Повышение качества токосъема при воздействии многокомпонентного воздушного потока на токоприемники магистрального электрического подвижного состава

• Автор: Стариков, Александр Петрович
• Шифр специальности: 05.22.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 156 с. : ил.

Введение.

1. Влияние аэродинамического воздействия на качество токосъема

1.1. Условия взаимодействия токоприемника с воздушным потоком

1.2. Анализ исследований аэродинамического воздействия на токоприемники в двухфазном потоке

1.2.1. Анализ методов расчета аэродинамических нагрузок в двухфазном потоке

1.2.2. Анализ экспериментальных исследований аэродинамических нагрузок

1.2.3. Анализ методов измерения параметров дисперсного потока.

1.3. Особенности взаимодействия токоприемника и контактной подвески при аэродинамическом воздействии на токоприемник многокомпонентного потока.
1.3.1. Влияние второй фазы на величину аэродинамической подъемной силы токоприемника

1.3.2. Влияние второй фазы на величину лобового сопротивления токоприемника.

1.3.3. Наклон полоза под воздействием встречного воздушного потока

1.4. Выводы.
2. Снижение аэродинамического воздействия на токоприемник.
2.1. Способы снижения аэродинамического воздействия на токоприемник
2.2. Разработка новых технических решений по снижению аэродинамического воздействия на токоприемники
2.2.1. Предлагаемое техническое решение по снижению воздействия однокомпонентного потока воздуха на токоприемник
2.2.2. Предлагаемое техническое решение по снижению воздействия двухкомпонентного воздушного потока на токоприемник.
2.3. Методика и расчет аэродинамических характеристик токоприемников, оборудованных предложенными устройствами.
2.3.1. Метод расчета аэродинамических характеристик в однокомпонентном потоке
2.3.2. Результаты расчета и выбор геометрических размеров аэродинамических устройств
2.3.3. Метод расчета аэродинамических характеристик в двухкомпонентном потоке
2.3.4. Результаты расчета и выбор геометрических размеров аэродинамических устройств.
2.4. Выводы.
3. Методика экспериментальных исследований взаимодействия токоприемника с двухкомпонентным потоком воздуха.
3.1. Разработка аэродинамической трубы для испытания токосъемных
устройств.
3.1.1. Особенности исследований объектов железнодорожного транспорта
в аэродинамических трубах.
3.1.2. Существующие аэродинамические трубы и возможности их применения для испытания объектов железнодорожного транспорта
3.1.3. Предлагаемая схема аэродинамической трубы
3.1.4. Параметры аэродинамической трубы и моделируемых объектов
3.1.5. Моделирование метеоусловий в аэродинамических трубах.
3.2. Организация и методика эксплуатационных испытаний
3.3. Выводы.
4. Исследования воздействия потока воздуха на токоприемник и его элементы
4.1. Дымовые спектры обтекания
4.1.1. Спектры обтекания типовых элементов токоприемника
4.1.2. Спектр совместного обтекания полоза с дополнительными устройствами .
4.2. Аэродинамические характеристики токоприемников.
4.3. Аэродинамические характеристики элементов токоприемника.
4.3.1. Сведения об элементах скоростных токоприемников.
4.3.2. Аэродинамические показатели элементов токоприемников в однокомпонентном потоке
4.3.3. Аэродинамические показатели элементов токоприемников в двухкомпонентном потоке
4.4. Аэродинамические характеристики токоприемников, оборудованных дополнительными устройствами.
4.4.1. Аэродинамическая характеристика полоза измененной формы
4.4.2. Аэродинамическая характеристика полоза, оборудованного турбулизирующим устройством.
4.5. Выводы
5. Износ контактных пластин полозов токоприемников, оборудованных аэродинамическими устройствами, при эксплуатационных испытаниях
5.1. Прогнозирование износа контактных пластин токоприемника на примере токоприемника РР.
5.2. Результаты опытной эксплуатации токоприемников РР.
5.3. Износ контактных пластин полозов токоприемников и его сравнение
с прогнозируемым.
5.4. Оценка экономической эффективности применения аэродинамических устройств.
5.5. Выводы
Заключение.
Список использованных источников


Встречный вегер увеличивает скорость обтекания токоприемника, которая будет складываться из скорости движения подвижного состава и скорости ветра. Без особой погрешности результирующий поток может быть получен таким способом, когда встречный ветер направлен под небольшим углом к оси пути до 5. Боковой ветер проявляется в случае воздействия на токоприемник под углом более к оси пути. При этом набегающий поток можно разложить на две составляющие одну, направленную параллельно оси пути, и другую, направленную перпендикулярно этой оси. Для оценки последней необходимо учитывать деформацию потока при обтекании подвижного состава, в результате чего будут меняться угол атаки и скорость ветра. На насыпи характер потока также меняется, вследствие того что, огибая насыпь и проходящий по ней подвижной состав, ветер воздействует на полоз токоприемника под углом атаки и более 6, 7, что приводит к увеличению вертикальных аэродинамических сил токоприемника. Во внештатном режиме, при определенных метеорологических факторах могут возникать экстремальные условия, которые определяются штормовым ветром, наличием взвешенных частиц, метели, дождя, песчаных бурь и т. Штормовой ветер создает такие условия, при которых могут произойти поломки токоприемника. В таких режимах принимается решение о необходимости снижения скорости движения или использовании дополнительных защитных устройств. Метель создает более жесткие условия взаимодействия токоприемника с воздушным потоком, поскольку плотность воздуха увеличивается за счет взвешенных частиц снега или льда. Сталкиваясь с поверхностью токоприемника, частицы налипают на ней, увеличивая тем самым приведенную массу и ухудшая динамические характеристики токоприемника. Дождь увеличивает плотность воздушного потока за счет присутствия частиц воды, что также увеличивает аэродинамическое воздействие. Песчаная буря несет в себе массу взвешенных частиц, особо увеличивая общую плотность потока Попадая в зону контакта пластин полоза с контактным проводом, частицы песка увеличивают износ контактных элементов. Независимо от режима, в результате воздействия встречного потока воздуха на токоприемник создается аэродинамическая сила, которая характеризуется величиной, направлением и точкой приложения. Согласно гидродинамической теории сопротивления 8 сопротивление жидкости движущемуся в ней телу пропорционально произведению динамического давления и площади, на которую оно действует. Коэффициент пропорциональности носит название аэродинамического коэффициента и обозначается буквой с
Йс8, 1. Результирующая сила сопротивления токоприемника разлагается на две составляющие горизонтальную и вертикальную. Первую принято называть лобовым сопротивлением токоприемника и обозначать Рвтх, а вторую аэродинамической подъемной силой Рвт Я РВтх 1 Рвг . Ь 1, единичные орты декартовой системы координат. Соответственно вводятся коэффициенты лобового сопротивления и подъемной силы токоприемника схт и ст. Имея точку приложения отличную от оси вращения полоза, силы создают опрокидывающий момент. Рейнольдса. Условия обтекания токоприемника воздушным потоком влияют на его работу рис. Возникающая при обтекании сила аэродинамического воздействия будет зависеть от скорости набегающего потока, его направления и состава присутствия в нем взвешенных частиц. Техническими условиями на токоприемники 9 введено понятие аэродинамической характеристики токоприемника, которая представляет зависимость его аэродинамической силы от скорости движения поезда. При этом допускается увеличение квазистатического нажатия при максимальной скорости движения и встречномветре мс не более чем в 1,8 раза, а уменьшение до . Наличие в составе воздушного потока второй фазы создает более жесткие условия взаимодействия токоприемника с воздушным потоком. Поэтому во внештатных условиях указанные выше требования не могут быть соблюдены. Вследствие этого необходимо исследование воздействия двух
фазного потока на токоприемник. Аэродинамическое воздействие на токоприемники рассмотрено различными авторами достаточно многопланово .