ ПРОВОДОВ
Особенностью этой системы подвески (рис. 87) является зиг-
загообразное расположение контактных проводов и подвешива-
ние их к опорным точкам при помощи наклонных струн, разме1
Рис. 87. Перспективный вид под-
вески
щенных в вершинах зигзагов
проводов.
Основными преимущества-
ми рассматриваемой системы
являются ее эластичность в
точках подвешивания и свой-
ство давать при температурных
изменениях значительно мень-
шие колебания натяжения в
контактных проводах, чем в
подвесках обычного типа с
прямолинейным расположени-
ем контактных проводов в пла-
не.
Струны, поддерживающие
провод, располагаются по на-
правлениям равнодействующих
от приложенных к ним сил;
вертикальных от веса провода
и горизонтальных от излома
его на вершине зигзага.
Механизм работы эластичной наклонной струны этого типа
подвески схематически представлен на рис. 88, где видно, чго
под действием приложенной снизу силы D меняется вертикаль-
ная составляющая усилия натяжения в струне, и точка подве-
198
шивания стремится к перемещениям вверх, начиная от самых
{малых значений D. При действии силы D .вертикальная состав-
ляющая натяжения в струне становится равной разности ве-
са провода и силы D. Усилие от излома провода —сила W—ос-
тается практически постоянной.
Сглаживание температурных изменений напряжения проис-
ходит в рассматриваемой системе следующим образом.
С понижением температуры
провод, укорачиваясь, подтягива-
ется; при этом меняется наклон
струн и происходит некоторое
спрямление зигзагообразной ло-
маной линии расположения про-
вода в плане; длина этой лома-
ной линии становится меньше,
чем до понижения температуры.
Следовательно, часть темпе-
ратурных укорочений, которые в
обычных условиях уменьшили бы
провесы и повысили натяжение
провода, компенсируется некото-
рым уменьшением длины пролета
между опорными точками за
счет спрямления зигзагообразной
Рис. 88. Схема эластичной на-
клонной струны (маятниковый)
линии. И наоборот, при повы-
шении температуры, по мере уменьшения натяжения, происхо-
дит обратное изменение наклона струн, увеличивающее зигзаго-
образность провода в плане. При этом длина каждого пролета
провода между опорными точками становится несколько боль-
ше и часть температурных приращений длины провода покрыва-
ет удлинение ломаной линии его в плане.
Только оставшаяся доля температурных приращений даст
увеличение провесов и, следовательно, понижение натяжения в
нем. В результате натяжение в проводе упадет несколько мень-
ше, чем при прямолинейном (без зигзагов) его расположении.
Соответствующим расчетным выбором длины пролетов, струн
и величин зигзагов проводов можно обеспечить многолетнюю
работу подвески с такими пределами напряжений в контактных
проводах, при которых не будет необходимости в какой-либо се-
зонной регулировке их натяжения.
Зигзагообразность расположения проводов благодаря верти-
кальной и горизонтальной эластичности точек подвешивания не
сказывает вредного влияния на условия токосъема троллейбуса,
что подтверждает опыт эксплуатации таких подвесок.
Характерной особенностью рассматриваемой подвески яв-
ляется то, что статическое расположение ее — зигзагообразное,
а траектория движения токоприемников по ней в плане получа-
ется в виде более плавной кривой, со скругленными вершинами
на зигзаге. Плавность траектории движения токоприемника
199
объясняется непрерывным перемещением им провода, по мере
подхода к точке подвешивания, вверх и внутрь зигзагообразной
линии. Вследствие таких перемещений провода токоприемник не
встречает в точках подвешивания резких горизонтальных пере-
гибов. Таким образом, существующее до сих пор мнение о необ-
ходимости возможно более прямолинейного расположения про-
вода справедливо лишь в тех условиях, когда провода жестко
фиксируются к тросам или иным устройствам. Если же при про-
ходе токоприемника фиксация провода позволяет ему переме-
щаться внутрь зигзага, старое положение о «1вредности зигзага»
в троллейбусной контактной сети оказывается несостоятельным.
Эту продольную систему можно подвешивать как на крон-
штейнах, так и на гибких поперечинах.
Наиболее ответственным и сложным по выполняемым функ-
циям является узел наклонных струн. Этот узел должен фикси-
ровать статическое положение провода на зигзаге, а также обес-
печивать горизонтальную и вертикальную эластичность подвес-
ки, сохраняя вертикальность оси провода и зажима при всех его
перемещениях под .воздействием токоприемника.
Одновременно с этим узел наклонных струн должен обеспе-
чивать совершенно надежную электрическую изоляцию прово-
дов различной полярности. Каждый из проводов узлах подвеши-
вания крепится в подвесном зажиме, навернутом в свою очередь
на конец изолированного болта специального одноплечного
подвеса. Каждый подвес при помощи двух наклонных струн
крепится к верхнему подвесу, скрепленному с кронштейном или
с тросом гибкой поперечины. 1
Нижний и верхний подвесы и их струны образуют параллело-
грамм с вершинами в точках крепления струн. Этот параллело-
грамм сохраняет вертикальными оси провода и зажима при всех
перемещениях провода под воздействием токосъемников или
температуры. В верхних концах струн размещаются легкие изо-
ляционные элементы в виде струновых изоляторов. Таким обра-
зом, между двумя проводами различной полярности в статиче-
ских условиях имеются четыре ступени изоляции. Если при пе-
ремещении проводов произойдет случайное касание подвеса од-
ного провода со струнами другого, то все же между проводами
различных полярностей сохраняются две полноценные ступени
изоляции.
Система подвески с наклонными струнами и зигзагообраз-
ным расположением проводов благодаря эластичности в точках
подвешивания позволяет по сравнению с обычной подвеской (с
жесткими или полужесткими точками) увеличить пролет между
опорами с 30 до 40 м.
Возможность применения увеличенных пролетов является
весьма существенным преимуществом рассматриваемой систе-
мы подвески. Увеличение пролета выгодно в смысле экономии
числа опор и фундаментов, стоимость которых составляет обыч-
200
но более 50% капиталовложений на сооружение контактной
сети. Расходы капиталовложений по контактным проводам и
арматуре остаются теми же, что и при обычных простых подвес-
ках.
В эксплуатационном отношении рассматриваемая система
подвески 'много выгоднее подвесок с сезонной регулировкой на-
тяжения контактных проводов, так как не требует проведения
работ по сезонному ее регулированию.
Остальные работы по эксплуатационному обслуживанию
подвески с зигзагообразным расположением провода на наклон-
ных струнах, как показал опыт эксплуатации, меньше по объ-
ему, чем на участках сети со старыми системами подвески. Это
объясняется тем, что автоматическое поддержание натяжений в
проводах хорошо сказывается на общем состоянии контактной
сети и вследствие этого реже требуется какое-либо вмешатель-
ство в ее .работу.
4. ФОРМУЛЫ МЕХАНИЧЕСКОГО РАСЧЕТА ПОДВЕСКИ
НА НАКЛОННЫХ СТРУНАХ
При расчете температурных деформаций проводов этой под-
вески как обычно проводится сравнение двух температурных
режимов, при известном
натяжении в одном режи-
ме определяется натяже-
ние проводов во втором
режиме.
Натяжение проводов в
первом температурном
режиме и все данные, ха*
рактеризующие состояние
геометрической фигуры
подвески в нем, принима-
ем за известные величи-
ны. Эти величины нахо-
дятся в определенной за-
висимости между собой;
значением некоторых из
них мы задаемся, напри-
мер натяжением проводов
размерами В; h\ I
(рис. 89 и 90); послед-
ние можно назвать гео-
метрическими параметра-
ми. Остальные величины в этом режиме являются функциями
натяжения провода и заданных параметров.
Значение натяжения контактного провода в другом темпера-
турном режиме и все данные, характеризующие геометрическую
фигуру подвески в нем, являются искомыми взаимозависимыми
201
величинами и все они зависят от натяжения провода и геомет-
рических параметров первого режима.
В приведенных ниже формулах и их выводах приняты ус-
ловные обозначения те же, что и на стр. 210.
/ — длина продольного пролета подвешивания, измеряемая
вдоль оси трассы движения, в м;
Л — длина проекции на горизонтальную плоскость провода
в пролете с учетом зигзагообразности его расположения
в плане, в л;
L — длина провода в пролете I с учетом зигзагообразности
и провеса его между опорными точками в м.
Кроме того, величины, меняющиеся при изменении темпера-
туры от значения tx до значения /2, снабжены индексами 1, 2, по-
казывающими принадлежность их к тому или иному темпера-
турному режиму.
Остальные обозначения были уже даны на рис. 89 и 90.
Прежде всего следует показать зависимость между натяже-
нием провода и величинами, характеризующими геометрическую
фигуру подвески в первом режиме.
Рассмотрим расчетную схему пространственной фигуры се-
ти и расположим оси:
х — вдоль от оси трассы; у — вдоль вертикали и z— вдоль
горизонтали, перпендикулярно направлению движения.
Спроектируем подвеску на плоскость yz (см. рис. 89).
Из этой схемы получаем1
₽=Q=g/+G; (Ю6)
В = 2а1 + с1; (107)
4- = tg Ti=41 = 4; <108)
Л1 к ч
X = / а? + Л?; (109)
а = .JLzfX- , (ПО)
2
где q — вес 1 пог. м контактного провода.
Спроектируем подвеску на плоскость xz (см. рис. 90).
Из этой схемы получаем
tf^Kxsin Ь-* (ПО
Учитывая небольшую величину угла 0, принимаем, что
tg 4 = s*n "у* тогДа получим Л\ = , (112)
Подставляя это значение в формулу (108), получаем
= (ИЗ)
202
Подставляем полученное значение а, <в формулу (107)
и получаем:
* = —<114>
/Q
Обычным путем находим связь между длинами провода в
пролете при двух различных температурных режимах
= Li Г1 + а (/2 — ^1) +
L ES
(115)
Для решения нашей задачи необходимо выразить величины
Li и L2 через параметры .подвески, натяжение контактного про-
вода и другие величины, характеризующие геометрическую
фигуру подвески в «каждом сравниваемом температурном ре-
жиме.
Для этого прежде всего воспользуемся известной зависимо-
стью длины провода в пролете от длины пролета, натяжения и
веса провода
£i = Лх 1 +
£2 = Л2 | 1 +
<?л2х \
24К2 )
дгл} \
24К2 ) ’
(116)
В свою очередь, из геометрических схем подвески видно
(И7)
С2
Вследствие малости величины — по сравнению с единицей
/»
можно приближенно, с достаточной степенью точности, считать
Лх = 1
и аналогично этому
Ла = /
(И8)
Подставляя полученные значения Л в формулу (116), за-
тем полученные таким образом значения Lt и L2 —в формулу
(115) и деля обе части на I, получаем
203
Кг-Лх
1+«(4-^) + -т— .(119)
' ES
Раскрываем скобки и отбрасываем все члены выражения,
представляющие собой произведения двух малых величин, и
получаем выражение
v q4»ES c^ES q*PES
2 24tf| 2/г - %1 24К|
c?ES
(120)
т. е. получаем выражение, отличающееся от уравнения состоя-
щее „
ния одиночного провода только наличием членов — . Одна-
2/2
ко вместо обычной одной неизвестной К2 в уравнении содержит-
ся еще неизвестная с2, поэтому для подстановки значения с2
уравнение (120) следует получить зависимость
К = ?(с).
Для этого поступим следующим образом: горизонтальное
усилие от излома контактного провода на зигзаге
tf = 2Ksin — = 2К — (121)
2 Л I
ввиду малости угла а (порядка 1—3°) принимаем так же, как
. Л7 2№
и выше, в расчетах и преобразованиях N= -
. . X
а = к sin т = ~
1 Vl + ctg*7
X
1Л. X
г * 4д2с2
В = 2а + с; В—с =--------
Г 1 + 4К*с*
где В = 2Asin 7 + cf,
фР
4Д2с»
/ 2 А \2
t В —с) ’
(122)
(123)
Это уравнение дает связь между с и К в зависимости от при-
нятых параметров В, X и величин I и Q (независимую от тем-
пературы).
Мы получили выражение, позволяющее вычислить значение
К для любого значения с, т. е. позволяющее построить график
функции: К=<р(с)—независимо от изменений температуры.
204
В целях упрощения решения можно рекомендовать уравне-
ние в следующем преобразованном виде:
, __1_ . ____С1____<№_ #1 1/
’ 2а/2 +24aKl aES 2al* 24aKj + a£S + !• ( >
переменные члены постоянные члены
Ход решения будет следующим.
1. Определяются (выбираются) параметры Ви %.
2. При выбранных значениях В и % строится график за-
висимости К=ф(с) на весь предлагаемый диапазон возможных
изменений К.
3. Пользуясь уравнением (124), строим график t2=f(Kz\ с2).
Причем в это уравнение подставляются значения К2 и с2,
взятые согласовано из графика К=<р(с), построенного по урав-
нению (123).
Чтобы получить в крайних температурных режимах значе-
ния соответствующие максимальному и минимальному до-
пустимым значениям натяжения контактного провода, нужно
илц:
а) задаться в режиме /ынн значениями h,, В и максималь-
но допустимым значением натяжения провода и найти К2 при
режиме ^мако решая уравнения (123) и (124). После чего, по-
вторно меняя hi и В и решая указанные уравнения, можно по-
лучить необходимые значения ht и В, а затем в режиме <Макс
найти К2, равное или большее минимально допустимого значе-
ния;
б) ограничить задачу условием, чтобы в режиме /МИн угол
у был бы не более определенного значения, обязательно соблю-
дая при этом условие Ki='KMk допустимого значения. Тогда,
взяв выражение (123), можно его представить в виде
(125)
Затем, взяв выражение (122), решим его относительно ct
С! —В — 2ksin,]'1. (126)
Решим совместно полученные последние два выражения
2КХ (В-21 sin Т1) = IQ tg Т1, (127)
откуда, решая уравнение относительно В, получим
В = /Q2^71 +2Xsinp. (128)
В§'яв определенные значения yi, К\, X, получим соответствую-
щее им значение В.
, После этого можно найти сь используя для этой цели выра-
жение
= В — 2Xsin7i. (129)
205
Обычно в городских условиях на прямом участке пролет
между опорами задается одинаковый по наибольшей, предельно
допустимой для этого величине. В подвеске с зигзагообразным
расположением провода можно благодаря улучшенным качест-
вам самой подвески допускать пролет до 40 м.
В проектах подвески не все пролеты одинаковы, поэтому для
определения величины, .которую необходимо ставить в механиче-
ский расчет подвески, вводят понятие эквивалентного пролета,
а температурные деформации считают в обычных простых под-
весках с учетом этой 'величины
(выражение это общеизвестно и пояснений не требует).
В расчетах подвески с зигзагообразным расположением про-
вода встретится такая же необходимость. И в этом случае с до-
статочной точностью можно пользоваться тем же выражением
ДЛЯ
Все вышеизложенное предусматривало неизменную величи-
ну (и направление) q. Однако при изменении .величины q (на-
пример, в условиях гололеда) также мыслимо определить натя-
жение в проводе в этом режиме, для этого можно поступить сле-
дующим образом.
1. Пользуемся уравнением (124) (для неизменной температу-
ры), преобразованным для этого к виду
24К| 2/2 1 24К? 2 Г*
(130)
где Къ сь qx—соответствуют подвеске без гололеда, а величи-
ны К2> Съ q2 — подвеске с гололедом.
Предварительно строится вспомогательный график
Кг = ? (сг)
по выражению
(131)
где Q2— вес пролета подвески с учетом веса гололеда на про-
воде.
В уравнение (130) вставляются пары значений К2 и с2 из
графика уравнения (131) и подбирается такая пара значений,
чтобы сохранялось равенство левой части правой. Эта пара зна-
чений и является ответным решением в режиме гололеда.
Величину натяжения контактного провода при гололеде и од-
новременном действии ветра можно приближенно искать даль-
ше путем решения дополнительного уравнения состояния .как
206
для простой подвески, при неизменной температуре, уже выпав-
шем на провод гололеде в первом режиме. Во втором режиме
изменить нагрузку, прибавив давление ветра.
Пример расчета подвески с зигзагообразным расположением
провода и наклонными струнами
Необходимо определить натяжения контактного провода, со-
ответствующие различным температурам воздуха в пределах за-
данного интервала температур
/макс = + 35 С; /мин = — 35°С.
Общий-интервал температур А/=70°С.
Провод .контактный сечением 85 мм2.
Модуль упругости провода E=l,3- 106 кГ1см2.
Температурный коэффициент линейного расширения мате-
риала провода а=17 • 10-6.
Собственный вес провода <7=0,756 кг!м.
Максимально допустимое натяжение К в проводе при /МИи
принимаем из условий, что предел текучести контактного про-
вода 28 кГ1мм2, сечение 85 мм2, в данной системе подвески .коэф-
фициент условий -работы 2.
Расчетная максимальная нагрузка, т. е. максимально допу-
стимое натяжение провода сечением 85 лш2, при этом будет
/Смаке = = 1180 = 1200 кГ.
2
Принимаем, что при температуре /мин максимально допу-
стимое значение угла между струной и вертикальной осью
Тмакс =60°, а длина струны Х=0,8 м. На основании опыта из-
вестно, что в местах, где у имела большие значения, порядка 60°,
за два года эксплуатации происходил боковой износ провода.
Это заставляет ограничить угол у. Струны длиной более 1 м
ухудшают внешний вид подвески; кроме того, чем длиннее стру-
на, тем вероятнее случайное соприкосновение между провода-
ми различной полярности. Поэтому лучше ограничить длину
струны величиной 1—1,2-;и, что обеспечит необходимые пределы
температурных изменений напряжений в проводе.
После того как все исходные условия заданы, делаем расчет
в такой последовательности.
Определяем длину эквивалентного пролета
'•-У-яг- . <132>
В нашем примере анкерный участок состоит из пяти проле-
тов по 42 м, десяти пролетав по 40 м, семи пролетов по 38 м.
Следовательно:
/ - 1/5-42»+10-40»+ 7-38» on о „
9 V 5-42+ 10-40 + 7-38 — ’
207
Принимаем округленно /э=40 м.
Определяем по формуле (128) необходимое значение В
В = /QtgTmax +2ksin7n|ax= 40.(40 0,756 + 2). 1,19 2
2Kmax 2-1200
Для округления цифровых значений В и X проведем ряд
расчетов:
при Х=0,8 м 5 = 0,638+1,23=1,868 м;
при Х=Ь,82 м 5 = 0,638+1,26=1,898 м;
при Х=0,85 м 5=0,638+1,31 = 1,948 м.
Рис. 91. График изменений натяжения провода в
зависимости от температуры
Рис. 92. График эластичности подвески под опорой в
зависимости от температуры при силе давления то-
косъемника Р=12 кГ
Окончательно принимаем Х=0,®2 м <и В = 1,9 jw.
Определяем Смин = В — 2Х sin 7макс = 1,9—1,26=0,64 м.
Строим график К в зависимости от различных значений с по
формуле (123) и затем — по формуле (124) и получаем: для
с. =0,8 м — /^=726 кг\ =2,97°С; для с, =0,9 м — Kt =
208
=6'50 кг, ^=12,775°С; для с- =4,0 м—/С =421 кг; t; =
= 28,265°С.
По полученным точкам строим график зависимости K=f(t)
(рис. 91). После этого по уравнению эластичности (52) для
данного типа подвески строим график эластичности в зависи-
мости от изменений температуры, при одинаковой силе нажатия
токоприемника Р=42 кГ.
Из этого графика (рис. 92) видно, что особенностью данной
подвески, при определенном выборе ее геометрических пара-
метров, является сравнительное постоянство эластичности,
практически не зависящее от температуры.
5. ЦЕПНАЯ КОНТАКТНАЯ ПОДВЕСКА ДЛЯ ТРАМВАЯ
С ТРАНСПОЗИЦИЕЙ ТРОСА И ПРОВОДА
В этой системе подвески возможно автоматически компенси-
ровать температурные колебания натяжения .контактного про-
вода и продольно-несущего троса.
Подвеска выполняется в виде отдельных транспозиционных
участков; расстояние между переходными пролетами порядка
5—8 пролетов провода (рис. 93).
Длина пролета провода при этом равна 50 м.
Рис. 93. Расчетная схема эластичной цепной подвески*
с транспозицией троса *и провода, без струн под опорой,
при равномерном расположении двух сторон в пролете
Сущность этой подвески состоит в том, что контактный про-
вод и продольно-несущий трос периодически между собой сты-
куются. Такая механическая связь провода и троса дает воз-
можность взаимозаменять их функции. Так, если на первом
транспозиционном участке одна нить служила контактным про-
водом, а другая продольно-несущим тросом, то на следующем
участке первая нить начинает выполнять функции продольно-
несущего троса, а вторая — функции контактного провода.
В результате такой перемены функций обеспечивается оди-
наковость усредненных натяжений каждой из двух нитей прово-
дов в различных температурных режимах.
14 Зак. 1005
209
Метод расчета подвески
с транспозицией провода и троса
Принимая размеры пролетов в подвеске сети трамвая 50—
60 м, останавливаемся на случае подвески, имеющей две стру-
ны ^пролете.
Затем допускаем, что явления деформаций в переходных
пролетах аналогичны явлениям деформаций в остальных про-
летах. Такое допущение при удаленности точек транспозиции
на 5—8 пролетов никакого заметного искажения в результаты
внести не может.
Далее мы будем рассматривать длины контактного провода
и продольно-несущего троса, причем для решения задачи будем
приравнивать между собой приращения длин (суммарно прохо-
да и троса), произошедшие за счет температурных изменении с
геометрическими изменениями (суммы провода и троса).
С этой целью прежде всего определим геометрические дли-
ны провода и троса (каждого в отдельности) в одном пролете
подвески, выраженные через величины длин пролета и стрел
провеса.
Условные обозначения, принимаемые в приведенных ниже
выводах формул:
Я1 — натяжение контактного провода (или продольно-несущего троса)
в исходном режиме;
Я/—натяжение контактного провода (или продольно-несущего троса)
в любом режиме, отличном от режима беспровесного положения
провода, в кГ;
ST — площадь сечения продольно-несущего троса в см2;
— площадь сечения контактного провода в см2;
Ет — модуль упругости продольно-несущего троса в кГ)см2;
— модуль упругости контактного провода в кГ)см2;>
ат—коэффициент линейного расширения продольно-несущего троса;
— коэффициент линейного расширения контактного провода;
I— длина пролета продольно-цепной подвески в м;
I <7(г+1)\
qi — удельная нагрузка в кГ)м I + q^ +-------------1 в режиме
температуры // при числе Струн >в пролете, равном г;
qi — удельная нагрузка, в исходном режиме
G(r+1)
= ЯТ1 + я К£ +--j----'• *Г /м,
где в свою очередь:
qTi— вес il пог. м продольно-несущего троса в режиме температуры Ц
в кг/м;
qFj— вес 1 пог. м .продольно-несущего троса в исходном режиме t\
в кГ)м;
q^i—вес 1 пог. м контактного провода в режиме температуры it <в кг)м;
q^t — вес 1 пог. м контактного провода в режиме Л в кг/м;
г—число струн в пролете (в рассматриваемом случае г=2);
G — вес арматуры (на одну струну) в кг;
/1 — температура исходного режима в °C;
ti — температура искомого режима, отличающегося от /г,
210
Fi —стрела провеса продольно-несущего троса в исходном режиме;
Fi — то же, но в режиме температуры // в м.
Нагрузка пролета подвески
Qi = (Чк< + ?п) / + G (г + 1) = 7/. (133)
Стрела провеса «несущего троса (замеряемая у струны, кро-
ме пролета, в котором устроена транспозиция) в любом ре-
жиме
р _ Qi1
8Ht 32Hi •
Примечание. Коэффициент 32 соответствует г=2.
Уравнение состояния, полученное обычным путем сравнения
длин и приращений проводов в пролете, с учетом соотношения
длины контактного провода к длине несущего троса, выражен-
m
ным отношением —, с некоторыми упрощениями, не влияющими
на результаты расчетов, представляется в следующем виде:
•9 9 /^ / П1 9
# Qz + Qti —Qi Qti ~2 ! ~~п~ Чкл
— 7 ~ \ I 7 ~<-----------
— «И 16/7;
п к) 1
/2 /
б 2
п \ о
- aj 16/7?
^+4,
+ — МН*
Ш 9
+ ~ ак}
m
~E^S---1" Е ПS'
I Ht-Hi
' [ m
t“r + ~ ак
(135)
Рассматриваемая контактная подвеска представляет собой
достаточно совершенный тип частично компенсированной кон-
тактной подвеск-и для сети трамвая. Автоматизм, поддерживая
в ней натяжения контактного провода в необходимых пределах
1100—500 кГ, обеспечивается устойчиво, и такая подвеска со-
вершенно не нуждается в сезонном регулировании натяжения.
6. ЭЛАСТИЧНЫЕ ПРОСТЫЕ КОНТАКТНЫЕ ПОДВЕСКИ
С ПЕТЛЕВОЙ СТРУНОЙ ПОД ОПОРОЙ
К особой категории следует отнести эластичные подвески
«петлевые» или, как они называются за рубежом, «кельнские».
Особенностью этой характерной группы является крепление
контактного провода под опорой при помощи вспомогательного
тросика, который своими концами скрепляется с контактным
проводом, а за середину этого вспомогательного тросика провод
подвешивается к опорам (через кронштейн^ или гибкие попе-
речины) .
14*
211
‘Общими положительными свойствами петлевых подвесок
является возможность некоторого удлинения применяемых про-
летов подвески, таи как по существу точка подвешивания ока-
зывается разнесенной на два места к точкам крепления петле-
вого тросика к контактному проводу. Пролет подвешивания
(свободный пролет) может исчисляться равным длине между
такими точками, а пролет между опорами увеличивается на
длину петлевого тросика.
Особенности такого типа подвесок показаны на рис. 94, где
представлен вариант такой подвески, осуществленный
Н. И. Ветровым более Г5 лет назад на Московско-Рязанской
ж. д. Такое решение подвески было осуществлено в условиях
имевшейся уже расстановки опор с пролетом 70 м. Контактный
провод в ней был оборудован автоматической грузовой компен-
сацией.
Применение петлевой подвески при пролетах порядка 50—
60—70 м мыслимо лишь при обязательном условии использова-
ния автоматической грузовой компенсации. Эта подвеока рабо-
Рис. 95. Общий вид петлевой трам-
вайной косой подвески
узле и частичную компенсацию
воде.
тала достаточно успешно, но
позже была переоборудована в
продольно-цепную, которая на
пролетах 70 м работает лучше
петлевой.
На рис. 95 представлена
трамвайная контактная петле-
вая подвеска с наклонными
петлевыми тросиками, которая
кроме всего прочего имеет
свойства зигзагообразной под-
вески на наклонных струнах,
описанные выше, а именно: хо-
рошую эластичность в опорном
натяжения в контактном про-
В нашей отечественной практике петлевые подвески почти
не применялись, некоторые образцы такой подвески использо-
вались на магистральных железных дорогах в качестве подвес-
ки на второстепенных путях.
212
Следует иметь в виду, что петлевая подвеска обладает эла-
стичностью на точках подвешивания и поэтому может быть ре-
комендована к внедрению. Предоставляется вполне возможным
без особых затрат переоборудовать для этого типа подвески ряд
прямых линий трамвая, которые в настоящее время выполнены по
системе простой неэластичной трамвайной подвески. Как и в
других случаях применения эластичных подвесок, от примене-
ния петлевой подвески можно ожидать заметного повышения
сроков службы контактных проводов.
Применять петлевую подвеску с проводами, оборудованны-
ми сезонной регулировкой натяжения, следует при пролетах
между опорами порядка не более 35 м.
7. СРАВНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ЭЛАСТИЧНЫХ СИСТЕМ
ПОДВЕСКИ ПРОВОДОВ
Для выяснения преимуществ и недостатков различных си-
стем подвески целесообразно сравнить их между .собой, с точки
зрения температурных изменений напряжения в проводах и эла-
стичности.
Сравним четыре системы подвески:
1) подвеска продольно-цепная с эластичными опорными
струнами (гамма-струнами) (при пролете 50 м с контактным
проводом сечением 85 jujh2) ;
2) подвеска продольно-цепная со струнами только в середи-
не пролета (при пролете 35 м с контактным проводом сечением
85 мм2);
3) подвеска с зигзагообразным расположением контактного
провода и наклонными струнами, применяемая в Москве (при
пролете 40 м с контактным проводом сечением 85 мм2);
4) подвеска с зигзагообразным расположением контактно-
го провода на наклонных струнах, применяемая в Будапеште
(при пролете 30 м с контактным проводом сечением 100 мм2).
На рис. 96—98 цифры показывают принадлежность кривой
к системе подвески в соответствии с этой классификацией.
Из рассмотрения кривых, изображенных на рис. 96, видно,
что зигзагообразная подвеска 3 наиболее эффективна в отно-
шении величин напряжений, в пределах которых работает
провод во всем интервале годичных температур.
Кривые 1з (зимний) и 1л (летний) показывают изменение
натяжения в контактном проводе подвески (с гамма-струнами)
в обоих режимах регулировки — летнем и зимнем. При этом за-
метен более крутой подъем этих кривых по сравнению со все-
ми остальными кривыми графика. Это убедительно доказывает,
что провод в этой подвеске следует обязательно регулировать
по сезонам. Если осенью его не распускать, то при понижении
температуры до —35°С напряжение в проводе может вырасти
до 20 кГ/мм2. Такое напряжение опасно и может быть причиной
15 Зак. 1005
213
Рис. 96. Кривые изменений натяжений и стрел провеса в зависимости от
температуры
обрыва в сечениях с износом на 25% (предельный износ в экс-
плуатационных условиях).
Если допустить, что возможные ошибки в натяжении прово-
да при летнем режиме регулировки достигают 10—20%, то на- •
пряжение зимой без осеннего роспуска провода может вырасти
Рис. 98. График изменения эластич-
ности в зависимости от температуры
Рис. 97. График эластичности, пока-
зывающий зависимости перемещения
провода в эластичной точке подвеши-
вания от величины силы D (нажатия
токосъемника)
214
до 22—26 /сГ/лии2. Кроме того, если соблюдать нижний предел
напряжения 6 кГ/мм2 (кривая 1 л), то получается разрыв между
летним и зимним режимами регулировки натяжения проводов.
При соблюдении минимального напряжения (6 кГ1мм2). да-
же при самой тщательной сезонной регулировке, верхний пре-
дел напряжения в проводе (в период между сезонными регули-
ровками) неизбежно достигает 16 кГ1мм2. Ошибки же в регули-
ровке натяжения провода приводят к тому, что напряжение в
нем может оказаться порядка 18—20 кГ/мм2, г. е. значительно
выше допустимого.
Эти сравнения лишний раз подтверждают несостоятельность
сезонного регулирования натяжения проводов.
Кривая 2 свидетельствует о том, что в этой системе допуще-
но сравнительно большое напряжение в проводе при минималь-
ной температуре, но во всех остальных режимах он работает с
нормальным напряжением. Напряжение же при минимальной
температуре в этой подвеске все же ниже, чем случайные на-
пряжения в подвеске 1 в период температур, близких к нулю.
Повышенные напряжения возникают в подвеске 1 часто и про-
должительно. В подвеске же 2 режим минимальной температу-
ры бывает редко и непродолжительно.
Рассматривая кривую 4, видим, что такая подвеска рассчи-
тана для работы в мягком климате. Здесь применены сравни-
тельно очень низкие напряжения в проводах (2,7—9 кГ/лии2).
На рис. 97 представлены графики эластичности, в которых
кривые для тех же четырех конструкций подвески показывают
зависимость перемещения контактного провода вверх в точке
его подвешивания от действия различных по величине сил, при-
ложенных в этой точке. Кривые построены для средних темпе-
ратурных условий, присущих каждой из рассматриваемых кон-
струкций. Для подвесок 1, 2, 3 взята температура 0°, а для под-
вески 4 — плюс 10°С.
Подвески 3 и 4 обладают эластичностью с крутым фронтом
при величине нажатия токосъемника 10—16 кг. но все же эла-
стичность их меньше, чем у подвески 2.
Кривые на рис. 98 показывают изменение величины эластич-
ности в точке подвешивания провода в зависимости от измене-
ния температуры и натяжения в нем при постоянном нажатии
токосъемника (£>= 12 кГ).
Анализ кривых свидетельствует о сравнительном постоянгт-
ве эластичности подвески 3, чем она выгодно отличается от под-
вески 4.
Подвески с гамма-струнами и со струнами только в середи-
не пролета (кривые 1 и 2) при малых летних натяжениях прово-
дов обладают очень большой эластичностью , а в морозные дни
эластичность их уменьшается в несколько раз. Зигзагообразная
же подвеска (кривая 4), наоборот, теряет эластичность по мере
роста температуры, что является ее существенным недостатком.
15*
215
Подвеска с гамма-струнами (кривая /) имеет две ветви эла-
стичности соответственно: 1з — для зимнего рёжима регулиров-
ки провода и 1л — для летнего режима. Двойственность эла-
стичности этой подвески несколько затрудняет ее оценку.
Сравнивая эксплуатационные особенности подвесок, следует
отметцть, что при обрывах контактных проводов работа по вос-
становлению продольно-цепных подвесок несравненно легче и
прощеДчем в системах с зигзагообразным расположением про-
водов. В этом слабая сторона последних.
Итак, наиболее приемлемой к внедрению в городах со срав-
нительно мягким климатом может быть продольно-цепная под-
веска со струнами только в середине пролета, а в городах с рез-
ко континентальным климатом бесспорно следует применять
зигзагообразную подвеску московского типа. Обычные же под-
вески с сезонным регулированием для резко континентальных
климатических условий совершенно непригодны.
Глава тринадцатая
ВЛИЯНИЕ СИСТЕМЫ ПОДВЕСКИ
НА ДИНАМИЧЕСКИЕ АВАРИЙНЫЕ НАГРУЗКИ ОПОР
Определение действующих в различных системах подвески
контактных сетей аварийных нагрузок важно для расчета и .вы-
бора опор. Особенно это необходимо при использовании железо-
бетонных опор, более чувствительных к динамическим нагруз-
кам. Железобетонные опоры в настоящее время получили ши-
рокое распространение и почти полностью заменили металличе-
ские при строит ельстве новых линий.
Расчет этих опор производится по предельному состоянию
по следующей схеме:
nN < f (S a km),
(136)
где S — геометрическая характеристика сечения;
сг — нормативное сопротивление материала;
k — коэффициент однородности материала;
т — коэффициент условий работы;
п — коэффициент перегрузки;
N— нормативная нагрузка.
N = Рэ + Ра,
где Р9 — горизонтальная статическая длительная нагрузка;
Ра — кратковременная горизонтальная динамическая на-
грузка.
В этих формулах все значения могут быть определены на
основании опыта проектирования железобетонных строитель-
ных конструкций, за исключением значений п и Р&, специфич-
ных для опор контактной сети.
Коэффициент перегрузки п определен работами Научно-
исследовательского отдела УПТМ. Для всех типов железобе-
тонных опор контактной сети он равен 1,3.
217
Длительная статическая нагрузка Р9 устанавливается в со-
ответствии с типом опоры в 400, 600, 1200 и 1800 кГ.
Величина кратковременной динамической нагрузки остава-
лась до настоящего времени точно не установленной и для рас-
чета принималась ориентировочно от 0,5 до 1,0 Р9 в зависимо-
сти от типа опоры (для 4-го и 6-го типов Ра= Р9, для 9-го ти-
па Ра=^0,78Р9, для 12-го типа Ра=0,58Р9 и для 18-го типаРа,=
= 0,5 Р9). Поэтому представляет интерес определить величину^ и
характер динамической нагрузки, фактически действующей в
различных системах подвески контактных сетей.
Наибольшие динамические нагрузки на опоры возникают в
аварийных режимах, поэтому определение их производилось
при обрыве одного и двух контактных проводов, зацеплении то-
Рис. 99. Системы подвесок контактных сетей (Д — место уста-
новки стяжной муфты с проволочными датчиками сопротив-
ления; X —место обрыва))
косъемника за контактную сеть, ударе по несущему поперечно-
му тросу токосъемником троллейбуса, сошедшим с контактного
провода при максимальной скорости движения, а также при
обрыве продольных несущих тросов продольно-цепной под-
вески.
Испытанию были подвергнуты только те системы подвесок,
на которых можно было бы ожидать наибольших аварийных
нагрузок на опоры: простая подвеска проводов троллейбуса на
218
простых гибких поперечинах (рис. 99,а), простая подвеска
проводов троллейбуса на кривых держателях на полукольце
(рис. 99,6), простая эластичная подвеска проводов троллейбу-
са на простых поперечинах с наклонными струнами (/=400 мм)
с зигзагообразным расположением проводов (рис. 99,в), про-
дольно-цепная подвеска трамвая на простых поперечинах (рис.
99,г), простая подвеска проводов троллейбуса на цепных гибких
поперечинах (рис. 99,6) и продольно-цепная эластичная подвес-
ка на кронштейнах со струнами, расположенными в пролете
между опорами (рис. 99,е).
Испытания проводились в наиболее неблагоприятных усло-
виях; перед испытаниями тяжение контактных проводов уста-
навливалось соответственно зимнему режиму работы.
Статическая длительная нагрузка определялась динамомет-
ром, а динамическая — методом тензометрирования. Динами-
ческая нагрузка фиксировалась на ленте осциллографа при по-
мощи проволочных датчиков сопротивления, наклеенных на
стандартные стяжные муфты и образующих в измерительной
схеме полумост. Стяжные муфты врезались в контактную сеть,
как указано на рис. 99.
Результаты испытаний сведены в табл. 17, из которой можно
сделать следующие заключения.
Наибольшие динамические нагрузки на опоры в аварийном
режиме возникают при продольно-цепной подвеске контактной
сети на кронштейнах при одновременном обрыве двух проводов
и двух несущих тросов. В этом случае динамическая нагрузка
на кронштейне составляет 1908 кГ и в растянутой зоне опоры
(типа УБ-4) образовывается волосяная трещина, не требую-
щая, однако, замены опоры. Обрыв двух контактных проводов
такой системы подвески вызывает значительную нагрузку несу-
щих тросов до 1836 кГ. Однако на опору это заметного влияния
не оказывает, поскольку возникшая нагрузка уравновешивается
по обе стороны крепления тросов к кронштейну.
У остальных подвесок контактной сети троллейбуса наи-
большие динамические воздействия на опоры возникают при од-
новременном обрыве двух контактных проводов. В этом слу-
чае коэффициент аварийной динамической нагрузки (отноше-
ние суммарной нагрузки к длительной статической) составляет
2,75. Обрыв одного контактного провода контактной сети трам-
вая вызывает значительно меньшую динамическую нагрузку на
опоры и коэффициент аварийной перегрузки составляет 1,7—
2,5.
В эксплуатации имеют место повреждения контактной сети
в результате зацепления за нее токосъемника троллейбуса. В
этом случае величина динамической нагрузки, передаваемой на
опору, зависит от прочности несущего троса.
219
дяояжтэячгзо ж н ж н 0 я я ч w ’ОООКМ«ЯЛ’Т5*ОЖН О ГО ТЭ *О ГВ Q *0 "О Л о ьтэ g о = о о и s п fa fa s о о м яо223 oo^sssofa >с ст м и fa ж «г г> fa ж ±г о g w ® £ £ ч fa x’g jaxEfaw’g гв гв 2 го Е л 2 2яЕ 5хЙ»ям5 « S а 3 = S »- н iS£» ®-Л1£ з|опя2»§ =12| g«S| < тз 0 ч о Р £ из Р я 2х Р я wTTJsa^ofa fa К 2я о nO?wS®OfO0 »< У SO> S ® о > I 1 1 • 1 0 0 • 1 i । 0 0 i ?S 0 0 • 1/ \ «' Тип подвески
W *< Я 2 Я Я 2 Ж Ч Я Я Я Ж О^Ж Ч Oi2"OfadP>«H 00 я > ж > 2 0 S fa аэЯтэЯТЗ *0 Я5 Я5 2 *< *0 *О ОЖГОЛ>О5= £»0 ОКОО я fa ж х — Ждх0'^0 ш^^оох^’о^аох Ео ч — Я СТ Ss.,5Sb?O-.O О □ W о W -2х о о Q ° S ° Ж >-ч 03 за. я х ® X* * п> Sfa О)а я 2® ® я»'* 2 Р О’ > О> ® ж О Я S On Я Я о О\ ГВ М О О Я Ел Ч * 0 го )Д 0 о Ч ОК •ж ч s ® 0-0 ч 20 . я я^^2п0§тз ® я-о . « - - - ? а S Е СЛ® £ Ха й . н з я -о 8Я Е . ЕЕ 1 » * ® S а 8и “ 8^-8 ёБ о a-^xi “ а I * я - «S^S-g Е**о |8 s^g^s §»□ л5я®’в®«С^?2_яЯ р о ГО ГВ го О ‘ ЯЯдфОго* н о ’ о я ч • вёЗвёЗЗ - §•§?§§>• ?3-S?9? Аварийный режим i
-sj 03 О 03 03 00 О NO О> 4х 4Х О »*• СЛ 03 03 03 Статическая горизонтальная нагрузка на опору, приведенная к уровню крепле- ния поперечного несущего троса, в кГ
to аз 4^. оз аз ю аз о 4^ »— о а> — no to -ч Дополнительная горизонтальная динамиче- ская нагрузка на опору, приведенная к уровню крепления поперечного несущего троса, в кГ
о о -ч *4 аз о to го 4^ оо аз о о аз сл щ о Суммарная нагрузка на опору в аварийном режиме, приведенная к уровню крепления поперечного троса, в кГ
оо оо аз аз аз аз ’в- со — L- *н- — н- оо оо оо Высота приложения нагрузки к опоре в м
ю 03 — го ю го kl — — — ©Q0 СЛ сл Коэффициент аварийной динамической пе- регрузки
I 1 © 4^ 4^ 4й. 1 1 О О СО О О О О Номинальная нормативная статическая ч нагруз!а на опору в кГ v
Аварийные нагрузки на опору контактной сети
0
OK
fa
S
P
0
Продлжение табл. 17
Гип подвески Аварийный режим Статическая горизонтальная нагрузка на опору, приведенная к уровню крепления поперечного несущего троса, в кГ Дополнительная горизонтальная динамиче- ская нагрузка на опору, приведенная к уровню крепления поперечного несущего троса, в кГ Суммарная нагрузка на опору в аварийном режиме, приведенная к уровню крепления поперечного троса, в кГ Высота приложения нагрузки к опоре в м Коэффициент аварийной динамической пе- регрузки Номинальная нормативная статическая на- грузка на опор} в_кТ
Продольно* цепная , подве- ска проводов трамвая на про- стых поперечи- Обрыв продоль- ного несущего тро- са. Натяжение в проводе 700 кГ и тросе 500 кГ . . . 330 110 440 7,71 1,3 400
нах Простая под- веска проводов троллейбуса на цепных гибких а) Обрыв одного провода при натя- жении в проводе 1100 кГ 338 326 664 7,25 1,96 400
поперечинах б) Обрыв двух проводов при натя- жении в проводе 1100 кГ 338 458 796 7,25 2,35 400
Продольно- цепная эластич- ная подвеска проводов трол- лейбуса на а) Обрыв двух контактных прово- водов при натяже- нии в проводе 930 кГ В не- сущих тросах по 500 В двух несу- щих тросах 2236 400
кронштейнах со струнами, рас- положенными в пролете между опорами б) Обрыв допол- нительно двух не- сущих тросов при первоначальном натяжении по 500 кГ в каждом . То же В не- сущих тросах 1908 В не- сущих тросах 1908 6,89 — 400
Было также установлено влияние жесткости опоры на вели-
чину динамической нагрузки. С увеличением жесткости опоры
динамическая нагрузка возрастает. Особенно заметен рост
аварийных нагрузок при креплении несущих поперечин к сте-
нам зданий. Аварийные нагрузки растут с увеличением натя-
жения провода и свободной длины прямого участка контактной
сети, расположенного у места обрыва.
221
На рис. 100 приведены наиболее характерные осциллограм-
мы динамических усилий, возникающих в продольных несущих
тросах продольно-цепной эластичной подвески на кронштейнах,
со струнами, расположенными между опорами (см. рис. 99, в)
при обрыве контактных проводов и тросов. В табл. 18 приведе-
ны основные результаты обработки этих осциллограмм. Вот что
из нее'следует.
1. В случае обрыва двух контактных проводов максималь-
ная динамическая нагрузка в тросе может превышать имев-
Аварийные нагрузки в продольных
Аварийные режим Статическая длительная нагрузка до ава- рийного режима в кГ Максимальная дина- мическая нагрузка в кГ
контактный провод трос трос
правый | левый правый | левый правый | левый
Обрыв двух кон- тактных прово- дов; • 930 935 500 500 1336 900
Обрыв дополни- тельно двух не- сущих тросов । 1095 1070 1188 960
шуюся до этого статическую нагрузку в 2,7 раза, а суммарная
нагрузка в тросе превышает ее в 3,7 раза.
Длительная статическая нагрузка, установившаяся в тросах
после аварии, меньше суммарной динамической (максималь-
ной) нагрузки в 1,3—1,65 раза, но больше длительной стати-
ческой, имевшейся до аварии, в 2 раза.
Указанные нагрузки практически на опору не действуют.
2. Если произошел обрыв двух контактных проводов и двух
несущих тросов, расположенных с одной стороны кронштейна,
то нагрузка в тросах, оставшихся целыми, по другую сторону
кронштейна меньше по сравнению с предыдущим случаем и со-
ставляет не более 2,4 от статической, имевшейся до аварии.
Установившаяся нагрузка после аварии меньше предшествовав-
шей аварии до 3,4 раза.
222
При этом характере аварии на опору действует значитель-
ная изгибающая нагрузка, направленная вдоль контактной се-
ти, равная сумме максимальных, одновременно действующих
динамических нагрузок в обоих тросах, оставшихся неповреж-
денными (1908 яГ).
Таким образом, можно сделать следующие выводы.
1. Применение поперечных подвесок контактных сетей трол-
лейбусов, при которых наиболее вероятно зацепление токосъем-
ника за сеть, нежелательно, так как аварийные нагрузки мак-
несущих тросах
Таблица 18
Максимальная одно* временно действую- щая в обоих тросах динамическая нагруз- ка в кГ Суммарная кратковре- менная максимальная нагрузка в кГ Статическая длитель- ная нагрузка, устано- вившаяся после ава- рийного режима, в кГ Максимальная динамическая на- грузка на кронштейн в кГ
трос трос трос
правый | левый правый | левый правый | левый
1336 870 1836 1400 1095 1070 —
1188 720 — — 148 300 1908
симальные из числа возможных и определяются прочностью не-
сущего троса (разрушающая нагрузка от 1900 до 4000 кГ).
2. Динамические нагрузки на опоры носят колебательный ха-
рактер. Этот процесс длится от 3 до 5 сея с момента обрыва до
практически установившейся величины нагрузки на опору. Мак-
симальная динамическая нагрузка (в пределах 20% в обе сто-
роны от максимального амплитудного значения) действует на
опору в течение 0,02—0,22 сея. При расчете опор необходимо
учитывать величину и характер аварийных динамических на-*
грузок в зависимости от системы подвески контактной сети.
3. Аварийные нагрузки могут действовать на опору в на-
правлении вдоль линии, поэтому опоры должны иметь одинако-
вую прочность как в направлении, перпендикулярном оси ли-
нии, так и в параллельном.
223
2206,5 кГ
Нагрузка левого троса
Нагрузка правого троса
1336,5кГ
ё)
Нагрузка левого троса ' 0^-500*5701 нагрузка правого троса 950 к Г 720к Г Рнагр-0 Рнагр-0
^Р„агр=500*595-1095кГ 2Р„П,„-720^188 =1908кГ 2Рпагр =960+790=1750x7 ьагР
Рис. 100. Осциллограммы динамических нагрузок в тросах продольно-цепной эластичной подвески на крон-
штейнах со струнами, расположенными между опорами, при аварийных режимах
а — обрыв двух контактных проводов; б — обрыв (дополнительно к предыдущему) двух несущих тросов
Глава четырнадцатая
СПЕЦИАЛЬНЫЕ ЧАСТИ КОНТАКТНОЙ СЕТИ
1. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ СПЕЦЧАСТЕЙ
Особое место в вопросах токосъема троллейбуса занимают
спецчасти контактной сети. От их качества в значительной ме-
ре зависит качество токосъема в целом.
В контактной сети троллейбуса применяются следующие
спецчасти: стрелки, устанавливаемые в местах слияния и раз-
ветвления линий, и пересечения — в местах скрещивания двух
линий электрического транспорта. По характеру конструкций и
условиям взаимодействия с токосъемником близки к спецчас-
тям секционные изоляторы, устанавливаемые в контактных про-
водах в местах электрического раздела питания, а также кри-
вые держатели, при помощи которых сглаживаются углы пово-
рота траектории токоприемников на кривых участках сети.
Качество токосъема на спецчастях зависит от особенностей
их устройства, обтекаемости форм ходовых элементов спецча-
стей, износостойкости, прочности и изоляционных свойств приме-
няемых материалов, а также от принципа прохождения контакт-
ной головкой центров встречи, т. е. тех мест на спецчастях, где
осуществляется непосредственное пересечение, слияние или раз-
ветвление двух направлений следования токоприемников. Токо-
съем зависит и от конструктивных особенностей и размеров то-
косъемников, в частности от их массы, от формы и размеров
удерживающих реборд головки токоприемника, глубины и спо-
соба посадки ходовых элементов спецчасти между ребордами.
Для надежного токосъема спецчасти должны отвечать так-
же условиям, определяемым конструктивными особенностями
контактной сети.
Одно из таких условий заключается в необходимости элек-
трической изоляции между проводами различной полярности,
а в ряде случаев и между проводами одноименной полярности
двух встречающихся линий. Это обусловлено тем, что во многих
троллейбусных хозяйствах принята схема независимого пита-
225
ния проводов каждого городского проезда. Пересекающиеся
линии получают при этом электрическое питание, как правило,
от различных линейных кабелей, а часто и от различных тяго-
вых подстанций. На стрелках сходящиеся провода каждой поляр-
ности питаются, как правило, от общего для них линейнего ка-
беля, поэтому устройство электрической изоляции на стрелках
проще и легче, чем на пересечениях.
Вторюе, но менее важное условие — необходимость транзи-
та электрического тока через спецчасти. С этой целью изолиро-
ванные участки их шунтируются электрическими перемычками.
Пересечение двух направлений городского транспорта осуще-
ствляется под самыми различными углами.
Третье условие заключается в необходимости либо приме-
нять различные конструкции для определенных углов пересече-
ния сетей (при этом количество потребных типоразмеров кон-
струкций бывает велико), либо устраивать универсальные
конструкции, способные работать при различных углах пересе-
кающихся линий.
Четвертое условие состоит в том, чтобы обеспечить возмож-
ность передвигания спецчастей вдоль проводов, в которых они
смонтированы.
При конструировании спецчастей возможны три варианта
крепления их с контактными проводами.
1. Все контактные провода обоих направлений электрическо-
го транспорта разрезаются и жестко анкеруются на конструкции
спецчасти. Спецчасть при этом может быть выполнена сравни-
тельно просто. Однако такая конструкция не удобна для мон-
тажа и эксплуатации. При монтаже требуются весьма тщатель-
ная привязка спецчастей к проводам контактной сети, располо-
женным в нужном направлении, а также установка одновре-
менно по крайней мере четырех натяжных приспособлений
(полиспастов или натяжных муфт) для одновременной разрез-
ки и заделки концов проводов на спецчасти.
Если при эксплуатации такой конструкции возникла нерав-
номерность натяжения проводов с разных ее сторон, необходимо
вновь установить натяжные приспособления и на длительное
время обесточить провода для передвижения спецчасти.
2. Контактные провода одного из направлений электриче-
ского транспорта пропускаются сквозь конструкцию спецчасти
без разрезания, а провода другого направления разрезаются и
анкеруются на конструкции. Такое крепление широко приме-
няется во многих хозяйствах. Не осложняя чрезмерно монтажа
и эксплуатации, оно позволяет создавать надежные конструк-
ции спецчастей со сравнительно хорошей проходимостью голо-
вок токоприемников. При этом конструкции спецчастей долж-
ны воспринимать силы натяжения контактных проводов, заан-
керованных на них. Это легко осуществимо, так как каждая
спецчасть, кроме ходовых элементов и центра встречи, обяза-
226
тельно содержит в себе жесткие изоляционные брусы, служа-
щие в то же время основными хребтовыми балками конструк-
ции. Для сохранения прямолинейности движения токоприемни-
ка по ходовым элементам и центрам встречи тело бруса смеща-
ют несколько вверх от контактной поверхности. Поэтому изо-
лированный брус кроме растягивающих усилий испытывает
еще значительный изгибающий момент от эксцентричной на-
грузки силами натяжения контактных проводов, прикрепленных
к его концам.
Спецчасти получаются надежные, сравнительно хорошо ’про-
ходимые, хотя несколько излишне массивные.
3. Все провода обоих направлений электрического транс-
порта пропускаются сквозь конструкцию спецчасти без разре-
резания их. В этом случае монтаж конструкции облегчается, а
в эксплуатации всякие неравномерности натяжения проводов
не оказывают заметного влияния на состояние спецчасти и лег-
ко могут быть устранены без установки под ней каких-либо на-
тяжных приспособлений и без обесточения сети.
Конструктивные сложности этого вида спецчастей заключа-
ются в необходимости отжатия вниз ходовых элементов и цент-
ров встречи спецчасти относительно натянутых проводов, про
ходящих без разрезания, и одновременно в обеспечении плав
ности и прямолинейности тра-
ектории движения токосъем-
ника и в трудности электриче-
ской изоляции проводов раз-
ных полярностей.
Достоинство этого решения
состоит в том, что спецчасти
могут быть выполнены ажур-
но и иметь минимальный вес.
Это доказал опыт эксплуата-
Рис. 1101. Центр встречи на пересе-
чении при проходе его скольжением
угольной вставкой
ции таких спецчастей в Буда-
пеште, Киеве и других горо-
дах.
Ниже описываются прин-
ципы прохождения токосъемника по центрам встречи на
спецчастях, распространенные в нашей и зарубежной практике.
Конструкции, в которых токосъемник прохо-
дит по всем элементам центра встречи сколь-
жением контактной вставкой. В этом случае каждый
центр встречи на пересечении двух троллейбусных линий вы-
полняется по системе, представленной на рис. 101, где видно,
что ходовые элементы пересекающихся направлений обрывают-
ся непосредственно у центра встречи. Величина разрыва в кон-
тактной поверхности ходовых элементов одного направления
определяется поперечным размером головки токосъемника. Она
227
должна быть такой, чтобы головка, идущая по пересекающе-
му направлению, свободно проходила через разрыв. В самом
центре встречи, для создания опоры и координации направле-
ния следования головки токосъемника, размещается особый
упор в виде конуса или пирамиды со скругленной вершиной
(центровой штырь).
Условия прохождения по такому центру встречи во многом
зависят/ от габаритов применяемой головки. Большое значение
имеет соотношение между длиной скользящего контактирующе-
го элемента (вставки) и шириной головки в той ее части, кото-
рая при проходе центра встречи размещается в разрыве ходо-
вых элементов. Чем шире эта часть головки, тем больший раз-
рыв приходится делать в контактной поверхности ходовых эле-
ментов у центра встречи. Чтобы головка не могла опрокинуть-
ся и заклиниться в разрыве между ходовым элементом и цент-
ровым упором, расстояние между центровым упором и краем
контактной поверхности ходовых элементов должно быть обяза-
тельно менее половины длины контактной вставки токосъемной
головки (при условии расположения горизонтальной оси вра-
щения головки посередине длины контактной вставки). Это же
требование нужно соблюдать и для предотвращения случайного
разворота головки в тот момент, когда она находится на цент-
ровом упоре, иначе возможны удары реборд токосъемника о
встречные торцы ходовых элементов и сход головки со спецча-
сти. Целесообразно верхнюю часть ходовых элементов и цент-
рового упора делать шире нижней (контактной) с тем, чтобы
эта уширенная часть с небольшими зазорами вписывалась
между ребордами головки токосъемника и фиксировала на-
правление ее движения.
Таким образом, необходимо соблюдать определенные соот-
ношения между длиной токосъемной контактной вставки, дли-
ной реборд и шириной головки токосъемника.
Следует иметь в виду, что описанный принцип прохождения
головки через центр встречи находится в резком противоречии
с требованиями, предъявляемыми к прохождению токосъемника
под точками подвешивания сети в местах горизонтальных изло-
мов ее, т. е. на поворотах, где узкая и длинная форма ручья
головки плохо вписывается на проводе с зажимом и может вы-
зывать удары и сходы токосъемника с сети. Однако этот прин-
цип прохождения головкой токосъемника центра встречи наи-
более перспективен.
Конструкции, в которых головка токосъем-
ника проходит по центру встречи верхними гра-
нями реборд, которые скользят по горизонтальной опорной
поверхности центра встречи, а угольно-графитная контактная
вставка проходит ниже торцов ходовых элементов и центрово-
го упора (рис. 102).
228
При этом ходовым элементам на подходе к зоне разрыва в
центре встречи должен быть придан более широкий профиль,
чем за разрывом центра встречи. Центровой упор должен иметь
профиль, средний по ширине по сравнению с граничащими с
ним торцами ходовых элемен-
тов.
Такое направленное чередо-
вание профилей ходовых эле-
ментов в центре встречи
(рис. 103) предотвращает ло-
бовые удары реборд головки
токосъемника и торцов ходо-
вых элементов у центра встре-
чи. Это обеспечивается и при
неправильном следовании го-
ловки токосъемника, когда ее
продольная ось развернута под
некоторым углом в плане от-
Рис. 102. Центр встречи на пересече-
нии при проходе его скольжением
верхними гранями реборд токосъем-
ника
носительно направления движения.
Целесообразно осуществлять определенные соотношен ня
между высотой ходовых элементов у центра встречи и высотой
реборд (рис. 104). Это предохраняет контактные вставки <тг
Рис. 103. Направленное чередование шири-
ны ходовых элементов из центра встречи
на пересечении и размещение в плане ре-
борд головки токосъемника
повреждений и дает воз-
можность сделать высоту
ходовых элементов наи-
большей для заглублен-
ной посадки обоймы (в
целях предотвращения
сходов токосъемника со
спецчасти).
Этот принцип прохож-
дения центра встречи ши-
роко применяется из-за
сравнительной простоты
его осуществления и хо-
рошей устойчивости токо-
съемника при скорости до
15—25 км/ч (в зависимо-
сти от качества конструк-
ции и дорожного покрьь
тия). Последнее обстоя-
тельство является отри-
цательной особенностью
этого принципа. Введение
ограничения скорости необходимо, так как при проходе центра
встречи несколько искривляется траектория движения токо-
съемника в вертикальной плоскости, что связано с переходом
скольжения с контактных вставок на верхние грани реборд го-
229
ловки токоприемника. При этом ходовым элементам спецчасти
и ее опорным поверхностям, предназначенным для скольжения
реборд, необходимо придавать некоторые уклоны для того, что-
бы обеспечить плавный проход обоймы при различных степенях
износа угольно-графитных контактных вставок.
Для повышения допустимых скоростей движения под спец-
частямц целесообразно ограничить высоту изнашиваемой части
контактнрй вставки.
В целях повышения надежности прохода токосъемников
троллейбуса по спецчастям в последнее время разработаны
Рис. 104. Соотношение высот ходовых
элементов в центре встречи пересечения
при различном износе контактной
вставки
такие спецчасти, в которых
головка токосъемника на
всем протяжении спецчасти
(а не только в центрах
встречи) скользит верхними
гранями по опорной плоско-
сти.
Новый принцип прохода
спецчастей позволил замет-
но спрямить траекторию го
ловки токосъемника, повы-
силась устойчивость прохо-
да по спецчасти, а также
уменьшились износы ходовых элементов спецчастей в центрах
встречи. Это позволило отказаться от применения съемных (за-
меняемых) ходовых элементов в центрах встречи и значительно
упростило их конструктивное оформление.
Двухлетний опыт эксплуатации экспериментальных пересе-
чений, построенных на новом принципе прохода, показал его за-
метные преимущества. В на-
стоящее время на троллей-
бусной сети Москвы нахо-
дятся в эксплуатации около
30 пересечений типа
МП-6-12Д (см. рис. 111).
Ходовые части и центры
встречи их выполнены в со-
ответствии с описанным но-
вым принципом прохода то-
косъемника. Этот новый
Принцип предложен И раз- Рис. 105. Центр встречи на пересечении
работай инж. В. Ф. Архи- с трапецеидальными профилями ходовых
ПОВЫМ. элементов
В процессе развития токо-
съема троллейбуса применялась разновидность рассмотренного
принципа прохода центра встречи, где использовались ходовые
элементы трапецеидального профиля (рис. 105). Такой способ в
настоящее время не мож^т быть рекомендован, так как при этом
230
токосъемник удерживается от сходов только незначительными по
высоте, сильно наклоненными верхними частями реборд. Вслед-
ствие этого требуется значительное снижение скорости прохода
под спецчастью при одновременном ограничении отклонения
троллейбуса в сторону.
Значительно праще конструкции центров встречи на пере-
сечениях троллейбусной линии с трамвайной (при дуговом
токосъемнике трамвая). Здесь не требуется, как правило, ни-
ка-ких разрывов в ходовых элементах троллейбусного токосъ-
емника на спецчасти. Однако необходимо принимать меры для
предотвращения ударов боковых частей трамвайного токосъем-
ника о провода или ходовые элементы, расположенные в на-
правлении движения троллейбуса.
2. КОНСТРУКЦИИ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ
ТРОЛЛЕЙБУСА И ТРАМВАЯ
Существует много решений центров встречи и других уз-
лов пересечений проводов троллейбуса с проводом трамвая.
Их можно классифицировать в зависимости от способа
прохождения токосъемника троллейбуса по пересечению:
а) конструкции, в которых токосъемники троллейбуса про-
ходят непосредственно по своим контактным проводам, скреп-
ленным с костяком пересечения и пропускаемым между эле-
ментами для прохода токосъемников трамвая. В этом случае
токосъемники троллейбуса движутся по контактным проводам
без перехода, в пределах спецчасти, на какие-либо ходовые
элементы;
б) конструкции, в которых токосъемники троллейбуса, в
пределах пересечения, проходят по специальным ходовым эле-
ментам.
Большое количество разнообразных решений конструкций
пересечений по принципу построения ходовых элементов для
прохода токосъемников трамвая можно свести к нескольким
характерным группам.
Наборные пересечения с параллельными проводами. Кон-
струкция этого типа пересечений — одного из наиболее ранних
и малосовершенных — была собрана из типовых деталей ар-
матуры контактной сети и отрезков контактных проводов.
Токосъемники троллейбуса в наборных пересечениях про-
ходили непосредственно по контактным проводам, укреплен-
ным на спецчасти между размещенными несколько ниже ходо-
выми элементами трамвая. Этот тип пересечений в некоторых
городах используется при небольшой интенсивности движения.
В некоторых хозяйствах Советского Союза применяется кон-
струкция пересечения трамвайных проводов с троллейбусными,
231
Рис. 106. Пересечение троллейбусной ли-
нии с трамвайной (конструкция инж.
К. К. Стыренко)
1 — трамвайный провод; 2 — троллейбусный
ровод; 3 — накладной контактный провод; 4—
изоляционный брусок
предложенная инж. К. К. Стыренко (рис. 106). Проход трол-
лейбусных токосъемников осуществляется непосредственно по
проводам 2, которые проходят через пересечение без разрезки,
по полозьям, образованным накладными контактными провода-
ми 3, расположенными ниже троллейбусных проводов на
100 мм: ]
Троллейбусные и накладные трамвайные провода прикрепле-
ны к трём дубовым брускам 4. Основной трамвайный провод 1
про ходит н еп осредственн о
над дубовыми брусками 4 и
крепится к ним плашками.
В Ленинграде для пере-
сечений сети под углом от
80 др 90° получила распро-
странение конструкция си-
стемы Я. А. Рейфера, пред-
ставляющая собой располо-
женный вдоль трамвайного
провода изоляционный брус
с прикрепленными к нему
тремя изоляционными встав-
ками (дельта - древесина).
Проемы, образуемые изоля-
ционными вставками, рас-
считаны на беспрепятствен-
ный проход головки токосъ-
емника троллейбуса; трам-
вайный токосъемник минует
проемы по инерции. Пересе-
чение несложно по конструк-
ции, удобно в монтаже. Од-
нако рабочая поверхность
изоляционных вставок изна-
шивается относительно бы-
стро.
Клапанные пересечения
с применением подвижных,
шарнирно закрепленных
элементов, называемых кла-
панами. Эти элементы служили для механического укрытия про-
водов троллейбуса и создавали ходовую поверхность для прохо-
да токосъемников трамвая. Клапан приводился в движение са-
мим токосъемником и образовывал как бы временный мост. Пос-
ле прохождения токосъемника трамвая клапан сам возвращал-
ся в исходное положение и открывал путь для токосъемника
троллейбуса.
Вследствие частых повреждений клапанов от ударов токо-
съемников и нарушения их работы при гололеде, а также разру-
232
шений изоляционного хребтового бруса клапанные пересечения
в настоящее время не применяются.
Трамплинные пересечения. На подходах токосъемника трам-
вая к месту непосредственной встречи с проводами троллейбу-
са на ходовой поверхности устраивался трамплин. При помощи
трамплина токосъемник трамвая на ходу отбрасывался вниз и,
пролетев под проводами троллейбуса, вновь соединялся со сво-
им проводом. Эти конструкции способны работать при очень
небольшой интенсивности движения, так как они быстро изна-
шиваются под ударами токосъемника трамвая.
Лодочные пересечения. В них для прохода токосъемников
троллейбуса применялись ходовые элементы из металла. Эти
ходовые элементы, называвшиеся лодочными, имели сечение в
виде трапеции с меньшим основанием внизу.
Для прохода токосъемника трамвая служил деревянный
хребтовый брус, обеспечивавший одновременно изоляцию меж-
ду проводами различной полярности. Эти пересечения были
универсальными, так как могли быть установлены при различ-
ных углах пересекающихся линий.
Лодочные пересечения долгое время использовались повсе*
местно. Но так как движение токосъемников по контактным
проводам в пределах пересечения более рационально для трол-
лейбуса, лодочные пересечения были заменены более совершен-
ными конструкциями.
Современные пересечения, применяемые в Москве. Вначале
они назывались трубчатыми, безлодочными (в противополож-
ность лодочным). Они имеют более совершенную, однако далеко
еще не идеальную конструкцию (рис. 107).
Для прохождения токосъемников трамвая в них устроена
ходовая поверхность из системы изоляционных брусков (усов
и полозов), скрепленных с контактными проводами троллей-
буса. Скрепление выполнено так, что бруски не препятствуют
проходу токосъемников троллейбуса непосредственно по своим
проводам в пределах пересечения. Эта конструкция обеспечи-
вает токосъем несравненно лучше, чем другие.
3. КОНСТРУКЦИИ ПЕРЕСЕЧЕНИЯ ДВУХ ЛИНИЙ ТРОЛЛЕЙБУСА
Пересечение типа МП-V. В настоящее время на контактных
сетях широко применяется конструкция пересечения двух ли-
ний троллейбуса московского типа МП-V (рис. 108).
Принцип прохождения центра встречи на этом пересечении
следующий: самый центр головка токосъемника проходит
скольжением верхними гранями реборд по горизонтальной пло-
щадке спецчасти, по остальным участкам ходовых элементов
головка токосъемника скользит своей угольной контактной
вставкой так же, как и по проводу.
16 Зак. 1005
233
Направление движения трамвая
Рис. 107. Конструкция пересечения троллейбусной линии с трамвайной (московского типа)
а — пересечение для углов встречи от 40 до 70°; б — то же, схема; в — схема пересечения для углов встречи про-
водов от 75 до 85°; г — схема пересечения для углов стрелы проводов 90е; 1 — изоляционный брус; 2 — изоляционный
ходовой элемент УС; 3 — изоляционный ходовой элемент — полоз; 4 — кронштейн
Направление движений
троллейбуса
------------168И5----------------
Направление движения троллейбуса
Рис. 108. Конструкция пересечения двух троллейбусных линий типа МП-V
/ — изоляционный брус: 2 — концевой зажим; 3 — сменный подгорающий элемент; 4 — сменный изоляционный кодовой эле
мент; 5 — изоляционный брус; 6 — ходовая коццецая часть; 7 — первый по ходу ходовой элемент; 8 — второй по ходу хо-
довой элемент
Ходовым элементам на подходе к центру встречи и на вы-
ходе с него приданы профили различных очертаний с посте-
пенным сужением их сечений по ходу через центр встречи. На
подходе к центру встречи профиль ходового элемента шире и
выше, чем на выходе из него. Конструктивная особенность (в
плане) пересечения МП-V была представлена на рис. 103, со-
отношение, высот ходовых элементов в центре встречи пересе-
чения Mll-V — на рис. 104. В результате такого соотношения
угольно-графитная контактная вставка предохраняется от раз-
рушений в центре встречи.
В таком пересечении .обеспечена надежная изоляция всех
проводов обоих направлений пересекающихся линий.
Изоляционные брусы 1 (см. рис. 108), являющиеся хребто-
выми балками' пересечения и воспринимающие на себя натяже-
ние проводор, выполнены из бакелитовой трубы со стальным
стержнем внутри. Одновременно с несением механической на-
грузки стержень внутри трубы служит электрической перемыч-
кой для изолированного транзита тока через спецчасть.
Провода другого: направления проходят через конструкцию
пересечения без разрезания и закреплены на стальных брусах
неизолированно от них.’
Пересечение MFI-IV] Может быть установлено при любом раз-
мере угла встречи в пределах от 50 до 90° без какой-либо заме-
ны деталей. Оно легко разбирается на четыре отдельных бруса.
На концах изолированных брусов укреплены съемные зажимы
2 для анкеровки разрезаемых контактных проводов. На концах
неизолированных’ брусов устроены специальные обоймы 6 с на-
жимными клиньями для закрепления проводов, пропускаемых
через пересечение без ;разрезания.
Пересечения оборудуются сменными изоляционными ходо-
выми вставками 4, выполненными из дельта-древесины. На кон
цах изолированного бруса, перед выходом токосъемника на
изоляционную^ сменную вставку, закрепляется подгорающий
элемент <?,* который одновременно осуществляет механическое
крепление сменной вставки на пересечении.
Пересечение типд МП-6Д. В конструкции пересечения типа
МП-6Д провода однЬго из пересекающихся направлений пропу-
скаются через" пересечение без разрезания, а провода другого
направления разрезаются, и закрепляются на пересечении по-
средством концевых зажимов (рцс. 109 и ПО). Вдоль каждого
разрезаемого направления ^расположены по три изоляцйЬнные
секции (две; концевые 1 и 2 и одна средняя 5), скрепленные
между собой узлами; цен+рцв встреч. Каждая изоляционная сек-
ция имеет по два ходовых элемента и по три воздушных зазо-
ра. Оба ходовых элемента выполнены из латуни или алюминия
(немагнитный материал) с запрессованным контактным прово-
дом в качестве сменного ходового элемента.
286
Исправление движения
троллейбуса
Рис. НО. Пересечение МП-6Д (вид сбоку)
а -- конструкция неизолированного направления; б — конструкция изолированного направления;
/ — универсальная проходная часть; 2 — овальная трубка; 3 — центр встречи; 4 —
электрическая перемычка
Дугогасительные устройства сконструированы съемными и
устанавливаются или только на двух входных изоляционных
секциях пересечения при углах встречи проводов от 90 до 85°,
или на четырех изоляционных секциях при углах встречи про-
водов от 85 до 50°, а именно: на всех трех изоляционных сек-
циях одного провода, выдвинутых вперед по движению, и на
входной изоляционной секции другого провода. Количество и
расположение дугогасительных устройств на пересечении опре-
делено из условия перекрытия (4-) и (—) полярностей головка-
ми токосъемника с учетом смещения их по ходу друг относи-
тельно друга на 100 мм.
Неизолированное направление (неразрезные провода) вы-
полнено следующим образом. По концам пересечения укрепле-
ны универсальные проходные концевые части 4, которые сде-
ланы из овальной стальной трубки. Выходной конец концевой
части надевается непосредственно на хвостовик ходового эле-
мента центра встречи и крепится винтами с потайной головкой.
На входном конце трубки установлен зажим для провода, ко-
торый одновременно служит для фиксации трубки.
Вход провода в концевую часть осуществлен с очень неболь-
шим уклоном, так что головка токосъемника постепенно пере-
ходит с провода на овальную трубку. Далее провод пропускает-
ся над трубкой, через центры встреч, а на выходе с пересече-
ния снова уходит в универсальную проходную концевую часть.
Ходовые элементы центров встреч выполнены литыми из стали.
Пересечение типа МП-6Д может быть установлено при лю-
бом размере углов встречи пересекающихся линий в пределах
от 90 до 50°, что достигается благодаря шарнирному исполне-
нию центров встречи. Профили ходовых элементов пересечения
выполнены с учетом их работы во взаимодействии с головкой
токоприемника ГТ-13А (завода «Динамо»), а также с головкой
конструкции Земскова.
Транзит тока по неизолированному направлению осущест-
вляется по контактному проводу, который в этом направлении
остается неразрезанным, а по изолированному направлению —
посредством специальных электрических перемычек из провода
ПС-120. Однако следует отметить, что транзит тока по изолиро-
ванному направлению при помощи таких перемычек несколько
снижает общую электрическую надежность пересечения по срав-
нению с пересечением МП-V.
Пересечение типа МП-6-12Д. Это пересечение имеет следую-
щие конструктивные особенности:
1) средняя часть выполняется электрически изолированной
(от всех подходящих к пересечению контактных проводов). В
качестве изоляционных промежутков использованы обычные
секционные изоляторы СИ-6ДА и СИ-6МА;
239
2) провода обоих направлений не пропускаются через пере-
сечение, а разрезаются *и крепятся к секционным изоляторам в
концевых зажимах;
3) транзит тока через секционные изоляторы и среднюю часть
пересечения осуществляется при помощи четырех электриче-
ских перемычек, выполненных из контактного провода сечени-
ем 85 мщ2 и заключенных в изоляционные резиновые трубки;
4) прйменены ходовые элементы упрощенной формы (см.
стр. 230).
Средняя часть пересечения (рис. 111 и 112) состоит из двух
неразборных брусьев и двух разборных. Каждый разборный
брус имеет три полоза. Все четыре бруса сочленяются при по-
мощи шарнирных кронштейнов. Благодаря шарнирному со-
единению брусьев пересечение может устанавливаться на углы
встречи двух линий от 50 до 90°.
Конструкция брусьев обоих направлений разработана с уче-
том действия растягивающих усилий от натяжения контактных
проводов, а также действия изгибающего момента, который
возникает в связи с тем, что центры тяжести сечений контакт-
ного провода и брусьев пересечения не совпадают.
Каждое пересечение для линейных условий работы комп-
лектуется из двух секционных изоляторов с дугогашением и
шести изоляторов без дугогашения. Секционные изоляторы с
дугогашением всегда устанавливаются первыми по ходу дви-
жения.
Несколько измененная конструкция — пересечение
МП-6-12Д1 — предназначено для работы в троллейбусных пар-
ках и других местах, где возможно движение троллейбусов как
в прямом, так и в обратном направлении. Это пересечение от-
личается от пересечения МП-6-12Д тем, что комплектуется из
четырех изоляторов с дугогашением и четырех изоляторов без
дугогашения.
Пересечение МП-6-12Д является универсальным и может
быть использовано в троллейбусной сети, имеющей напряже-
ние как 600, так и 1200 в.
Авторы пересечения с нейтральной средней частью —
М. Г. Трегубенко, А. С. Афанасьев, Е. В. Корнилов и др. Кон-
структивная разработка пересечения выполнена инж. В. Ф. Ар-
хиповым в проектной конторе Мосгортранспроект.
Пересечение, применяемое в Будапеште. Пересечения кон-
тактных проводов троллейбуса, имеющие легкую ажурную кон-
струкцию (рис. 113), построены по принципу неразрезаемости
контактных проводов и на углах, близких к 90°, приспособле-
ны для прохода центра встречи скольжением угольной встав-
кой. Легкость конструкции обеспечивается за счет отсутствия
жестких хребтовых брусов.
240
Зак. 1005
1 — неразборный брус; 2 — разборный брус; 3 —
секционный изолятор с дугогашенпем; 4 — сек
ционпый изолятор без дугогашения
Направление движения
Направление движения
Рис. 112. Пересечение МП-6-12Д (вид сбоку)
Каждый слой ленты укладывается
Рис. 113. Пересечение проводов двух ли-
ний троллейбуса, применяемое в Будапеште
1 — литая крестовина; 2 — контактный провод;
3 — овальная трубка; 4 — изоляционная вставка;
5 — изоляционная обмотка
Четыре одинаковых литых бронзовых центра встречи свя-
зываются между собой легкими ходовыми элементами, прово-
да же проходят поверх этих литых центров встречи. Чтобы изо-
лировать провода, один из них обертывается в несколько слоев
изоляционной лентой 4 (рис. 114) и резиновым шлангом 3
(без содержания ткани),
на обворачиваемую по-
верхность после предва-
рительного покрытия ее
изоляционным лаком.
Изоляционный шнур 2
закладывается в боковые
выемки провода 1 также
на покрытую лаком по-
верхность провода.
Слои ленты укладыва-
ются с различным на-
правлением навивки. В
эксплуатации каждые
три месяца поверхность
изоляционной трубки по-
крывают изоляционным
лаком с тем, чтобы пре-
дупредить попадание вла-
ги в толщу изоляции.
Литые крестовины
центров встречи (рис. 115)
выполнены для различных
углов встречи провода с
интервалом около 5°.
В качестве ходовых
шин неизолированного
направления в этом пе-
ресечении использованы
медные трубки овально-
го профиля высотой
24 мм, шириной 18 мм и толщиной стенки 2,5 мм.
Концы труб сопрягаются с контактным проводом при помо-
щи проходных зажимов, каждый из которых состоит из двух
разъемных щек толщиной 2,5 мм. С одного конца щек прива-
рены бронзовые зажимы с фасками для крепления головки
контактного провода, а с другого конца — стальные наконеч-
ники для соединения с овальной трубкой. Нижние кромки щек
немного загнуты внутрь и постепенно, на длине около 300 мм,
спилены на нет по направлению к бронзовому зажиму. При
монтаже бронзовый зажим крепится к головке контактного
провода тремя утопленными винтами с цилиндрическими го-
ловками. Контактный провод от места крепления в зажиме по-
степенно входит через клиновую щель в U-образный желоб, об-
* 3
Рис. 114. Устройство изоляции вокруг про-
вода в пересечении (Будапешт)
17*
243
разованный разъемными щеками проходного зажима. Оваль-
ная труба надевается на овальный выступ, образованный по-
ловинками стального наконечника, и крепится на нем путем
вдавливания стенок трубы в три конусных углубления, высвер-
ленные на наконечнике. В верхней
части разъемных щек имеются на-
жимные болты, предназначенные
для прижатия контактного провода
внутри желоба и скрепления щек
между собой. Нижние плоскости
овальной трубы । и щек проходно-
го зажима расположены на одной
Рис. 115. Литая бронзовая
крестовина — центр встречи пе-
ресечения (Будапешт)
прямой. Такое устройство проход-
ного зажима обеспечивает плавный
переход контактной головки токо-
съемника с провода на спецчасть и
обратно.
Аналогично этой конструкции
устроено в Будапеште пересечение
троллейбусных проводов с трамвай-
ным контактным проводом
(рис. 116).
Рис. 1116. Пересечение проводов трамвая и троллей-
буса (вид на подвеску пересечения в Будапеште)
/ — контактный провод; 2 — овальная трубка; 3 — изоля-
ционная вставка; 4— литая крестовина; 5 — поперечный
трос; 6 — изоляционная обмотка
4. СЕКЦИОННЫЙ ИЗОЛЯТОР ТРОЛЛЕЙБУСНОЙ СЕТИ
С ДУГОГАШЕНИЕМ ТИПА СИ-6Д
Секционный изолятор троллейбусной сети с дугогашением
выполнен с металлическими ходовыми элементами, образующи-
?44
ми воздушные зазоры, и принудительным электромагнитным
гашением электрической дуги, возникающей в изоляционных
воздушных зазорах (рис. 117). Ходовую линию образуют кон-
тактные провода, которые крепятся с двух концов секционного
изолятора концевыми зажимами с вертикальными болтами.
Первый и второй ходовые элементы выполнены из латуни или
алюминия и образуют три воздушных зазора длиной по 12—
16 мм. Первый ходовой элемент электрически соединен с бли-
жайшим контактным проводом через дугогасительную катуш-
ку 6. Второй ходовой элемент нейтрален; он отделен двумя воз-
душными зазорами от правой и левой частей изолятора, на-
ходящихся под тем или другим потенциалом.
Дугогасительная камера расположена над вторым по ходу
воздушным зазором.
Дугогасительное устройство работает следующим образом.
Когда головка токосъемника находится на первом по ходу
ходовом элементе, питание троллейбуса происходит через ка-
1ушку дугогасящей системы, которая создает в дугогаситель-
ной камере необходимый магнитный поток. При попадании го-
ловки токосъемника на второй ходовой элемент возникающая
во втором воздушном зазоре электрическая дуга выдувается
вверх магнитным потоком дугогасительной камеры и гасится.
Силовая часть изолятора выполнена в виде двух изоляцион-
ных брусов 1 из дельта-древесины, скрепленных с двух сто-
рон дугообразными концевыми скобами. Оси изоляционных
брусьев расположены в одной плоскости с осью провода, бла-
годаря чему изоляционные брусья не подвергаются изгибу и
работают только на растяжение.
При необходимости замыкание изолятора осуществляется
отрезком контактного провода, для чего предусмотрены спе-
циальные латунные втулки с нажимными болтами.
5. СТРЕЛКИ
В местах разветвления контактной сети на два различных
направления, для перевода токосъемников троллейбуса на про-
вода одного из двух направлений, устанавливаются стрелки,
называемые автоматическими, хотя правильнее их было бы
называть управляемыми и противошерстными.
В местах слияния двух направлений следования в одно в
проводах контактной сети устанавливаются сходные стрелки,
которые правильнее было бы называть пошерстными.
Автоматические стрелки сети троллейбуса в соответствии с
их назначением снабжены механизмом, который переводит пе-
ро стрелки на то или иное заданное направление.
Конструкция сходных стрелок проще: нет механизма пере-
вода, их центр встречи устраивается так, что головка токосъем-
ника с любого из двух сходящихся направлений, двигаясь
245
Направление движения
Рис. 117. Конструкция секционного изолятора троллейбусной сети типа СИ-6Д
/ — силовой изоляционный брус; 2 — концевой зажим; 3 — первый по ходу ходовой металлический элемент; 4 — второй по хо-
ду ходовой металлический элемент; 5 — дугогасительная камера; б —катушка дугогасящей Ьистемы
вдоль центра встречи, попадает прямо на ходовой элемент
уходящего со стрелки провода.
Автоматическая стрелка типа МACM-II. В Москве и других
городах нашей страны применяется автоматическая стрелка
проводов троллейбуса типа МАСМ-П (рис. 118).
Особенностью этой стрелки является ее центр встречи, ко-
торый представляет собой управляемую -перегородку 1, пово-
рачивающуюся в зависимости от направления следования токо-
съемника.
направление движении троллейбуса
Рис. 118. Конструкция управляемой стрелки типа МАСМ-П
/ — плита стрелки; 2 — управляемая перегородка-перо
Электромеханическая схема стрелки представлена на
рис. 119. Передвижная перегородка 3 (перо стрелки) постоян-
но удерживается пружиной 4 в положении для движения на-
право. Если водитель троллейбуса пройдет в зоне изолирован-
ного пускового контакта 1 стрелки, не включая тягового дви-
гателя, то положение пера не изменится и токосъемники прой-
дут направо. Если же водитель, при проходе зоны расположе-
ния сериесного контакта стрелки, включит тяговый двигатель
6, то установится ток через катушки 2 электромагнитов стрел-
ки, изолированные контакты, токосъемники и тяговый двига-
тель троллейбуса, вследствие чего электромагниты стрелки
переведут перо для следования токосъемников налево. В этом
(переведенном) положении с помощью защелки перегородка 3
247
(перо) удерживается до момента ухода токосъемника из
центра встречи. Дальше токосъемники, двигаясь, нажимают
на педаль 5 и открывают защелку, удерживающую перегород-
ку; последняя при помощи пружины 4 возвращается в свое
исходное положение, давая возможность последующим токо-
съемникам двигаться направо.
Механизм перевода стрелки вместе с подвижной перегород-
кой (пером) представляет собой съемный узел, который может
быть леНсо заменен другим запасным механизмом без какого-
либо нарушения движения под стрелкой.
Рис. 119. Электромеханическая схема управляемой стрелки типа
МАСМ-П
/ — пусковой контакт; 2 — катушка электромагнита; 3 — передвижная пе-
регородка-перо; 4 — возвращающая пружина; 5 — возвращающая педаль;
6 — тяговый двигатель троллейбуса
Токосъемники проходят стрелки, скользя своей угольно-
графитной вставкой по ходовым элементам, только в центрах
встречи крестовины и стрелки обойма токосъемника опирается
ребордами на горизонтальную опорную плиту.
Модернизированная управляемая стрелка МАСМ-П. В про-
цессе длительной эксплуатации были рыявлены конструктив-
ные недостатки отдельных узлов стрелки МАСМ-П. Наиболь-
шее количество повреждений относится к механизму перевода
пера стрелки. Этот узел в основном и был подвергнут модер-
низации. Основные работы по совершенствованию этой стрелки
ведутся в Ереване и Москве.
В измененной стрелке (рис. 120) каждая плита разрезает-
ся на две части вдоль оси ходовых элементов. Обе половины
соединяются друг с другом при помощи пластин из древесно-
слоистого пластика таким образом, что между ними устанав-
ливается зазор в 8—10 мм. Сериесный (пусковой) контакт
248
укорачивается и соединяется с передней частью плиты, на ко-
торой и устанавливается механизм перевода пера.
Принцип работы модернизированной стрелки аналогичен
стрелке МАСМ-11. При проходе токосъемной головкой зоны
сериесного контакта с выключенным двигателем положение
пера стрелки не меняется и токосъемники идут направо. При
переходе этой зоны с включенным двигателем ток (более 45 а)
идет через катушки электромагнитов стрелки, которые пере-
водят перо стрелки для следования токосъемников налево.
Якорь электромагнита (а следовательно, и перо стрелки) удер-
Рис. 1120. Схема модернизированной стрелки МАСМ-П
7— сериесный (пусковой) контакт; 2 — катушка электромагнита; 3 — перевод-
ное перо (перегородка); 4 — возвратная пружина; 5 — тяговый двигателе
троллейбуса
живаются в таком положении за счет м. д. с. электромагнита.
Как только токосъемники пройдут воздушные зазоры на пли-
те, катушки электромагнитов (размагничиваются и перья под
воздействием возвратной пружины возвращаются в исходное
положение. Таким образом, в этой стрелке отсутствуют педаль
и защелка якоря электромагнита.
В целом конструкция стрелки упрощается и улучшается ее
эксплуатационная надежность. В Москве работают уже более
десяти модернизированных стрелок.
В Киеве применяется автоматическая стрелка с противо-
шерстным пером, обеспечивающим достаточно плавную кривиз-
ну траектории движения токосъемника через центр встречи.
По центру встречи этой стрелки токосъемник непрерывно
скользит своей контактной вставкой.
Общий вид центральной части этой стрелки представлен
на рис. 121. Токосъемник благодаря искривленной и выпук-
лой книзу форме пера 1 вынужден следовать в направлении
пера. Когда перо находится в отжатом положении, токосъем-
ник продолжает движение по ходовому элементу 2.
Это остроумное устройство центра встречи должно найти
широкое применение во вновь проектируемых стрелках.
249
Схема управления стрелками в Киеве идентична схеме
МАСМ-П, т. е. в ней использован ток тягового двигателя для
приведения в действие электромагнита в целях перевода пера
стрелки.
Характерной особенностью стрелок, применяемых в Буда-
пеште, является неразрезаемо.сть контактных проводов обоих
направлений, сходящихся к стрелке. Это обеспечивает неболь-
шой вес, Конструкций. Контактные провода так же, как на кон-
струкции пересечения, обвернуты изоляцией и проходят поверх
Рис. 121. Автоматическая
стрелка, применяемая в
Киеве
/ — перо; 2 — неподвижный хо?
довой элемент
станины стрелки. Электрическая схема идентична схеме модер-
низированной стрелки МАСМ-П.
Некоторые такие стрелки управляются дистанционно со
специального стрелочного поста; их электромагниты включа-
ются по воле стрелочника, нажимающего соответствующую
кнопку управления стрелкой. Для приведения в действие элект-
ромагнитов используется напряжение троллейбусной сети.
Сходные стрелки. Конструкции сходных или пошерстных
стрелок (рис. 122) значительно проще конструкции'управляе-
мых стрелок, так как не требуют применения подвижных ча-
стей.
При входе на центральную часть стрелки 1 с правого или
левого направлений токосъемная головка своими ребордами
скользит по горизонтальной плите в ручье, образованном на-
правляющими бортами стрелки, и попадает на сходный ходовой
элемент стрелки и далее на проходную концевую часть 2.
250
Направление движение троллейбуса
Рис. 122. Конструкция сходной стрелки типа МБС
1 - центральная часть — вид снизу; 2 — проходная концевая часть; 3 — ходовая шина
Высота ходовых элементов сходных стрелок постепенно
снижается к центру встречи, благодаря чему токосъемная го-
ловка плавно переходит со скольжения угольной вставкой на
скольжение ребордами и наоборот.
/1-/| ‘ Сходные ходовые эле-
менты у симметричных
стрелок московского ти-
па расположены под уг-
лом 20° друг к другу.
Крепление плиты к про-
водам осуществляется
так же, как и крепление
автоматической стрелки.
Конструкция крестовины
та же, что и у автомати-
ческой стрелки. Причем,
направление движения го-
ловки токосъемника по
ходовым элементам кре-
стовины одинаковое как
в комплектации с автома-
тической стрелкой, так и
со сходной стрелкой.
Сходные стрелки по
устройству стрелочного
узла похожи на автома-
тические, отсутствуют
лишь механизмы перево-
да пера.
6. КРИВЫЕ ДЕРЖАТЕЛИ
Следует еще остано-
виться на устройствах ук-
ладки проводов троллей-
буса на кривых участках
пути.
В Москве и ряде дру-
гих городов широко при-
меняется приспособление,
называемое кривым дер-
жателем. На рис. 123
Рис. 123. Кривой держатель типа КД-V
для углов поворота от 25 до 45е
1 — проходная концевая часть; 2 — шина ходо-
вая (бегунок) из полосовой стали; 3 — плита; 4 —
изолятор на 1700 кг
представлен кривой держатель типа КД-V.
На рис. 124 показана проходная концевая часть кривого
держателя КД-V (точно такая же проходная часть применена
в пересечениях МП-V и стрелки МАСМ-П). Она состоит из
обоймы, скрепленной с шиной, в которой контактный про-
вод, при помощи клина и нажимного болта, прочно зажимается
в концевой части.
252
Устройство этого узла обеспечивает прочное крепление
спецчасти к контактному проводу (при необходимости пропу-
ска последнего через спецчасти без разрезки) и достаточно плав-
ный переход головки токосъемника с провода на ходовые эле-
Рис. 124. Проходная концевая часть кривого держателя КД-V
менты спецчасти. Последнее
клин при помощи нажимного
вод вниз, образуется поверх-
ность для безударного
скольжения угольной кон-
тактной вставкой. Это реше-
ние проходной концевой ча-
сти значительно снизило
надломы и подбои контакт-
ных проводов в проходных
частях старого типа.
Однако требуется даль-
нейшая работа в области
совершенствования конце-
вых проходных спецчастей с
целью продления сроков эк-
сплуатации угольно-графит-
ных контактных вставок.
достигается тем, что нажимной
болта отжимает контактный про-
Рис. 125. План узла сети троллейбуса
с применением кривых держателей
типа КД-V
Простота устройства укладки контактных проводов на по-
воротах трассы троллейбуса при помощи кривых держателей
наглядно показана на рис. 125. Количество тросов, оттягиваю-
щих провод на повороте трассы, значительно меньше при кри-
вых держателях, чем без них.
Применение кривых держателей типа КД-V значительно
повысило эксплуатационные и монтажные качества сетей.
В кривом держателе КД-VI (рис. 126) для малых углов
изгиба проводов контактный провод, выходя из проходной
253
концевой части, закладывается в желоб, расположенный в сред-
ней части ходовой шины, а ходовая шина крепится болтом к
обычному жесткому подвесу сети троллейбуса. Длина жесткой
кривой для углов от 25 до 45° равна 2676 мм, а для углов от
10 до 20° — 1155 juju.
В последнее время на контактной сети троллейбуса вместо
кривых держателей КД-VI применяется конструкция, состоя-
Рис. 126. Кривой держатель типа КД-VI для углов поворота от 10 до 20°
/ — проходная концевая часть; 2 — ходовая шнна
Рис. 1127. Кривой держатель из спаренных троллейбусных подвести
/ — троллейбусный подвес двуплечий; 2 — пряжечный изолятор: 3 — троллейбусный под-
вес одноплечий; 4 — троллейбусный подвесной зажим; 5 — распорка
щая из спаренных троллейбусных подвесов и распорки
(рис. 127). Эта конструкция позволяет изгибать провод на угол
до 16°. Токосъемник проходит угольной контактной вставкой
по контактным проводам без перехода в пределах конструкции
на какие-либо ходовые элементы. Этим обеспечивается плав-
254
ный проход токосъемника, а следовательно, надежный токо-
съем.
В Москве применяют обратные фиксаторы (рис. 128), кото-
рые позволяют обходиться без лишних опор для оттяжки про-
водов тросами на небольших закруглениях трассы. Обратный
фиксатор крепится на кронштейне (берется с этой целью уси-
ленный кронштейн). К фиксатору прикладывается усилие от
Рис. 128. Опора с обратным фиксатором на кронштейне трол-
лейбусной сети при усилии излома проводов, направленном на
опору (в плане)
горизонтального излома проводов, направленное на опору.
В настоящее время, в связи с постройкой во многих местах
тоннелей для пересечения потоков транспорта в разных уров-
нях, развиваются и конструктивные формы решения контакт-
ной подвески троллейбуса в тоннелях. Эти разработки прово-
дятся в Москве в проектной конторе Мосгортранспроект по
предложениям инженеров В. Д. Шустилова, В. Ф. Архипова и
В. Д. Соколова. По этим формам подвески уже накапли-
вается полезный эксплуатационный опыт и происходит даль-
нейшая разработка новых, более совершенных форм таких
конструкций.
ЗАКЛЮЧ ЕН И Е
Для дальнейшего улучшения эксплуатационных показателей
городского электрического транспорта: повышения эксплуата-
ционной скорости, уменьшения повреждений и износов контакт-
ной сети токосъемников, облегчения обслуживания, а также
снижения эксплуатационных расходов, должна вестись работа
над усовершенствованием конструкций токосъемных устройств и
контактной сети. Этому в значительной мере может способство-
вать изучение условий взаимодействия токосъемников с кон-
тактной сетью, производимое современными методами осцил-
лографических исследований. Нужна дальнейшая разработка
проблемы скользящего контакта в условиях токоснимания е
динамики взаимодействия токосъемника с эластичными сетя
ми. В области конструкций токосъемников следует проводить
работы по дальнейшему снижению их веса за счет применения
легких и прочных металлов, новых полимерных материалов,
уменьшения массы подвижных частей, а также работать над
уменьшением трения в шарнирных сочленениях. Широкое внед-
рение эластичных систем подвески контактных проводов откры-
вает возможность снижения величины контактного нажатия,
уменьшения приведенной массы токосъемников и общего веса
их натяжных устройств и оснований.
Одновременно с этим должна быть реализована возмож-
ность улучшения статических характеристик токосъемников.
Необходимо исследовать вопрос рационального размещения
рессорных элементов в токосъемниках, подрессоривания голо-
вок штанговых токосъемников и контактных частей пантогра-
фов, действие таких рессорных элементов в направлении дви-
жения, а для штанговых токосъемников и в направлении попе-
речном движению в целях смягчения нагрузок при соударении
с элементами контактной сети.
На основании многочисленных экспериментов и опыта экс-
плуатации следует признать, что в настоящее время наиболее
целесообразными являются угольные контактные вставки с
пропиткой их металлом.
Вопросы рецептуры и технологии изготовления контактных
256
вставок и дальше должны быть предметом самых широких и
тщательных исследований, проводимых одновременно с даль-
нейшей разработкой теории скользящего контакта и направлен-
ных на увеличение износостойкости как самих вставок, так и
контактных проводов в различных атмосферных условиях.
Существенным вопросом в области токосъема троллейбуса
является электрическая изоляция токонесущих деталей токо-
съемников от кузова, так как это связано с безопасностью пас-
сажиров и обслуживающего персонала. Поэтому во всех ступе-
нях, а особенно в основании, изоляция должна быть значитель-
но усилена как при помощи материалов, обладающих более вы-
сокой диэлектрической и механической прочностью и негигро-
скопичных, так и путем совершенствования конструктивных уз-
лов и применения в них современных пластических масс в не-
сущих конструктивных элементах. Необходимо также повысить
звукоизоляцию троллейбусных токосъемников от кузова.
Значительный опыт, накопленный к настоящему времени по
эксплуатации жестких и эластичных систем подвески контакт-
ных проводов, подтверждает вывод о непригодности жесткого
подвешивания при современных требованиях, предъявляемых к
городскому наземному электрическому транспорту. Особое зна-
чение эластичность подвешивания контактных проводов приоб-
ретает в условиях эксплуатации троллейбусов при высококаче-
ственных дорожных покрытиях.
Следует и дальше совершенствовать узлы крепления кон-
тактных проводов под искусственными сооружениями, обеспечи-
вая и здесь необходимую эластичность. Эластичная контактная
подвеска позволяет увеличить эксплуатационную скорость и од-
новременно уменьшить повреждаемость сети и токосъемников и
их износ, снизить уровень радиопомех, облегчить и удешевить
обслуживание и монтаж контактной сети.
В настоящее время кроме внедрения эластичных цепных
контактных подвесок целесообразно проводить простое и не тре-
бующее почти никаких материальных затрат переоборудование
простых полужестких подвесок трамвая в «петлевые контакт-
ные подвески», при этом сохранять имеющуюся расстановку
опор. В качестве эластичных цепных контактных подвесок сети
трамвая целесообразно внедрять подвеску с транспозицией не-
сущего троса и контактного провода, которая настолько смяг-
чает температурные деформации в проводах, что позволяет от-
казаться от сезонной регулировки натяжения. В сетях троллей-
буса по-прежнему целесообразно дальнейшее внедрение эла-
стичных цепных контактных подвесок, а также подвесок с попе-
речно-наклонными (маятниковыми) струнами. Последняя сис-
тема представляется особенно целесообразной для троллейбус-
ной сети в условиях резко континентального климата, так как
эта подвеска заметно смягчает температурные перепады натя-
жения в контактных проводах. Вместе с тем необходимо и даль-
257
ше совершенствовать эластичные контактные подвески, улуч-
шая в них температурную компенсацию натяжения в контакт-
ных проводах, улучшая равномерность распределения эластич-
ности по пролету и повышая способность контактных подвесок
противостоять возникновению и развитию механических коле-
бательных процессов в них.
Представляется очень целесообразным проведение экспери-
ментов с внедрением овальных контактных проводов в подвески
троллейбуса. Такие провода сечением 100 мм2 предусмотрены
действующим в настоящее время стандратом на контактные
провода и применяются на магистральных железных дорогах.
При проводах овальной формы, где горизонтальный диаметр
провода больше вертикального, контактная часть провода луч-
ше укрывает щечки подвесных зажимов от возможных ударов
реборд головок штанговых токосъемников. Кроме того, при
этом ширина провода делается соизмеримой с шириной ходо-
вых элементов спецчастей, вследствие чего должен снизиться
изнрс контактных вставок.
Действующий стандарт на контактные провода предусмат-
ривает и применение специальных бронз для их изготовления.
Было бы целесообразно вновь поставить вопрос перед цветной
металлургией о получении таких сплавов для контактных про-
водов, у которых были бы уменьшены как коэффициент тепло-
вого линейного расширения, так и модуль упругости на растя-
жение. Это заметно смягчит температурные колебания в натя-
жении контактных проводов. Представляют интерес исследова-
ния в области применения биметаллических проводов.
Совершенствование спецчастей и арматуры контактной сети
открывает неограниченные возможности внедрения новых про-
дуктов современной и завтрашней химической индустрии, этому
направлению совершенствования спецчастей и арматуры в бли-
жайшие годы должно быть уделено особое внимание.
Остается по-прежнему необходимой борьба за коррозийную
стойкость металлических деталей арматуры и спецчастей кон-
тактной сети, в этом аспекте замена металлических изделий
прочными полимерными материалами, а также покрытие метал-
ла прочными полимерными пленками и применение нержавею-
щих сталей представляется весьма целесообразным.
ЛИТЕРАТУРА
1. Баталов Н. М., Петров Б. П. Тяговые электрические аппара-
ты, Госэнергоиздат, 1961.
2. Бондаревский Д. И., Васильев Г. И., Ж и ц М. 3. Подвиж-
ной состав трамвая и метрополитена. Изд. МКХ РСФСР, 1960.
3. В л а с о в И. И., М а р к в а р д т К. Г. Контактная сеть. Трансжел-
дориздат, 1961.
4. Г а л о н е н Ю. М. Городской пассажирский транспорт. Изд. Зна-
ние, 1961.
5. Ефремов И. С., Троллейбусы (теория, конструкция и расчет), Изд.
МКХ, РСФСР, 1962.
6. И в и н К. В., Трофимов А. Н., Э н ге л ьс Г. Г. Токосъем трол-
лейбуса. Изд. МКХ, РСФСР, .1956.
7. Исаев А. С. Электричество и транспорт. Изд. Московский рабочий,
1961.
8. К л о п о т о в К. К. Подвижной состав городского электротранспорта
за рубежом. Изд. МКХ РСФСР, 1958.
9. К о г т е в а 3. Н., Резник М. Я-, Романов Г. И., Т а в р и д Л. М.,
Шредер Б. Л. Цельнометаллические четырехосные трамвайные вагоны
ЛМ-49 и ЛП-49. Ленинградское газетно-журнальное и книжное издательство,
1954.
10. Плакс А. В. Выбор оптимальных размеров пантографа для высоких
скоростей движения. Сборник ЛИИЖТ им. Образцова, Вып. 159. Трансжел-
дориздат, 1958.
11. Ребров С. А. Троллейбусы Тр-8 и Тр-9. Изд. МКХ РСФСР, 1963.
12. Резник М. Я., Г раевский М. М., Скачков А. И., Степа-
не в М. М., Организация и технология ремонта подвижного состава в депо
трамвайного парка. Лениздат, 1956.
13. Самойлов Б. А., Тир бах О. Г., Шкрум Н. В. Трамвайные ва-
гоны «Татра'-2». Изд. МКХ РСФСР, 1962.
14. Технический справочник по городскому электрическому транспорту,
г. 1, 2, 3. Изд. МКХ РСФСР, 1960, 1962, 1963.
15. Трофимов А. Н. Исследование токосъема на троллейбусе. Авторе-
ферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических
наук, 1962.
16. Файн А. Г. Исследование токосъема трамвая при графитно-медном
скользящем контакте. Автореферат диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук. Изд. МКХ РСФСР, 1956.
17. Ч ер то к М. С. Трамвайные вагоны КТМ-2 и КТП-2. Изд. МКХ
РСФСР, 1962.
18. Beier J., Die Bauarten des Stromabnehmers uen ihre Dinamik, Elektri-
sche Bahnen, 1933, № 1—2.
19. Купцов Ю. E. Результаты испытаний угольных вставок пантогра-
фов. «Вестник Всесоюзного научно-исследовательского института железнодо-
рожного транспорта» № 5, 1964.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Глава первая. Классификация токосъемников и основные требова-
ния, предъявляемые к ним........................................ 5
Глава вторая. Конструкции токосъемников центральных одноры-
чажных (штанговых) для троллейбусов ........ &
1. Токосъемник типа РТ-3........................................ —
2. Токосъемник типа РТ-6Ж..............
3. Токосъемник типа ЗРВ...................................... 22
4. Электрическая изоляция токосъемников троллейбуса ... 23
Глава третья. Контактные головки токосъемников для троллейбуса 33
1. Две системы токосъема........................................ —
2. Требования, предъявляемые к конструкции контактной головки 35
3. Головка токосъемника с роликовым контактом ... 38
4. Головка токосъемника со скользящим контактом................ 39
5. Двухполюсная контактная головка . . .... 57
Глава четвертая. Конструкции токосъемников для трамвая 59
1. Однорычажные токосъемники (дуговые и штанговые)
2. Многорычажные токосъемники (пантографные)................... 67
Глава пятая Статические и динамические характеристики токо-
съемников ..................................................... 87
1. Статические характеристики центральных однорычажных токо-
съемников ...................................................
2. Статические характеристики центральных многорычажных токо-
съемников .................................................... 91
3. Динамические характеристики токосъемников ... 93
Глава шестая. Контактные вставки токосъемников .... 97
1. Общие требования, предъявляемые к контактным вставкам —
2. Условия работы контактных вставок ... 99
3. Классификация контактных вставок .... 103
4. Металлические контактные вставки ... 105
5. Металлокерамические контактные вставки 111
6. Угольно-графитные контактные вставки . 112
Глава седьмая. Эксплуатация токосъемников 119
1. Осмотр и ремонт токосъемников трамвая 120
2. Осмотр и ремонт токосъемников троллейбуса 122
260
Глава восьмая. Ловители для токосъемников троллейбуса 127
1. Назначение и классификация ловителей....................... —
2. Технические требования, предъявляемые к ловителям . . 128
3. Ловители с пружинным приводом.................. . . 130
4. Ловитель с приводом от электродвигателя.................. 138
Глава девятая. Общие сведения о развитии конструкций кон-
тактных подвесок............................................ 142
Глава десятая. Взаимодействие токосъемников с контактной сетью 146
1. Влияние натяжения контактных проводов на качество токосъема —
2. Влияние эластичности подвески контактных проводов на токосъем 152
3. Уравнения для определения эластичности подвесок контактных
проводов под опорными точками.................................. 155
4. Уравнение для определения текущего значения эластичности
подвески контактного провода в пролете между эластичными
опорными точками........................................... 173
5. Явление полной разгрузки эластичной опоры................ 177
6. Влияние жесткости проводов и некоторые рекомендации по во-
просам эластичности и натяжения прододов.................. 178
Глава одиннадцатая. Динамика токоснимания 180
1. Общие положения............................................ —
2. Уравнение движения штангового токосъемника для короткого
интервала ................................ , , . 183
Глава двенадцатая. Эластичные подвески контактных проводов
троллейбуса................................................. 194
1. Продольно-цепная подвеска проводов с эластичными опорными
струнами.................................................. —
2. Эластичная продольно-цепная подвеска со струнами только в
середине пролета......................................... 195
3. Система подвески на наклонных струнах с зигзагообразным
расположением проводов..................................... 198
4. Формулы механического расчета подвески на наклонных струнах 201
5. Цепная контактная подвеска для трамвая с транспозицией тро-
са и провода............................................... 209
6. Эластичные простые контактные подвески с петлевой струной
под опорой................................................. 211
7. Сравнение различных эластичных систем подвески проводов 213
Глава тринадцатая. Влияние системы подвески ид динамиче-
ские аварийные нагрузки опор............................ 217
Глава четырнадцатая. Специальные части контактной сети 225
1. Основные принципы конструирования спецчастей............... —
2. Конструкции пересечения проводов троллейбуса и трамвая . . 231
3. Конструкции пересечения двух линий троллейбуса . . 233
261
4. Секционный изолятор троллейбусной сети с дугогашением типа
СИ-6Д..........................................................244
5. Стрелки.................................................. 245
6. Кривые держатели...........................................252
Заключение..................................., <.................256
Литература................................................. . . 259
Ивин Кирилл Владимирович,
Трофимов Александр Назарович,
. Энгельс Георгий Георгиевич
ТОКОСЪЕМ
ГОРОДСКОГО НАЗЕМНОГО ТРАНСПОРТА
Тем. план 1965 г. № 381
• • »
Стройиздат
Москва, Третьяковский проезд, д. 1
Редактор издательства М. А. Оточева
Переплет художника В. А. Быковского
Технический редактор Г, Д. Наумова
Корректоры Т. В. Карасева, Л. М. Шустова
Сдано в набор 10/XII—1964 г. Подписано к печати 6/V—1965 г.
Т-04093 Бумага 60 901/1в-8,25 бум. л.
16. 5 печ. л. (16,0 уч.-изд. л.).
Тираж 2000 экз. Изд. № AVI—8623 Зак. № 1005 Цена 90 коп.
Подольская типография Главполиграфпрома
Государственного комитета Совета Министров СССР по печати
г. Подольск, ул. Кирова, д. 25
ВНИМАНИЮ ЧИТАТЕЛЕЙ!
В ближайшее время Стройиздат выпустит
в свет книгу канд. техн, наук А. Н. Трофи-
мова «Контактные вставки токосъемников
троллейбусов» (устройство и эксплуатация).
10 л., цена 60 коп.
В книге'описаны изготовление, устройство
и содержание угольных контактных вставок,
применяемых на всех видах троллейбусов.
Книга предназначена для производствен-
но-технических работников троллейбусных хо-
зяйств, а такж^ для учащихся электромехани-
ческих техникумов.
Присылайте заказы на книгу в местные
книготорги, в «Союзкнигу» (г. Москва, Ленин-
ский проспект, дом 15), а также в магазин
технической книги № 115 (г. Москва, Ленин-
ский проспект, дом 40).
Стра- ница Строка Напечатано
80 Подпись под рис. Полоз пантографа для крепления уголь- ных вставок типа НЭВ
133 12 сверху главная защелка 10
160 20 сверху У— (х— 1) ~ А—х У—х + ^+(х+1) — °- 1 1 У(х— 1) ~ ^+х У+х + ^+-*^4-(х+о) = 0-
164 2 снизу / 2К \ ) +
164 10 снизу — R—id ~
U69 5 снизу 2К + Т +* ’ к + т ’
170 5 снизу АзА^А^! + . . . • 1 i
А^АзА^ь- . . .
Следует читать
Рис. 47. Полоз пантографа для крепле-
ния угольных вставок типа НЭЗ
главная защелка 11
У— (X— I) X У—х + В-X У— (х+1) О’ I
| У(Х— 1) + ^4-Х #+(Х-Н)=
/ 2К \
+^-1/ У-\ 1-
1 “ ID =
2К-4-ЗТ
+1 “ к + т ;
— + • • •
+ А^АзА^- . . .
Зак. 1005