CC BY
24
УДК 621.336
А. М. МУХА (ДНУЗТ), Д. В. УСТИМЕНКО (ДНУЗТ), О. Ю. БАЛ1ЙЧУК (ДНУЗТ), О. Я. КУРИЛЕНКО (ДНУЗТ)
Кафедра «Електротехнiка та електромехашка», Днiпропетровський нацiональний унiверситет залiзничного транспорту iменi академiка В. Лазаряна, вул. Лазаряна, 2, Днтро, УкраТна, 49010, тел. +38 (056) 37-31537, ел. пошта: апагети@1.иа. ОЯСЮ: orcid.org/0000-0002-5629-4058. orcid.org/0000-0003-2984-4381. orcid.org/0000-0003-0119-1446, orcid.org/0000-0003-2045-917X
РЕЗУЛЬТАТИ ЗАМ1Р1В ЗНОСУ КОНТАКТНОГО ПРОВОДУ НА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНИХ Д1ЛЯНКАХ ЗМ1ННОГО СТРУМУ ЛЬВ1ВСЬКО1 ЗАЛ1ЗНИЦ1
Вступ
Важливою системою, що забезпечуе роботу електрифiкованого залiзничного транспорту е контактний iнтерфейс пантографа, оскiльки вш несе вiдповiдальнiсть за доставку електроенер-гп на борт. Складовими контактного штерфей-су пантографа е контактний провщ i контактна накладка, яю разом утворюють ковзний контакт.
Контактний провщ в процесi взаемоди з ко-нтактними накладками полозiв струмоприйма-чiв пiддаеться зносу, ерозшним пошкодженням, ди достатньо високих температур та мехашч-них навантажень. Все це призводить до значно! кшькосп його пошкоджень.
Вiдомо також, що замша контактних прово-дiв потребуе значних капiталовкладень та су-проводжуеться переривами в графiку руху по-]дщв.
Таким чином проблема шдвищення ресурсу роботи контактного проводу не втрачае свое! актуальносп [1].
Постановка задач дослщжень
Основними напрямками виршення пробле-ми ресурсу контактного проводу е [2, 3]:
- шдвищення мщност контактного проводу та несучого тросу;
- збшьшення зносостшкост контактного проводу;
- дослщження процесiв, що протшають на поверхнi сильнострумового ковзного контакту з метою пошуку умов його нормально! ро-боти;
- використання нов^шх технологш та матерiалiв накладок полозiв пантографiв, що мають властивостi самозмащування.
У даний час на електрорухомому склад за-стосовуються два основнi типи матерiалiв для виготовлення контактних накладок пантографiв - металевi композицiйнi матерiали на основi мiдi або залiза i композицшш на основi вугле-
цю, а саме коксу. Причому, металевi матерiали можуть мiстити приблизно до 20 % граф^у, а вуглецевi - до 50 % металевих складових, голо-вним чином мiдь.
До переваг контактних накладок виготовле-них з матерiалiв першого типу вщносять низь-кий питомий електричний отр, високу мщ-нiсть, вiдносно високу власну зносостiйкiсть. При цьому !х основними недолiками е висока щшьшсть (вiд 5,5 до 7,5 г/см3), а вiдповiдно i збiльшена маса полоза пантографа, що попр-шуе його динамiчнi характеристики, порiвняно висока штенсившсть зношування контактного проводу, висока вартють.
До переваг контактних вставок на основi ву-глецю вщносять !х низьку щiльнiсть (до 1,8 г/см3), низьку iнтенсивнiсть зношування контактного проводу, низьку вартють. Недолшами е високий питомий електричний отр, низька пластичнють, низька зносостiйкiсть накладки, особливо при штенсивному струмознiманнi.
До окремо! категори необидно вiднести новi матерiали, що поеднують в собi переваги попе-реднiх двох тишв. Прикладом такого матерiалу е фуллерено-вуглецевий матерiал «Ромашт-УВЛШ», який в якост експерименту проходить перевiрку на залiзницях Укра1ни [4, 5]. Основною складовою матерiалу «Ромашт-УВЛШ» е багатошарова глобула вуглецю, що поеднана з дисульфщом молiбдену, надмiцними модуль-ними вуглецевими волокнами «Равелон», мщ-дю та гранулами графггу. Це забезпечуе високу мщшть матерiалу, зносостiйкiсть, низький питомий електричний отр, здатнють створювати на поверхш контактного проводу надмщну за-хисну плiвку. В процес виготовлення контактних накладок з матерiалу «Романiт-УВЛШ» вони просочуються в вакуумi графiтовмiсним мастилом, що дозволяе в тдсумку отримати досить низький коефщент тертя (ц=0,005...0,008).
В статп викладенi результати роботи по оцшщ зносу контактного проводу на дшянках змiнного струму при експлуатаци електрору-хомого складу обладнаного рiзними типами контактних накладок пантографа.
Основна частина
В рамках проведення роботи по оцшщ ступе-ня зносу контактного проводу визначеш експе-риментальнi д^нки змiнного струму репональ-но! фши «Львiвська залiзниця» ПАТ «УЗ» на яких контролювались висота та стан поверхш контактного проводу. Для визначення ступеня зносу контактного поводу використовувались експлуатацiйнi випробування. Порядок прове-дення розрахунку зносу контактного проводу представлено у «Правилах улаштування та тех-нiчного обслуговування контактно! мереж елек-трифiкованих залiзниць» (ЦЕ-0023) [6]. Замiри виконувались у вiдповiдностi до календарного плану НДР № 24.52.16.17 ид 03.06.2016 р. i проводились на д^нщ репонально! фши «Львiвсь-ка залiзниця» ПАТ «УЗ» -«Тернопшь - Глибо-чок Великий - Озерна», яка електрифiкована змшним струмом.
Рис. 1. Фотографiя 3aMipiB висоти контактного проводу з фжсащею мiсця по GPS
Рис. 2. Контактний проввд вкрито ожеледдю
11 жовтня 2016 року проведеш перш1 замь ри зносу контактного проводу по парнш та непарнш коли. Зам1ри виконаш мшрометром МКЦ(4)-25-0,001 зав. № 201506063 дата кал1б-рування 17.05.2016 р.
Щд час проведення кожне показання мш-рометра фотографувалось 1з фшсуванням часу та мюцеположення по GPS (рис. 1).
30 листопада 2016 року проведеш повторш зам1ри зносу контактного проводу на тш же дшянщ. На момент зам1р1в контактний провщ на дослщнш дшянщ був вкритий ожеледдю (рис. 2), що не дозволяло коректно провести контроль його параметр1в.
Трет вим1ри проводилися 30 березня 2017 року в два етапи: зам1ри при наявност захис-но! пл1вки, а пот1м проводилося очищення вщ захисно! пл1вки та зам1ри висоти «чистого» контактного проводу.
На дослщнш дшянщ в перюд з 11.10.2016 р. по 30.11.2016 р. маемо наступш середш по-казники руху електрорухомого складу:
- електропо!зди: 6 пар за добу, електропо!-зди 6-ти вагонш (по три струмоприймача) тод1 за добу 6^3=18 проход1в струмоприймач1в (по парнш та непарнш дшянках);
- електровози вантажш: (562/47 д1б)=12 проход1в струмоприймач1в за добу (по парнш та непарнш дшянках);
- електровози пасажирсью: (289/47 д1б)=6 проход1в струмоприймач1в за добу (по парнш та непарнш дшянках).
Таким чином, середньодобовий показник складае: 18+12+6=36 проход1в струмоприйма-ч1в за добу (по парнш та непарнш дшянках).
В перюд з 11.10.2016 р. по 30.11.2016 р. маемо у середньому 51^36=1836 проход1в стру-моприймач1в, тобто за мюяць у середньому 1101 прохщ.
Яюсш та кшьюсш показники штенсивност руху електрорухомого складу на дослщнш д> лянщ в перюд з 01.12.2016 р. по 28.02.2017 р. представлено у табл. 1., звщки:
- кшьюсть проход1в ЕРС щомюяця р1вно-м1рна, приблизно на р1вш ((3148+3224)/2)/3 мюящ=1062 проходи, приймаемо у першому наближеш 1060 проход1в щомюяця.
- доля проход1в ЕРС обладнаних накладкам з матер1алу «Ромашт-УВЛШ» складатиме для непарного напрямку 32,5 %, для парного -31,0 %.
Таким чином, частка електрорухомого складу обладнаного накладками струмоприй-мач1в з матер1алу «Ромашт-УВЛШ» складае у середньому 31,75 %, а кшькють проход1в
струмоприймачiв по дослщнш дiлянцi в мiсяць шому наближенi 1100 проходiв. по парнш та непарнiй дiлянцi складае у пер-
Таблиця 1
Кiлькiснi i як1сн1 показники проходiв електрорухомого складу на дослщних дiлянках
Вид ЕРС Кшьшсть про-ход1в Кшьшсть проход1в ЕРС з накладками вщповщ-ного матер1алу Всього
«Ромашт-УВЛШ» Вуг1льно-граф1тн1
Тернопшь - Глибочок Великий - Озерна (непарна колш)
Електровози 1630 491 1139 1630
Електропо!'зда 506x3=1518 531 987 1518
Всього: 1022 2126 3148
Разом %: 32,5%
Озерна - Глибочок Великий - Тернопшь (парна кол1я)
Електровози 1706 478 1228 1706
Електропо!'зда 506x3=1518 522 996 1518
Всього 1000 2224 3224
Разом, % 31,0%
Вiдповiдно до п.2.3 "Правил..." (ЦЕ-0023) [6] за результатами вимiрювань для кожно! анкер-но! дiлянки розраховують середне арифметичне значення висоти контактного проводу Иср та вiдповiдне значення зносу Sи за контрольний перiод. Першою вихщною точкою приймаемо
Таблиця 2
Розрахунок середньоТ висоти та зносу «чистого» контактного проводу на дшьнищ Тернопшь - Глибочок Великий
ка « Дата замь р1в Середня висота Иор, мм Середнш знос Би, кв. мм Знос за перюд, кв. мм
1 2 3 4 5
1 30.11.2016 11,158 2,42 0
30.03.2017 11,156 2,42
2 30.11.2016 10,973 3,56 0
30.03.2017 10,976 3,56
3 30.11.2016 10,972 3,56 0
30.03.2017 10,968 3,56
4* 30.11.2016 9,864 4,11 0
30.03.2017 9,863 4,11
* - на дтянщ використовуеться контактний провiд МФ-
85.
експериментальш значення отримаш 30.11.2016 року (очищений вщ ожеледi контактний про-вiд), а другою - значення висоти контактного проводу, який очищено вщ захисно! плiвки («чистий» контактний провiд), отриманi тд час замiрiв на дослiднiй д^нщ, якi були виконанi 30 березня 2017 року.
Результата розрахунку середньо! висоти та зносу «чистого» контактного проводу на 4-х експериментальних дiльницях станом на 30.03.2017 р. у порiвнянi з контактним проводом станом на 30.11.2016 р. представлеш у табл. 2.
За перюд з 30.11.2016 р. по 30.03.2017 р. знос контактного проводу на вказаних донках вщ-сутнш (табл. 2) з урахуванням задано! точност вимiрювань. Це може пояснюватись наявнютю на робочiй поверхш контактного проводу мщ-но! захисно! струмопровщно! плiвки, що ство-рюеться накладками пантографiв виготовлених з використанням матерiалу «Романiт-УВЛШ».
Результати визначення товщини захисно! плiвки по експериментальним даним, по кожнiй з чотирьох дшянок представлено у табл. 3.
Товщина захисно! плiвки на трьох з чотирьох експериментальних дшянок приблизно дорiвнюе 0,01 мм, тому у першому наближеш приймаемо !! товщину саме на цьому рiвнi.
Питомий знос контактного проводу на нор-мативнi 104 км пробiгу визначимо виходячи з усереднених значень зносу та кшькосп прохо-дiв за перюд експерименту, тобто з 30.11.2016
© Муха А. М. та т., 2017
р. по 30.03.2017 р., враховуючи при цьому зага-льний термiн експлуатаци проводу у 18 роюв.
На дшянщ 1 «Тернопiль - Глибочок Великий (непарна)» знос контактного проводу станом
Таблиця 3
Розрахунок товщини захисноТ плiвки на поверхнi контактного проводу на дшьнищ Тернопiль -Глибочок Великий
3 и Характеристика Середня Товщина
поверхш контакт- висота захисшл
¡3 ного проводу hcp, мм пл1вки, мм
1 2 3 4
1 З захисною пл1в-кою 11,165 0,009
Без захисно! пл1в-ки 11,156
2 З захисною пл1в-кою 11,016 0,04
Без захисно! пл1в-ки 10,976
3 З захисною пл1в-кою 10,981 0,013
Без захисно! пл1в-ки 10,968
4 З захисною пл1в-кою 9,877 0,014
Без захисно! пл1в-ки 9,863
18 роюв 12 тсящв
1100
проходiв мiсяць
10000 проходш = 0,102
кв. мм 10 тис. пр.
( ( 1 ^ ^ 3,56 кв.мм
18 рошв 12 м1сящв
1100
проход1в м1сяць
10000 проход1в = 0,15
кв. мм 10 тис. пр.
На дшянщ 4 «Тернопшь - Глибочок Великий (парна)» знос склав 4,11 кв. мм (табл. 2, дшянка 4). Тодi питомий знос буде складати:
4,11 кв.мм 18 роюв 12 мюящв
поопр°ход№
мiсяць
10000 проходiв = 0,173
10 тис. пр.
У середньому по чотирьох дшянках питомий знос дорiвнюe:
0,102 + 2 • 0,15 + 0,173
• = 0,144-
на 30.11.2016 р. склав 2,42 кв. мм (табл. 2, дшянка 1) базуючись на 1100 проходiв в мюяць отримуемо:
^ 2,42 кв.мм ^ ^
На дiлянках 2 та 3 «Тернопiль - Глибочок Великий (парна)» знос склав 3,56 кв. мм (табл. 2, дшянка 2, 3). Тодi питомий знос буде склада-ти:
кв. мм 10 тис. пр.
Нормативне значення питомого зносу контактного проводу на електрифшованих донках змшного струму дорiвнюе 0,13 кв. мм/10 тис. пр. для електровозiв та 0,08 кв. мм/10 тис. пр. для електропо1здв, яю обладнаш струмо-приймачами з вугiльними накладками.
Рух електрорухомого складу на дослщнш дiлянцi мае наступш уточненi середнi показни-ки:
- електропо1'зди: 6 пар за добу, електропо1'з-да 6-ти вагош (по три струмоприймача) тодi за добу 6^3=18 проходiв струмоприймачiв (по парнш та непарнш дшянщ);
- електровози вантажш (562/47 дiб)=12 проходiв струмоприймачiв за добу (по парнш та непарнш дшянщ);
- електровози пасажирсью: (289/47 дiб)=6 проходiв струмоприймачiв за добу (по парнiй та непарнш дшянщ).
Враховуючи, що сшввщношення кiлькостi проходiв струмоприймачiв електровозiв до еле-ктропоïздiв на дослiднiй дшянщ дорiвнюе: (12+6)/18=1 приймаемо середнiй показник питомого зносу:
(0,13^1/2)+(0,08^1/2)=0,105 кв. мм/10 тис.
Таким чином, за попередш 18 рокiв експлуатаци дослiдноï дiлянки маеться перевищення нормативного значення в 0,144/0,105=1,37 рази.
У той же час, в перюд проведення експлуа-тацшних випробувань з 30.11.2016 р по 30.03.2017 р. зносу контактного проводу на до-слщних дшянках зафшсовано не було, з ураху-ванням заданоï точносп вимiрiв.
Висновки
1. Замiри 30.11.2016 р., перед запуском в експлуатащю електрорухомого складу обладнаного накладками полозiв струмоприймачiв з матерiалу «Ромашт-УВЛШ», показали вщсут-
кв. мм
нють на робочш поверхш контактного проводу захисно! плiвки.
2. Питомий знос контактного проводу за по-переднi 18 роюв експлуатаци у середньому склав 0,144 кв. мм на 10 тис. проходiв, тобто з перевищенням нормативного значення в 0,144/0,105=1,37 рази.
3. В перюд з 30.11.2016 р. по 30.03.2017 р. на дослщних донках «Тернопшь - Глибочок Великий» регюнально! фшп «Львiвська затз-ниця» ПАТ «УЗ» частка електрорухомого скла-
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
1. Устименко, Д. В. Сучасний стан проблеми струмозшмання на електрифжованих зал1зницях [текст] / Д. В. Устименко // Електриф1кац1я транспорту. - 2016. - №12
2. Берент, В.Я. Материалы и свойства электрических контактов в устройствах железнодорожного транспорта [Текст] В.Я. Берент.-М.: 1нтекст. 2005. -408 с.
3. Сидоров, О.А. Исследование и прогнозирование износа контактных пар систем токосъёма с жестким токопроводом: Монография [Текст]/ О.А. Сидоров, С.А. Ступаков.-М.: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте». 2012. - 174 с.
4. Тартаковский, Э. Д. Токосъемные вставки из нового фуллерено-углеродного материала «Рома-нит-УВЛШ» [Текст] / Э.Д. Тартаковский, С.М. Романов, Д.С. Романов // Зал1зничний транспорт Укра!ни. - 2007. - № 3. - С. 41-44.
5. Тартаковский, Э. Д. Эксплуатация токосъем-ных вставок из нового материала «Романит-УВЛШ» [Text] / Э.Д. Тартаковский, С.М. Романов, Д.С. Романов // Зал1зничний транспорт Украши. - 2007. - № 5. - С. 74-78.
6. Правила улаштування та техшчного обслуго-вування контактно! мереж! електрифжованих зал1з-ниць (ЦЕ-0023) [Текст]. - К.: ТОВ "1нпрес" - 2008. -208 с.
ду, що обладнано накладками з Marepiany «Ро-машт-УВЛШ» склала 31..32,5%. Наприкшщ експерименту на повepхнi контактного проводу утворилась захисна raiBra товщиною близько 0,01 мм i як наслщок, за вказаний пepiод, знос контактного проводу не зафшсовано (з ураху-ванням задано! точностi вимipювaнь).
4. Робоча поверхня контактного проводу р> вномipнa, борозни «зaтягнyтi» змащувальними мaтepiaлaми. Спостepiгaлaсь гpaфiтизaцiя поверхш.
REFERENCES
1. Ustymenko D. V. Suchasniy stan problemi strumoznImannya na elektrifIkovanih zallznitsyah [The current state of the problem of screw-in on electrified railways] / D. V. Ustymenko. Electrification of transport, 2016, vol. 12, 71-75 s.
2. Berent V. Ya. Materialyi i svoystva elektrich-eskih kontaktov v ustroystvah zheleznodorozhnogo transporta [The materials and properties of the electrical contact devices in railway transport] / V.Ya. Berent. -M.: Intekst. 2005. - 408p.
3. Sydorov O. A. Issledovanye i prognozirovanye iznosa kontaktnykh par system tokosema s ghoskim tokoprovodom: Monografia [Research and forecasting of wear contact pairs tokosёma systems with rigid current lead]/ O.A. Sydorov, S.A. Stupakov.-M.: FGBOU «Uchebno-metodycheskyj tcentr po obrazovanyu na zjeleznodorozjnom transporte». 2012. - 174p.
4. Tartakovskiy E. D., Romanov S. M., Romanov D. S. Tokos'emnyie vstavki iz novogo fullereno-uglerodnogo materiala «Romanit-UVLSh» [Current collector inserts from the new fullerene-carbon material "Romanite-UVLSh"] / E. D. Tartakovskiy, S. M. Romanov, D. S. Romanov. Railway transport of Ukraine, 2007, vol. 3, 41-44 s.
5. Tartakovskiy E. D., Romanov S. M., Romanov D. S. Ekspluatatsiya tokos'emnyih vstavok iz novogo materiala «Romanit-UVLSh» [Operation of current collector inserts from the new material "Romanite-UVLSh"] / E. D. Tartakovskiy, S. M. Romanov, D. S. Romanov. Railway transport of Ukraine, 2007, vol. 5, 74-78 s.
6. Pravila ulashtuvannya ta tehnlchnogo ob-slugovuvannya kontaktnoYi merezhI elektrifIkovanih zallznits (TsE-0023) [Rules for the arrangement and maintenance of the contact network of electrified railways (CE-0023)] / K.: LLC "Infra", 2008, 208 s.
Надшшла до друку 17.04.2017.
Внутрiшнiй рецензент Гетьман Г. К. Зовшшнш рецензент Саенко Ю. Л.
В статт викладеш результати роботи по оцшц зносу контактного проводу на дшянках змiнного струму при експлуатацií електрорухомого складу обладнаного рiзними типами контактних накладок пантографа. Авторами встановлено, що до початку експерименту мало мюце перевищення нормативу по зносу контактного проводу у 1,37 рази. За час проведення роб^ в об^у на експериментальнш дшянц знаходилось близько 30% електрорухомого складу обладнаного накладками полозiв пантографiв з матерiалу «Ромашт-УВЛШ». Це дозволило створити захисну струмопровщну плiвку i як наслщок суттево знизити знос контактного проводу.
Ключовi слова: полоз пантографа; контактна пара; струмозшмання; контактний провщ; штенсившсть зносу; контактна вставка пантографа.
© Муха А. М. та ш., 2017
УДК 621.336
А. М. МУХА (ДНУЖТ), Д. В. УСТИМЕНКО (ДНУЖТ), А. Ю. БАЛИЙЧУК (ДНУЖТ), Е. Я. КУРИЛЕНКО (ДНУЖТ)
Кафедра «Электротехника и электромеханика», Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаряна, ул. Лазаряна 2, г. Днепро, 49010, Украина, тел.: +38 (056)37-31-537, эл. почта: апс1гети@1.иа, ОЯСЮ: orcid.org/0000-0002-5629-4058, orcid.org/0000-0003-2984-4381, orcid.org/0000-0003-0119-1446, orcid.org/0000-0003-2045-917X
РЕЗУЛЬТАТЫ ЗАМЕРОВ ИЗНОСА КОНТАКТНОГО ПРОВОДА НА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ УЧАСТКАХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ЛЬВОВСКОЙ ЖЕЛЕЗНОЙ ДОРОГИ
В статье изложены результаты работы по оценке износа контактного провода на участках переменного тока при эксплуатации электроподвижного состава, оборудованного различными типами контактных накладок пантографа. Авторами установлено, что до начала эксперимента имело место превышение норматива по сносу контактного провода в 1,37 раза. За время проведения работ в обращении на экспериментальном участке находилось около 30% электроподвижного состава, оборудованного накладками полозьев пантографов из материала «Романит-УВЛШ». Это позволило создать защитную токопроводящую пленку и как следствие существенно снизить износ контактного провода.
Ключевые слова: полоз пантографа; контактная пара; токосъём; контактный провод; интенсивность износа; контактная вставка пантографа.
UDC 621.336
A. M. MUKHA (DNURT), D. V. USTYMENKO (DNURT), O. Yu. BALIICHUK (DNURT), O. Ya. KURYLENKO (DNURT)
Department of "Electrical Engineering and Electromechanics", Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan, Lazaryan Str., 2, Dnipro, 49010, Ukraine, tel: +38 (056)37-31-537, e-mail: andremu@i.ua, ORCID: orcid.org/0000-0002-5629-4058, orcid.org/0000-0003-2984-4381, orcid.org/0000-0003-0119-1446, orcid.org/0000-0003-2045-917X
RESULTS OF CONTINUOUS WIRELESS MODE CHANGES ON EXPERIMENTAL SECTIONS OF THE CHANGED CURRENT OF THE LVIV RAILWAY
The article presents the results of the work on the evaluation of the wear of the contact wire in the areas of alternating current during the operation of the electromotive force equipped with different types of contact lining pantograph. The authors found that prior to the beginning of the experiment there was an exceeding of the standard for wear of the contact wire in 1,37 times. During the course of the work in circulation at the experimental site there were about 30% of the electromotive structure equipped with strips of pantographs from the material "Romanite-UHFL". This made it possible to create a protective conductive film and, as a result, to significantly reduce the wear of the contact wire
Keywords: pantograph strokes; contact pair; current collector; contact wire; wear rate; pantograph contact insert.
Внутренний рецензент Гетьман Г. К.
Внешний рецензент Саенко Ю. Л.
Internal reviewer Getman G. K.
External reviewer Saenko U. L.
