RU143699U1

RU143699U1 - ELECTRIC WELDED ELECTRIC CONNECTOR WITH EFFECTIVE CUFF GEOMETRY

Info

Publication number: RU143699U1
Application number: RU2014111086/11U
Authority: RU
Inventors: Валерий Сергеевич Фадеев; Татьяна Евгеньевна Флянтикова; Григорий Дмитриевич Павлушко; Евгений Александрович Шиляев; Олег Викторович Штанов; Николай Михайлович Паладин; Александр Викторович Конаков
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2014-07-27

Abstract

1. Соединитель электрический приварной с эффективной геометрией манжеты, предназначенный для приварки к рельсам поперек продольной оси соединителя, состоящий из токопровода и манжеты, при этом токопровод состоит из многожильного провода, манжета состоит из фартука, служащего для приварки к рельсу, и наконечника, служащего для закрепления токопровода опрессовкой с пластической деформацией токопровода, отличающийся тем, что манжета выполнена из сваренных между собой стальных элементов в виде трубы и уголка, при этом фартук выполнен из уголка, а наконечник - из трубы, уголок приварен к рельсу с образованием горизонтальной полки, к внутренней стороне которой приварен наконечник, обеспечивая вертикальное расположение токопровода, наконечник имеет два пояса опрессовки с шестигранным контуром, с различной степенью обжатия в поясах, внутренняя поверхность наконечника покрыта антикоррозионным покрытием и смазкой.2. Соединитель электрический приварной по п.1, отличающийся тем, что пояс опрессовки со стороны приварного участка обжат до появления пластической деформации отдельных проводов многожильного токопровода.3. Соединитель электрический приварной по п.1, отличающийся тем, что пояс опрессовки со стороны входа токопровода обжат до максимального уплотнения многожильного провода при отсутствии пластической деформации отдельных проводов многожильного токопровода.4. Соединитель электрический приварной по п.1, отличающийся тем, что пояса опрессовки имеют форму трапеции с закругленными углами при основаниях трапеции.1. An electric welded connector with an effective cuff geometry, designed for welding to rails across the longitudinal axis of the connector, consisting of a current lead and a sleeve, wherein the current lead consists of a stranded wire, the sleeve consists of an apron that serves to weld to the rail, and a tip that serves to fixing the conductor by crimping with plastic deformation of the conductor, characterized in that the cuff is made of steel elements welded together in the form of a pipe and a corner, while the apron is made of carbon olive, and the tip is made of pipe, the corner is welded to the rail with the formation of a horizontal shelf, the tip is welded to the inside, providing a vertical arrangement of the current lead, the tip has two crimping belts with a hexagonal contour, with a different degree of compression in the belts, the inner surface of the tip is coated with anticorrosive coating and grease. 2. An electric welded connector according to claim 1, characterized in that the crimping belt on the side of the welded section is crimped until plastic deformation of the individual wires of the multicore current lead occurs. The welded electrical connector according to claim 1, characterized in that the crimping belt on the input side of the current lead is compressed to the maximum compaction of the stranded wire in the absence of plastic deformation of the individual wires of the stranded current lead. The electric welded connector according to claim 1, characterized in that the crimping belts are in the form of a trapezoid with rounded corners at the bases of the trapezoid.

Description

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к рельсовым цепям устройств железнодорожной автоматики - электрической сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ).The utility model relates to the field of railway transport, namely to rail circuits of railway automation devices - electrical signaling, centralization and blocking (STB).

Рельсовые стыковые электрические соединители предназначены для обеспечения максимальной и стабильной электрической проводимости стыка, поэтому они должны обеспечивать: малые потери электрической энергии, низкое и стабильное электрическое сопротивление. При установке в путь на электрифицированных участках это сопротивление не должно превышать 300 мОм.Rail butt electrical connectors are designed to provide maximum and stable electrical conductivity of the joint, so they must provide: small losses of electrical energy, low and stable electrical resistance. When installed on the road in electrified areas, this resistance should not exceed 300 mOhm.

Известны приварные рельсовые электрические соединители, применяемые в рельсовых цепях железнодорожного пути на электрифицированных железных дорогах и служащие для снижения до приемлемого уровня электрического сопротивления рельсовых стыков, для обеспечения надежного и экономичного прохождения тягового и сигнального токов из одной рельсовой плети, в другую.Welded rail electrical connectors are known that are used in rail chains of a railway track on electrified railways and serve to reduce the electrical resistance of rail joints to an acceptable level, to ensure reliable and economical passage of traction and signal currents from one rail lash to another.

Полезная модель №41282 от 30.06.2003 «Рельсовый стыковой соединитель для железных дорог». Соединение токопровода с рельсами выполнено с помощью стальных манжет. Стальные манжеты, выполнены в форме цилиндра, при этом толщина стенки манжеты относится к диаметру токопровода в пределах от 0,35 до 0,40, а длина манжеты, находящейся в пределах не менее 3,5 и не более 4,1 диаметра токопровода.Utility model No. 41282 of 06/30/2003 "Rail butt connector for railways." The conductor connection with the rails is made using steel cuffs. Steel cuffs are made in the form of a cylinder, while the thickness of the cuff wall refers to the diameter of the conductor in the range from 0.35 to 0.40, and the length of the cuff, which is within no less than 3.5 and not more than 4.1 of the diameter of the conductor.

Полезная модель №22480 от 25.07.2001 «Стыковой соединитель». Соединение токопровода с рельсами выполнено с помощью стальных манжет и соединены между собой посредством сварки, при этом манжеты обжаты поперечными линиями конусного профиля. Ось манжеты располагается параллельно оси соединителя.Utility model No. 2248 dated July 25, 2001 “Butt connector”. The current lead connection with the rails is made using steel cuffs and interconnected by welding, while the cuffs are crimped by transverse lines of the conical profile. The cuff axis is parallel to the axis of the connector.

Полезная модель №41025 от 02.03.2004 «Рельсовый стыковой соединитель», содержит манжеты в виде трубчатой обоймы, при этом сторона обоймы, обращенная к рельсу и привариваемые края противоположной стороны сплюснуты, а торцы обойм и концы гибкого троса, выполнены скошенными вниз от привариваемой к рельсу краев и спрессованы, с пластической деформацией жил гибкого троса, в средней части обойм со стороны противоположной сплюснутой стороне выполнено сферическое вдавливание с раздачей жил гибкого троса к стенкам обойм. Ось манжеты располагается параллельно оси соединителя.Utility model No. 41025 of 03/02/2004 “Rail butt connector”, contains cuffs in the form of a tubular cage, with the side of the cage facing the rail and the welded edges of the opposite side flattened, and the ends of the cages and ends of the flexible cable are tapered down from the welded to the edges of the rail and are pressed, with plastic deformation of the cores of the flexible cable, in the middle part of the cages from the side opposite the flattened side, a spherical indentation was made with the distribution of cores of the flexible cable to the walls of the cages. The cuff axis is parallel to the axis of the connector.

Недостаток данных технических решений заключается в следующем. Из-за относительно высокого сопротивления биметаллических проводов для поддержания электрических параметров соединителей требуется применять провода большего сечения, чем у медных. Данное обстоятельство ухудшает механические параметры применяемых проводов по сравнению с медными. Провода трудно поддаются изгибам с малым радиусом, при этом происходит коробление и распушивание провода, выпучивание отдельных проволок или прядей и т.п. Конструкция, когда ось манжеты располагается параллельно ости рельса, требует трех изгибов на длине 200 мм, что из-за высокой жесткости провода крайне затруднительно, такие соединители плохо переносят динамические нагрузки и ломаются или отрываются от рельсов по месту приварки.The disadvantage of these technical solutions is as follows. Due to the relatively high resistance of bimetallic wires, it is required to use wires of a larger cross section than copper wires to maintain the electrical parameters of the connectors. This circumstance worsens the mechanical parameters of the used wires in comparison with copper. Wires are difficult to bend with a small radius, with this warping and fluffing of the wire, buckling of individual wires or strands, etc. The design, when the cuff axis is parallel to the rail axis, requires three bends over a length of 200 mm, which is extremely difficult due to the high stiffness of the wire, such connectors do not tolerate dynamic loads and break or tear off the rails at the weld site.

Наиболее близким по техническому решению является полезная модель №61207 от 14.03.2006 «Рельсовый приварной электрический соединитель». Соединение токопровода с рельсами выполнено с помощью стальных манжет фартучного типа, предназначенных для приварки к рельсам поперек продольной оси соединителя. В данном случае соединитель выполнен U-образной формы, что позволяет избежать излишних изгибов токопровода, уменьшить механические напряжения, иметь гораздо большую долговечность, чем при приварке манжеты с расположением, когда ось манжеты параллельно оси соединителя.The closest in technical solution is the utility model No. 61207 of 03/14/2006 "Rail welded electrical connector." The connection of the current lead with the rails is made using steel cuffs of the farther type, designed for welding to the rails across the longitudinal axis of the connector. In this case, the connector is made in a U-shape, which avoids excessive bends of the current lead, reduces mechanical stresses, and has much greater durability than when welding the cuff with the arrangement when the cuff axis is parallel to the axis of the connector.

Недостатком данного соединителя является ослабление крепления гибкого троса в манжете в процессе эксплуатации при вибрационных воздействиях, и обусловленное этим ухудшение электрического контакта троса (токопровода) с манжетой. Кроме этого манжета не обеспечивает необходимую прочность сварного шва из-за малой толщины фартука, не позволяющей выполнять двухслойный сварной шов, в связи, с чем в зоне приварки к головке рельса формируется неблагоприятная зона термического влияния, вызывающая отколы металла.The disadvantage of this connector is the weakening of the fastening of the flexible cable in the cuff during operation under vibration, and the resulting deterioration of the electrical contact of the cable (conductor) with the cuff. In addition, the cuff does not provide the necessary strength of the weld due to the small thickness of the apron, which does not allow to perform a two-layer weld, and therefore an unfavorable thermal influence zone is formed in the zone of welding to the rail head, causing metal spalling.

Задачей, заявляемого технического решения является повышение надежности работы устройств железнодорожной автоматики - электрической сигнализации, централизации и блокировки (СЦБ).The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of railway automation devices - electrical signaling, centralization and blocking (signaling).

В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат заявляемой полезной модели, заключающийся в снижение переходного электрического сопротивления в соединении токопровода с манжетой и повышение надежности механического крепления соединения токопровода в манжете.In the process of solving this problem, the technical result of the claimed utility model is achieved, which consists in reducing the transient electrical resistance in the connection of the current lead to the cuff and improving the reliability of mechanical fastening of the current lead connection in the cuff.

Поставленная цель достигается соединителем электрическим приварным с эффективной геометрией манжеты, предназначенным для приварки к рельсам поперек продольной оси соединителя, состоящим из токопровода и манжеты при этом токопровод состоит из многожильного провода, манжета состоит из фартука, служащего для приварки к рельсу и наконечника, служащего для закрепления токопровода опрессовкой с пластической деформацией токопровода, при этом манжета выполнена из сваренных между собой стальных элементов в виде трубы и уголка, при этом фартук выполнен из уголка, а наконечник из трубы, уголок приварен к рельсу с образованием горизонтальной полки, к внутренней стороне которой приварен наконечник, обеспечивая вертикальное расположение токопровода, наконечник имеет два пояса опрессовки с шестигранным контуром, с различной степенью обжатия в поясах, внутренняя поверхность наконечника покрыта антикоррозионным покрытием и смазкой.This goal is achieved by an electric welded connector with an effective cuff geometry, designed for welding to rails across the longitudinal axis of the connector, consisting of a current lead and a cuff, while the current lead consists of a multicore wire, the cuff consists of an apron that serves to be welded to the rail and a tip used to fix conductors by crimping with plastic deformation of the conductors, while the cuff is made of steel elements welded together in the form of a pipe and a corner, while k is made of a corner, and the tip is made of a pipe, the corner is welded to the rail with the formation of a horizontal shelf, the tip is welded to the inside, providing a vertical arrangement of the current lead, the tip has two crimping belts with a hexagonal contour, with a different degree of compression in the belts, the inner surface of the tip Coated with anti-corrosion coating and grease.

Кроме этого, пояс опрессовки со стороны фартука обжат до появления пластической деформации отдельных проводов многожильного провода, пояс опрессовки со стороны входа токопровода обжат до максимального уплотнения многожильного провода при отсутствии пластической деформации отдельных проводов многожильного провода, пояса опрессовки имеет форму трапеции с закругленными углами при основаниях трапеции.In addition, the crimping belt on the side of the apron is crimped until the plastic deformation of the individual wires of the stranded wire appears, the crimping belt on the side of the input conductor is crimped to the maximum seal of the stranded wire in the absence of plastic deformation of the individual wires of the stranded wire, the crimping belt has the shape of a trapezoid with rounded corners at the base of the trapezoid .

Высокая интенсивность отказов соединителей обусловлена условиями эксплуатации соединителей - это вибрации, удары, перепады температур, агрессивная среда. К наиболее характерным из них относятся: обрыв соединителя в месте приварки к рельсу, ненадежный контакт между токопроводом и манжетой. Нарушение контакта приводит к увеличению переходного сопротивления и, в конечном счете, к обрыву. Проведенный анализ показывает, что нарушение контакта происходит, главным образом, после его установки в путь за счет разогрева манжеты в процессе ее приварки к рельсу. В этом случае происходит деформация, ослабление усилия обжатия токопровода, а также окисление контактирующих поверхностей. Переходное сопротивление «токопровод-манжета», а следовательно, и полное сопротивление самого соединителя увеличивается, поэтому соединитель вскоре оказывается непригодным к работе. В результате атмосферной коррозии, при наличии в атмосфере сернистых соединений, образуются сернистые пленки, которые существенно снижают устойчивую работу рельсовых соединителей, образование некоторых пленок приводит к нарушению контакта.The high failure rate of the connectors is due to the operating conditions of the connectors - these are vibrations, shocks, temperature changes, aggressive environment. The most characteristic of them include: breakage of the connector at the place of welding to the rail, unreliable contact between the current lead and the cuff. Disruption of contact leads to an increase in transient resistance and, ultimately, to a break. The analysis shows that contact disruption occurs mainly after its installation on the road due to heating of the cuff during its welding to the rail. In this case, deformation, weakening of the compression force of the current lead, as well as oxidation of the contacting surfaces occurs. The transient resistance "current-cuff", and therefore the total resistance of the connector itself increases, so the connector will soon become unusable. As a result of atmospheric corrosion, in the presence of sulfur compounds in the atmosphere, sulfur films are formed, which significantly reduce the stable operation of rail connectors, the formation of some films leads to disruption of contact.

Необходимым условием для устойчивости работы рельсовых соединителей является предохранение их от попадания влаги внутрь манжеты, которая ведет к окислению их контактирующих поверхностей. Данное условие достигается исполнением манжеты в виде горизонтальной полки и приварки к ее внутренней стороне трубчатого элемента.A necessary condition for the stability of the rail connectors is to protect them from moisture inside the cuff, which leads to the oxidation of their contact surfaces. This condition is achieved by the execution of the cuff in the form of a horizontal shelf and welding to its inner side of the tubular element.

В настоящее время в соответствии с техническими условиями - приварка стыковых соединителей к рельсам при температуре ниже +5°C запрещена. Это значит, что при обрыве соединителя стык остается без резерва и является потенциальным источником отказов рельсовых цепей, интенсивность отказов рельсовых цепей из-за обрыва соединителей наиболее высокая. Снижение данного вида отказа в работе соединителя достигается конструктивными особенностями. Конструкция манжеты позволяют токопроводу соединителя располагаться максимально близко к рельсовым накладкам, что минимизирует усилия на отрыв сварного соединения во время контакта со средствами малой путейской механизации, при обслуживании пути.Currently, in accordance with the technical conditions - welding of butt connectors to rails at temperatures below + 5 ° C is prohibited. This means that when the connector breaks, the joint remains without a reserve and is a potential source of rail circuit failures, the failure rate of rail chains due to breakage of the connectors is the highest. Reducing this type of failure in the connector is achieved by design features. The design of the cuff allows the current path of the connector to be located as close as possible to the rail plates, which minimizes the effort to break off the welded joint during contact with means of small track mechanization, while maintaining the track.

Улучшение электрического контакта происходит в результате двойной опрессовки жил токопровода в наконечнике и максимально возможного приближения конца токопровода к полке фартука. Однако увеличение переходного сопротивления контакта «токопровод-манжета» происходит, главным образом, при установке такого соединителя в путь. При приварке манжета подвергается воздействию температуры, доходящей, до 1500°C. В этом случае может нарушаться плотное обжатие токопровода и их окисление. Что бы этого не происходило должен быть хороший отвод тепла из зоны сварки, это достигается плотным контактом токопровода и наконечника в поясах опресовки, и наличия на внутренняя поверхность наконечника антикоррозионного покрытия и смазки.Improving the electrical contact occurs as a result of double crimping the conductors in the tip and the maximum possible approximation of the end of the conductors to the apron shelf. However, an increase in the transient resistance of the “conductor-cuff” contact occurs mainly when such a connector is installed in the path. When welding, the cuff is exposed to temperatures up to 1500 ° C. In this case, dense compression of the current lead and their oxidation may be impaired. Whatever this happens, there must be a good heat removal from the welding zone, this is achieved by tight contact of the current lead and the tip in the pressure testing belts, and the presence of an anti-corrosion coating and lubricant on the inner surface of the tip.

Стык, кроме того, является местом, где соединитель подвергается различным деформациям в вертикальном и горизонтальном направлении, поэтому он должен выдерживать не менее (3-4)×10⁶ циклов прогибов рельса с амплитудой 10-15 мм. При выходе токопровода из наконечника, отдельные жилы не должны иметь концентраторов механических напряжений. Это достигается тем, что пояс опрессовки со стороны приварного участка обжат до появления пластической деформации отдельных проводов многожильного провода, а со стороны входа токопровода обжат до максимального уплотнения многожильного провода при отсутствии пластической деформации отдельных проводов многожильного провода, при этом оба пояса опрессовки имеет форму трапеции с закругленными углами при основаниях трапеции.The joint, in addition, is the place where the connector undergoes various deformations in the vertical and horizontal direction, so it must withstand at least (3-4) × 10 ⁶ cycles of rail deflection with an amplitude of 10-15 mm. When the conductors exit the tip, individual cores should not have stress concentrators. This is achieved by the fact that the crimping belt on the side of the welded section is compressed until plastic deformation of the individual wires of the stranded wire appears, and on the side of the input conductor, it is compressed to the maximum sealing of the multicore wires in the absence of plastic deformation of the individual wires of the stranded wire, while both crimping belts have the shape of a trapezoid with rounded corners at the base of the trapezoid.

На фиг. 1 показан соединитель электрический приварной с эффективной геометрией манжеты предназначенный для приварки к рельсам поперек продольной оси соединителя. На фиг. 2 показано расположение соединителя в плоскости перпендикулярной рельсу.In FIG. 1 shows an electric welded connector with an effective cuff geometry for welding to rails across the longitudinal axis of the connector. In FIG. 2 shows the location of the connector in a plane perpendicular to the rail.

Соединитель электрический приварной с эффективной геометрией манжеты состоит из токопровода 1 и манжеты 2. Манжета 2 выполнена из сваренных между собой стальных элементов в виде трубы и уголка, при этом фартук 3 выполнен из уголка, а наконечник 4 из трубы, уголок приварен к рельсу с образованием горизонтальной полки, к внутренней стороне которого приварен наконечник 4, обеспечивая вертикальное расположение токопровода 1. Фартук 3 манжеты 2 имеет вертикальную и горизонтальную полки. Вертикальная полка служит для приварки к рельсу. Наконечник 4 имеет два пояса 4.1 и 4.2 опрессовки с шестигранным контуром, с различной степенью обжатия в поясах, внутренняя поверхность наконечника покрыта антикоррозионным покрытием и смазкой Пояс опрессовки 4.1 со стороны приварного участка обжат до появления пластической деформации отдельных проводов многожильного токопровода 1, пояс опрессовки 4.2 со стороны входа токопровода обжат до максимального уплотнения многожильного провода при отсутствии пластической деформации отдельных проводов многожильного токопровода 1.An electric welded connector with an effective cuff geometry consists of a current lead 1 and a cuff 2. The cuff 2 is made of steel elements welded together in the form of a pipe and a corner, while the apron 3 is made of a corner, and the tip 4 of the pipe, the corner is welded to the rail with the formation horizontal shelves, on the inner side of which the tip 4 is welded, providing a vertical arrangement of the current lead 1. The apron 3 of the cuff 2 has a vertical and horizontal shelves. The vertical shelf is used for welding to the rail. The tip 4 has two crimping belts 4.1 and 4.2 with a hexagonal contour, with a different degree of crimping in the belts, the inner surface of the tip is coated with an anticorrosion coating and lubricant. The crimping belt 4.1 on the side of the welded section is crimped before the plastic deformation of individual wires of the multicore current lead 1, the crimping belt 4.2 with the input side of the current lead is compressed to the maximum compaction of the stranded wire in the absence of plastic deformation of the individual wires of the stranded current lead 1.

Пример конкретного выполнения полезной модели.An example of a specific implementation of a utility model.

Соединитель электрический приварной с эффективной геометрией манжеты имеет U-образную форму. Такой рельсовый соединитель, будучи приваренным к стыкуемым рельсам, работает с меньшим механическим напряжением, и обеспечивает большую циклическую долговечность независимо от материала токопровода: медного или биметаллического. Конструкция соединителя максимально близко расположена к рельсовым накладкам, это значительно сокращает количество отрывов сварного соединения во время обслуживания пути средствами механизации.The welded electrical connector with effective cuff geometry is U-shaped. Such a rail connector, being welded to joined rails, works with less mechanical stress and provides greater cyclic durability regardless of the material of the current lead: copper or bimetal. The design of the connector is located as close to the rail plates as possible, this significantly reduces the number of breaks in the welded joint during maintenance of the track by means of mechanization.

Claims

1. An electric welded connector with an effective cuff geometry, designed for welding to rails across the longitudinal axis of the connector, consisting of a current lead and a sleeve, wherein the current lead consists of a stranded wire, the sleeve consists of an apron that serves to weld to the rail, and a tip that serves to fixing the conductor by crimping with plastic deformation of the conductor, characterized in that the cuff is made of steel elements welded together in the form of a pipe and a corner, while the apron is made of carbon olive, and the tip is made of pipe, the corner is welded to the rail with the formation of a horizontal shelf, the tip is welded to the inside, providing a vertical arrangement of the current lead, the tip has two crimping belts with a hexagonal contour, with a different degree of compression in the belts, the inner surface of the tip is coated with anticorrosive coating and grease.

2. The electric welded connector according to claim 1, characterized in that the crimping belt on the side of the welded portion is crimped until plastic deformation of the individual wires of the multicore current lead occurs.

3. The welded electrical connector according to claim 1, characterized in that the crimping belt on the input side of the current lead is compressed to the maximum seal of the stranded wire in the absence of plastic deformation of the individual wires of the stranded current lead.

4. The electric welded connector according to claim 1, characterized in that the crimping belts are in the form of a trapezoid with rounded corners at the bases of the trapezoid.