graduate student
Russian Federation
The target of the researching of this article is the designing of an asymmetric current collector model for the high-speed rolling stock. There is the comparation of the proposed construction with the SSS400+ and TA1-160 current collectors. We used the SolidWorks CAD for the scheming and researching because of great number of instruments inside one software. The basic directions of the investigation are the searching of accurate and fast-acting driving unit system and analysis of the perspectives of using special cross-section of the pantograph elements. The article contain the results of thecurrent collector elements strength analysis. We describe the alternative method to put the pantograph in motion.
current collector, high-speed transport, current collector’s driving unit, asynchronous motor, triangular cross-section
Исследования в области высокоскоростного железнодорожного транспорта приобретают все большую актуальность для Российской Федерации, этому способствует успешная эксплуатация поездов Siemens Velaro Rus на участке Москва – Санкт-Петербург. 18 сентября 2018 г. было заключено соглашение между Siemens AG и ООО «Уральские локомотивы» о производстве высокоскоростных поездов на территории РФ [1].
Целью представленной работы является создание модели токоприёмника для высокоскоростного подвижного состава, обладающей конкурентными с зарубежными аналогами характеристиками. По причине отсутствия в РФ производства токоприёмников для высокоскоростных поездов сравнение разработанной конструкции в данной статье производится с токоприёмником электропоезда «Сапсан», а также с наиболее близким к нему по своей конструкции отечественным токоприёмником ТА1–УКС.160.
Проектируемая конструкция должна обладать эксплуатационной скоростью до 400 км/ч, иметь возможность точной активной регулировки высоты подъёма полоза для лучшего контроля усилия нажатия на контактный провод, а также иметь упрощённую конструкцию, как для удобства производства, так и для удобства эксплуатации при неукоснительном соблюдении требований ГОСТ 32204-2013 Токоприемники железнодорожного электроподвижного состава.
Как уже было сказано, аналогами, с которыми проводится сравнение проектируемой конструкции в исследовании, являются токоприёмники SSS400+ и ТА1-УКС.160 (рис. 1). Такое сравнение обусловлено тем, что асимметричные токоприёмники обладают на сегодняшний день лучшим сочетанием показателей массы, прочности, количества подвижных соединений и подрессоренной массы, чем их симметричные аналоги. По это причине симметричные токоприёмники в исследовании не рассматриваются.
В результате проектирования при помощи САПР SolidWorks была создана модель токоприёмника, представленная на рис. 2. В дальнейших прочностных расчётах её основные элементы рассматривались по отдельности. Каждому элементу была задана нагрузка, эквивалентная статической согласно требованиям ГОСТ, после чего были проведены корректировки геометрии элементов с целью уменьшения напряжений в материале. Коэффициенты запаса прочности основных элементов представлены в табл. 1 [2].
Отличительной особенностью геометрии звеньев конструкции является треугольное поперечное сечение верхней и нижней рам, дающее возможность размещать в их внутренней полости магистрали дополнительных систем токоприёмника, а также наиболее уязвимое и, вместе с тем, достаточно важное звено конструкции – синхронизирующую тягу [3]. По результатам проектирования была зарегистрирована полезная модель № 181784.
В качестве привода токоприёмника планируется использовать систему, описанную в изобретении RU 2 694 933 C1 «Электромеханическая система» (рис. 3). Данная система состоит из магнитопровода с размещенной на нем сетевой обмоткой 1, вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 3, на внутренней поверхности которой нанесена и жестко связана с обмоткой резьба. Неподвижный элемент из антифрикционного неэлектропроводящего материала выполняет функцию радиального подшипника скольжения 2, вала 4. На валу 4 также нанесена резьба. При этом между вращающейся обмоткой 3 и валом 4 образовано резьбовое соединение. На торцевых частях магнитопровода 1 установлены кольца 5 с диаметром внутреннего отверстия, превышающим наружный диаметр вала, выполненные из антифрикционного материала и образующие между собой и торцевыми частями вращающейся вторичной обмотки подшипник скольжения [4].
1. Ural'skie lokomotivy URL: http://ulkm.ru/actions/na-uralskix-lokomotivax-budut-proizvodit-vysokoskorostnye-poezda-sapsan/ (Data obrascheniya 24.11.2019).
2. Kim K.K. Koncept tokopriemnika dlya vysokoskorostnogo podvizhnogo sostava / K. K. Kim, A. A. Svechnikov, M. A. Gerasimov // Proryvnye tehnologii elektricheskogo transporta.Materialy Devyatogo P78 Mezhdunarodnogo simpoziuma «Eltrans-2017» («Eltrans-2017»), posvyaschennogo 130-letiyu osnovaniya G.K. Merchingom elektrotehnicheskoy shkoly v Rossii. - «NP-Print». - 2019. - S. 216-221.
3. Pat. 181784 Rossiyskaya Federaciya, MPK7 B 60 L 5/00 (2006.01). Tokopriemnik elektropodvizhnogo sostava [Tekst] / Kim K. K. ; zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VO "Peterburgskiy gosudarstvennyy universitet putey soobscheniya Imperatora Aleksandra I"; zayavl. 12.12.17 ;opubl. 26.07.18 Byul. № 21. - 9 s. : il.
4. Pat. 2 694 933 Rossiyskaya Federaciya, MPK H02K 7/06 (2006.01), F16H 25/20 (2006.01), H02K 17/16 (2006.01). Elektromehanicheskaya sistema [Tekst] / Ivanova A. I. zayavitel' i patentoobladatel' PAO "Aviacionnaya holdingovaya kompaniya "Suhoy" ;zayavl. 14.06.2018 ;opubl. : 18.07.2019Byul. № 20. - 8 s. : il.
