Совершенствование методов и средств неразрушающего контроля элементов контактной сети и токоприемников электроподвижного состава электрифицированных железных дорог

• Автор: Ли, Валерий Николаевич
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Хабаровск
• Количество страниц: 313 с. : ил.

1 АНАЛИЗ ПОВРЕЖДАЕМОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ, ПРОБЛЕМЫ ИЗНОСА КОНТАКТНЫХ ПРОВОДОВ, МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ И КОНТРОЛЯ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛОВ
1.1 Анализ повреждаемости контактной сети электрифицированных железных дорог в общем объеме повреждений

1.2 Проблемы износа кон тактных проводов

1.2.1 Материал для контактных проводов, производство и свойства

1.2.2 Классификация видов износа контактных проводов

1.2.2.1 Механический износ.

1.2.2.2 Электрический износ

1.2.2.3 Тепловой износ термическое разупрочнение.

1.2.3 Прогнозирование износа

1.3 Классификация методов испытаний и контроля материалов.

1.3.1 Механические испытания

1.3.2 Физические методы испытаний.
1.3.3 Металлографические исследования.
1.3.4 Методы неразрушаюшего контроля
2 ВЗАИМОСВЯЗЬ СТРУКТУРНЫХ, МЕХАНИЧЕСКИХ
И АКУСТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ КОНТАКТНОГО ПРОВОДА.
2.1 Изменение механических и электрических свойств контактного
провода в зависимости от степени его нагрева
2.2 Взаимосвязь, механических, структурных и акустических свойств контактного провода
2.3 Металлографические исследования структуры
контактного провода.
2.4 Электроискровые механизмы разупрочнения
контактною провода
3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПОДВИЖНОГО ДУГОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОНТАКТНЫЙ ПРОВОД.
3.1 Основные факторы и механизмы потерн прочности проводов контактной сети.
3.2 Моделирование нагрева контактного провода подвижной электрической дугой.
Выводы.
4 МЕХАНИЗМЫ РАЗРУШЕНИЯ И НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ КОНТАКТНЫХ ВСТАВОК ТОКОПРИЕМНИКОВ
И ЗАЖИМОВ КОНТАКТНОЙ СЕТИ
4.1 Требования, предъявляемые к сильноточному скользящему
контакту
4.2 Материал и требования к контактным вставкам.
4.3 Экспериментальные исследования механизмов разрушения контактных вставок и рекомендуемые методы контроля их качества
4.4 Требования, предъявляемые к контактным зажимам
4.5 Способы уменьшения контактного электросопротивления.
4.5.1 Создание покрытий методом электроискровою лсюроваиня
4.6 Контроль качества токопроводящих зажимов контактной сети .
4.7 Испытания зажимов с нанесенными покрытиями
5 СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ НЕРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ И РАСЧЕТОВ УСТОЙЧИВОСТИ ОПОР КОНТАКТНОЙ СЕГИ.
5.1 Основные характеристики грунтов и земляного полотна.
5.2 Силовые факторы, учитываемые в расчетах устойчивости опор контактной сети
5.2.1 Расчет сил оползневого давления.
5.2.2 Расчет сил морозного пучения
5.2.3 Учет в силовых факторах влияние вибродииамического воздействия поездной нагрузки
5.3 Порядок расчета устойчивости откосов с учетом динамики
5.4 Учет влияния на устойчивость откосов и оползневое давление отступлений от норм содержания пути по плану и профилю и прочностных свойств грунта.
5.5 Определение выправочного усилия на опору при приведении ее в вертикальное положение с учетом дефектности бетонной части и срока эксплуатации.
5.5.1 Факторы, влияющие на несущую способность
железобетонных опор
5.5.2 Морозостойкость центрифугированных опор
контактной сети
5.5.3 Определение времени исчерпания ресурса опор
но морозостойкости бетона
5.5.4 Определение величины выправочного усилия
6 СИСТЕМА ДИАГНОСТИРОВАНИЯ КОНТАКТНЫХ ПРОВОДОВ И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРЕДЛАГАЕМЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ
6.1 Инспектирование состояния контактной сети
вагономлабораторией
6.2 Предлагаемая система диагностирования проводов контактной подвески с использованием комплекса ВИКС.
6.3 Алгоритм расчета тока электрической дуги при отрывах
полоза токоприемника от контактного провода.
6.4 Выявление мест повышенного термического износа
контактного провода.
6.5 Организационные и технические мероприятия по снижению
теплового старения
6.5.1 Проверка качества изготовления контактного провода
6.5.2 Выработка рекомендаций по настройке релейной защиты
6.5.3 Выравнивание нагрузки фидеров контактной сети.
6.5.4 Уменьшение натяжения контактного провода
в зависимости от его износа
6.6 Экономическая эффективность предлагаемых технических
решений.
6.6.1 Определение экономической эффективности методами дисконтирования
6.6.2 Определение экономической эффективности инновационных разработок на примере внедрения устройства по оценке степени теплового износа контактного провода.
6.6.3 Особенности расчета экономического ущерба при различных видах повреждений устройств контактной сети.
6.6.3.1 Затраты на материалы для восстановления контактной подвески
6.6.3.2 Ущерб от задержки поездов.
6.6.3.3 Оплата труда бригады аварийного восстановления контактной сети.
6.6.3.4 Расчет затрат на диагностику контактного провода
6.6.3.5 Экономическая целесообразность диагностики контактного провода.
6.6.3.6 Определение экономической эффективности внедрения устройства входного контроля зажимов контактной сети.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК.
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Исходные данные и результаты модельного решения
задачи на1рсва контактного провода подвижной электрической дугой
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 Акты внедрения результатов диссертационной работы.
ВВЕДЕНИЕ


По мере увеличения обжатия увеличивается не только прочность провода, но и его стойкость к абразивному изнашиванию. Как показали исследования , в зависимости от величины снимаемого тока, условий и качества токосъема может наблюдаться либо сильный перенаклеп, либо рекристаллизация полный или частичный отжиг поверхностных слоев меди провода. В том и другом случае относительно небольшое различие в первоначальной структуре, определяемое разным обжагнем, не может заметно повлиять на износостойкость провода. В зависимости от продолжительности и температуры нагрева твердотянутого медного провода его ств снижается. С температуры рекристаллизации меди, например до 0 С, в течение 1 ч снижает прочность на , т. Эффект разупрочнения при многократных нагревах и охлаждениях протекает так, как если бы продолжительность нагревов суммировалась . При расчетах потерь электроэнергии в контактной сети в отличие от расчета допустимых токов можно пользоваться не максимальными, а средними расчетными значениями электрического сопротивления проводов, так как они в пределах фидерной зоны как бы усредняются. Такой подход особенно благоприятен для бронзовых проводов, у которых разброс значений сопротивления больше, чем у медных. А8смп. Работники эксплуатации не могут изменить величину ргод т. От них напрямую зависит величина Д8СМ. Этот показатель на многих участках не достигает нормативных величин изза повышенной неравномерности износа . Целесообразность замены медного провода на бронзовый с целью увеличения срока службы проводов за счет повышения их износостойкости и сопротивляемости разупрочнению при нагреве следует еще оценить. Таким образом, актуальность исследований связанных с повышением эксплуатационной надежности контактного провода на основе меди очевидна. В механике используется классификация видов изнашивания, представленная в ГОСТ 4 рис. Под изнашиванием подразумевается процесс разрушения и отделения материала с поверхности твердого тела и или накопления его остаточной деформации при трении, проявляющегося в постепенном изменении размеров и формы тела. Износ является результатом изнашивания, определяемого в установленных единицах. Рис. Изнашивание при передаче электрической энергии осуществляется через статические или разрывные контакты и наиболее сложный из них скользящий с отрывами, когда электроискровые и электродуговые процессы совмещаются с процессами внешнего трения. Анализ исследований 6, позволил предложить применительно к контактному проводу классификацию видов износа, показанную на рис. При определенных условиях токосъема основным фактором износа, является его механическая составляющая. В этом случае трение определяется, с одной стороны, взаимным зацеплением шероховатых поверхностей и их объемным деформированием при скольжении, с другой наличием адгезионных сил между поверхностями с образованием иногда по контактным выступам мостиков сварки, которые при скольжении разрушаются. В зависимости от конкретных условий та или другая сторона природы трения является определяющей 6, . Различают жидкостное, сухое без смазки и граничное трение. При наличии в контакте жидкости контактирующие элементы разделены слоем смазки, которая сохраняет определенные объемные свойства. Износ при таком трении обычно невелик. При трении без смазки имеет место молекулярномеханическое изнашивание, сопровождающееся заеданием, схватыванием контактирующих поверхностей, г рубым задиром, глубинным вырыванием частиц. Граничное трение определяется не вязкостью смазки, поскольку ее слой чрезвычайно тонок, а химическим воздействием на основной металл. Характером трения определяется механическое изнашивание. Для рассматриваемой пары проводполоз наиболее важными видами изнашивания являются абразивное, усталостное, окислительное и молекулярномеханическое. Одновременно могут наблюдаться два и более вида изнашивания, однако один из них всегда для данных условий будет преобладающим. По внешнему виду и микроструктуре поверхности трения можно судить о ведущем виде изнашивания, а зная его, выбирать наиболее эффективные пути удлинения срока службы изделия.