6. Коэффициенты вязкого трения систем подвижных рам токоприемников

Демпфирующие устройства применяют для отбора энергии от колеблющейся системы «токоприемник — контактная подвеска», снижения амплитуд перемещений и уменьшения колебаний контак­тных нажатий до допустимых пределов.

Преимущества демпфирования колебаний токоприемника, а не кон­тактной подвески следующие: 1) требуется значительно меньшее коли­чество амортизаторов, причем нужны они только на скоростном ЭПС; 2) текущее содержание становится элементом обычных периодических работ, выполняемых в депо; 3) влияние температуры окружающего воз­духа на характеристики амортизаторов уменьшается, поскольку в сис­теме токоприемника они работают, нагреваясь при этом почти непре­рывно (на контактной сети они работают только время от времени).

Демпфирующие устройства устанавливают либо в верхнем узле токоприемника, либо в системе подвижных рам (рис. 12.8).

Гидравлическими амортизаторами, демпфирующими колебания системы подвижных рам, оборудованы все скоростные токопри­емники во Франции, Германии, Италии и Японии. В России демп­фирующие устройства также применяются на токоприемниках ско­ростного ЭПС (ЭР200, ЧС200).

Экспериментальное определение сил и коэффициентов вязкого тре­ния систем подвижных рам токоприемника необходимо для улучшения токосъема и может быть достигнуто только при конкретных оптималь­ных значениях коэффициента вязкого трения рам г и приведенной к вер­хнему шарниру демпфирующей силы рам Р Универсальный метод рас­чета характеристики демпфирующего устройства (независимо от типа демпфера) включает в себя методику академика А. Н. Крылова, несколь­ко усовершенствованную для учета несимметричности демпфирования.

Допустим, что известна виброграмма колебаний массы на пру­жине с известной жесткостью. Затухание размахов колебаний Аг массы т на измерительной пружине с жесткостью ж происходит одновременно от действия сил сухого трения W и вязкого сопро­тивления г, пропорциональных любым степеням скорости пере­мещения. Тогда уменьшение амплитуды за полупериод (для учета несимметричности демпфирования) будет равно

(12.8)

где 2 W/ж — уменьшение амплитуды за счет действия силы сухого трения;

Δz_s — уменьшение амплитуды за счет силы вязкого сопротив­ления, пропорциональной скорости перемещения в степени s.

В общем виде для любой степени скорости перемещения

(12.9)

где ω= (ж/т)^0,5 — круговая частота собственных колебаний;

А_ср ⁼ (z₁ + z₂)/2 — средняя амплитуда половины периода;

r_s — параметр демпфирования;

Г (s/2) — Эйлеров интеграл второго рода;

s — показатель степени скорости перемещения.

Уменьшение амплитуды Az необходимо записывать как систе­му уравнений относительно набора неизвестных параметров r_s и W, которая решается обычными методами.

Так, например, по виброграммам колебаний токоприемника TJ1-14M, оборудованного в ОмГУПСе демпферами типа ВАЗ, при движении вверх получено W = 1,4H; Р_др = -1,64H_р +1,06H²_р.

Стандарт не регламентирует характеристики демпфирующих устройств, поэтому их расчет необходимо проводить для каждо­го вновь разрабатываемого токоприемника с учетом его парамет­ров и эксплуатационных скоростей.

Рис. 12.8. Классификация демпфирующих узлов токоприемников