RU143730U1

RU143730U1 - EFFECTIVE CUFF WELDED CONNECTOR CONNECTOR

Info

Publication number: RU143730U1
Application number: RU2014111085/11U
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 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 стального трубчатого элемента, фартук манжеты имеет форму трапеции, форма трапеции фартука получена путем раскатывания конца трубчатого элемента в конус, а затем сплющивания, большая сторона трапеции служит для приварки к рельсу, наконечник имеет два пояса опрессовки с шестигранным контуром, с различной степенью обжатия в поясах, внутренняя поверхность наконечника покрыта антикоррозионным покрытием и смазкой, манжета в плоскости, перпендикулярной рельсу, имеет два изгиба, один на фартуке, другой - на наконечнике, обеспечивающие вертикальное расположение токопровода, конец токопровода находится выше зоны изгиба наконечника.2. Соединитель приварной по п.1, отличающийся тем, что пояс опрессовки со стороны сплющенного участка обжат до появления пластической деформации отдельных проводов многожильного токопровода.3. Соединитель 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 приварной по п.1, отличающийся тем, что пояса опрессовки имеют форму трапеции с закругленными углами при основания1. A welded connector with an effective cuff geometry designed to be welded 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 used to weld to the rail, and a tip used to secure conductors by crimping with plastic deformation of the conductors, characterized in that the cuff is made of a steel tubular element, the apron of the cuff has the shape of a trapezoid, the shape of the trapezoid of the apron is obtained by p sliding the end of the tubular element into a cone and then flattening, the large side of the trapezoid is used for welding to the rail, the tip has two crimping belts with a hexagonal contour, with a different degree of crimping in the belts, the inner surface of the tip is coated with an anti-corrosion coating and grease, the cuff is in the plane perpendicular rail, has two bends, one on the apron, the other on the tip, providing a vertical arrangement of the current lead, the end of the current lead is above the bend zone of the tip. 2. The welded connector according to claim 1, characterized in that the crimping belt on the side of the tapered section is crimped until plastic deformation of the individual wires of the multicore current lead occurs. The welded connector according to claim 1, characterized in that the crimping belt on the input side of the current lead is compressed to the maximum sealing of the multicore wire in the absence of plastic deformation of the individual wires of the multicore current lead. The welded connector according to claim 1, characterized in that the crimping belts are in the form of a trapezoid with rounded corners at the base

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 соединители предназначены для обеспечения максимальной и стабильной электрической проводимости стыка, поэтому они должны обеспечивать: малые потери энергии, низкое и стабильное электрическое сопротивление. При установке в путь на электрифицированных участках это сопротивление не должно превышать 300 мОм.Rail butt connectors are designed to provide maximum and stable electrical conductivity of the joint, so they must provide: low energy loss, 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 RU 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 RU 41025 of 02.03.2004, “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 the ends of the flexible cable are tapered downward 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 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 ость 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 wires compared to copper. Wires are difficult to bend with a small radius, and this causes warping and fluffing of the wire, buckling of individual wires or strands, etc. The design, when the cuff axis is parallel to the rail ridge, requires three bends at 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 welding 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 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 unnecessary bending of the current lead, reduces mechanical stress, and has 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 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 in the electrical contact of the cable 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 моделью 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 the problem, a technical result is achieved by the claimed utility model consisting 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 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 стального трубчатого элемента, фартук манжеты имеет форму трапеции, форма трапеции фартука получена путем раскатывания конца трубчатого элемента в конус, а затем сплющивания, большая сторона трапеции служит для приварки к рельсу, наконечник имеет два пояса опрессовки с шестигранным контуром, с различной степенью обжатия в поясах, внутренняя поверхность наконечника покрыта антикоррозионным покрытием и смазкой, манжета в плоскости перпендикулярной рельсу имеет два изгиба, один на фартуке, другой на наконечнике, обеспечивающие вертикальное расположение токопровода, торец токопровод находится выше зоны изгиба наконечник.This goal is achieved by a 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 used to weld to the rail and a tip used to fix the current lead crimping with plastic deformation of the current lead, while the cuff is made of a steel tubular element, the cuff apron has the shape of a trapezoid, the shape of the trapezoid of the apron obtained by rolling the end of the tubular element into a cone, and then flattening, the large side of the trapezoid is used for welding to the rail, 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 an anti-corrosion coating and grease, the cuff is in the plane perpendicular to the rail has two bends, one on the apron, the other on the tip, providing a vertical arrangement of the conductor, the end of the conductor is located above the bend zone of the tip.

Кроме этого, пояс опрессовки со стороны сплющенного участка в 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 tapered section 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 grounds of the trapezoid.

Высокая интенсивность отказов соединителей обусловлено 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 in the place of welding to the rail; unreliable contact between the conductor 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 из одного 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 of one 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. Манжета в вертикальной плоскости имеет изгибы, которые позволяют конструкции соединителя располагаться максимально близко к рельсовым накладкам, что позволяет минимизировать 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 cuff in the vertical plane has bends that allow the design of the connector to be located as close to the rail plates as possible, which minimizes the effort to break off the welded joint during contact with small track mechanization, while maintaining the track.

Улучшение контакта происходит в результате двойной опрессовки жил токопровода в наконечнике и максимально возможного приближения конца токопровода к рельсу. 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 как на изгибе, так и в поясах опресовки, и наличия на внутренней поверхности наконечника антикоррозионного покрытия и смазки.Improving the contact occurs as a result of double crimping of the conductors in the tip and the maximum possible approximation of the end of the conductor to the rail. 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 both on the bend and 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 направлениях, 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 сплющенного 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 directions, so it must withstand at least (3-4) × 10 ⁶ cycles of rail deflections 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 tapered section is crimped until the 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 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 a 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 приварной с эффективной геометрией манжеты состоит из токопровода 1 и манжеты 2. Манжета 2 выполнена из стального трубчатого элемента состоит из фартука 3, служащего для приварки к рельсу и наконечника 4, служащего для закрепления токопровода 1. Фартук 3 манжеты 2 имеет форму трапеции, форма трапеции фартука получена путем раскатывания конца трубчатого элемента в конус, а затем сплющивания, большая сторона трапеции 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. Манжета 2 в плоскости перпендикулярной рельсу имеет два изгиба 2.1 на фартуке 3, и 2.2 на наконечнике 4, обеспечивающие вертикальное расположение токопровода 1, конец 1.1 токопровод находится выше зоны изгиба 2.2 наконечника 4. Пояс опрессовки 4.1 со стороны сплющенного 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.The welded connector with an effective cuff geometry consists of a current lead 1 and a sleeve 2. The sleeve 2 is made of a steel tubular element and consists of an apron 3, which is used for welding to the rail and a tip 4, which serves to secure the current lead 1. The apron 3 of the cuff 2 has a trapezoid shape, shape the trapezoid apron is obtained by rolling the end of the tubular element into a cone, and then flattening, the large side of the trapezoid 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 compression in the belts, the inner surface of the tip is coated with a corrosion-resistant coating and grease. The cuff 2 in the plane perpendicular to the rail has two bends 2.1 on the apron 3, and 2.2 on the tip 4, providing a vertical arrangement of the current lead 1, the end 1.1 of the current lead is above the bend zone 2.2 of the tip 4. The crimping belt 4.1 from the side of the flattened section is crimped until individual plastic deformation appears stranded wires 1, crimping belt 4.2 from the input side of the current lead is crimped to the maximum seal of the stranded wire in the absence of plastic deformation of the individual stranded wires oprovoda 1.

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

Соединитель 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.Weld-in 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.

Claims

1. A welded connector with an effective cuff geometry designed to be welded 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 used to weld to the rail, and a tip used to secure conductors by crimping with plastic deformation of the conductors, characterized in that the cuff is made of a steel tubular element, the apron of the cuff has the shape of a trapezoid, the shape of the trapezoid of the apron is obtained by p sliding the end of the tubular element into a cone and then flattening, the large side of the trapezoid is used for welding to the rail, the tip has two crimping belts with a hexagonal contour, with a different degree of crimping in the belts, the inner surface of the tip is coated with an anti-corrosion coating and grease, the cuff is in the plane perpendicular rail, has two bends, one on the apron, the other on the tip, providing a vertical arrangement of the current lead, the end of the current lead is above the zone of bending of the tip.

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

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