Эксплуатация арматуры проходит на открытом воздухе, зачастую сильно загрязненном производственными выбросами, выхлопными газами, химическими удобрениями, солями. Такие детали испытывают повышенную вибрационную нагрузку при передвижении электропоездов, на них негативно сказываются перепады температур, ветер, осадки и обледенение. Все это способствует интенсивной коррозии и ускоренному износу.
В связи с этим к железнодорожной арматуре предъявляются повышенные требования:
- устойчивость к коррозии;
- способность противостоять разрушительному действию механических сил при перегрузках, постоянно меняющейся интенсивности нагрузки в условиях длительной эксплуатации и накоплении усталости металла;
- сопрягаемость деталей, способная обеспечить слаженную работу механизмов;
- надежность узлов при жестком креплении.
Перечисленным требованиям соответствует арматура, изготовленная специализированными предприятиями по установленным технологическим чертежам и стандартам качества.
Испытание арматуры
Производимая заводами арматура для железных дорог проходит целый ряд испытаний: контрольных (при приемке), периодических и типовых. Проводится осмотр изделий, проверка их размерности, комплектации, чистоты и устойчивости покрытий к повреждениям, оценка качества резьбы и шарниров. Зажимы, применяемые в коммутации и анкеровке кабелей, подвергаются механическим испытаниям.
Периодические испытания
Во время периодических испытаний замеряют вес, прочностные характеристики, электрическое сопротивление арматурных элементов. Производители обязаны организовывать плановые испытания ежегодно и внеплановые — в случае смены литейных моделей, возобновления остановленной ранее производственной линии.
Типовые испытания
На типовые испытания отправляются изделия нового образца, а также комплектующие, при производстве которых были внесены изменения в технологический процесс, конструктивное устройство или состав металла.
Механические испытания
При тестировании на устойчивость элементов к разрушению используют нагрузку, в 3 раза и более превышающую допустимый уровень, для проверки стыковых зажимов контактных кабелей — не менее чем в 2,5 раза, при этом следят, чтобы остаточная деформация не возникла ранее, чем достигнута разрушающая нагрузка.
Для ряда изделий предусмотрено дополнительное определение нагрузочных параметров, при которых наблюдается проскальзывание контактирующего с ними провода.
Механические воздействия на детали осуществляются по утвержденным схемам приложения нагрузок, параметры которых должны соответствовать рабочим показателям. Опытные образцы подвергаются воздействию нагрузки, в 2 раза превышающей допустимую, стыковые зажимы контактных проводов — в 1,5 раза, и выдерживаются под ней 5 минут.
Эти манипуляции не должны приводить к выкрашиванию металлической резьбы при затягивании болтовых соединений, возникновению остаточной деформации, появлению разрывов антикоррозийной защиты, скольжению или обрыву проводки.
Материалы изготовления
В производстве комплектующих арматуры применяются следующие составы:
- ковкий или серый чугун;
- сталь;
- цветные сплавы (латунь, бронза, алюминий, медь).
Выбор конкретного материала зависит от назначения изготавливаемой детали.
Чугунная арматура
Чугунные изделия широко применяются в качестве крепежных элементов узлов, по которым не проходит электрический ток. Они различаются по конфигурации и допустимым уровням нагрузки. На производстве качество отливок проверяется испытаниями на твердость и устойчивость к деформации при изгибании, растягивании и компрессии. Проверки призваны исключить появление под нагрузкой дефектов, понижающих качество (трещины, заусеницы, нагар, намывы, сколы и пр.). Для предохранения чугунных изделий от негативного атмосферного воздействия их покрывают цинковым и иными видами влагоустойчивых покрытий.
Арматура из цветных сплавов
Элементы из цветных сплавов используются как крепеж в токопроводящих узлах.
Для каждого типа кабелей применяют комплектующие из разных сплавов:
- латунь, бронза и медь совместима с медными, сталемедными и бронзовыми кабелями;
- алюминий — с алюминиевыми и сталеалюминевыми.
Производство изделий из цветмета путем отливки и штампования подразумевает обязательную проверку соответствия состава сплава утвержденным нормативам. Условия предъявляются и к качественным характеристикам поверхностей. Они должны отличаться гладкостью и плавностью переходов и быть без дефектов: трещины, зазубрины, нагар и сколы исключены. На крепежных элементах для кабелей указываются значения сечения совместимых с ними проводов.
Стальная арматура
Спокойная сталь марки СтЗсп5 используется для резьбовых, сцепных и натяжных элементов контактной сети, планок, соединяющих кабельные короба. Она обеспечивает надежность функционирования сети при отрицательных температурах. Для всех остальных деталей применяют полуспокойную сталь марки СтЗпс5. Кипящую сталь марки СтЗкп2, которая отличается хрупкостью при отрицательных температурах, используют исключительно для изделий, не испытывающих серьезных нагрузок (шланги и рукава, заземляющие зажимы и пр.).
Требования к стальной арматуре
К качеству стальной арматурной продукции предъявляются следующие требования:
- отсутствие трещин, заусениц, сколов, пережогов;
- плавные, без дефектов переходы между сечениями;
- тщательная зачистка от побочных продуктов, затвердевших капель металла, нагара и наплывов поверхности сварных швов и окружающих зон;
- прочность сварных соединений, равная прочности базового сплава или превышающая ее;
- хорошая плотность наплавленного металла и отсутствие в области сварного шва трещин, пор и кратеров.
В качестве антикоррозийной защиты обычно используется цинковое покрытие толщиной от 70 до 150 мкм, выполненное по технологии горячего или термодиффузионного цинкования. Сталь также допустимо защищать от коррозии при помощи лаков и красок.
Маркировка арматуры
Элементы для железнодорожных сетей — это типовые изделия с соответствующими номерами, присвоенными им специальным документом — каталогом арматуры контактной сети электрифицированных железных дорог.
Так, коуши вилочные под пестики имеют номер 007, бугели 2 типа с серьгой — 090-2, бугели 4 типа удлиненные — 092-1. Первые три цифры расшифровываются как каталожный номер изделия, последняя — как модификация.
Также арматурная продукция маркируется товарным знаком завода-производителя и годом выпуска детали. На плашках для соединения многожильных кабелей дополнительно указывается площадь сечения. Причем маркировка наносится так, чтобы в процессе эксплуатации текст не стирался и был ясно читаем. Маркировка деталей, изготовленных путем сварки, штампования и ковки, не предусмотрена.
Таким образом, в полном идентификационном коде должна быть отражена информация о следующих параметрах:
- каталожном номере изделия, включая идентификатор модификации (при наличии);
- заводском товарном знаке и годе выпуска детали;
- площади сечения совместимых кабелей (при необходимости).
Нормы ПУТЭКС, регулирующие выбор арматуры
Все типы арматурной продукции для контактных сетей проходят обязательную проверку на предмет соответствия нормативной документации (ГОСТам, ТУ, ТИ, СТО и др.). Использовать нетиповые изделия запрещено! Арматурные элементы должны соответствовать нормативам на протяжении всего допустимого срока эксплуатации, а также предусматривать возможность повторного использования.
В качестве материала производства стальных резьбовых изделий и деталей, испытывающих в процессе эксплуатации серьезные нагрузки, допустима исключительно спокойная углеродистая сталь, для прочих элементов может использоваться полуспокойная.
Арматурная продукция из цветных сплавов должна быть произведена путем литья или штампования и обладать соединениями болтового или опрессовочного типа. Вес деталей, монтируемых на контактных кабелях, должен быть минимальным. Элементы из чугуна и стали должны быть защищены цинковым слоем толщиной от 70 до 150 мкм.
Для изготовления штифтов зажимов-фиксаторов и крепежа (болтов, гаек, шайб) диаметром до 12 миллиметров, используемого на участках скоростного движения составов (161-200 км/ч), применяется нержавеющая сталь. Также допустимо использовать спокойную углеродистую сталь, обладающую электролитической антикоррозийной защитой.
Крепеж с диаметром, превышающим 12 миллиметров, должен быть выполнен из спокойной стали с защитным антикоррозийным слоем цинка, нанесенным по технологии горячего цинкования. Требуется организовать выборочную проверку поставляемых производителем комплектующих перед их монтажом. Необходимо проверить размеры, показатели прочности, оценить качество зачистки контактных поверхностей токопроводящих зажимов, исключить наличие раковинных дефектов в отливке, убедиться в качестве резьбовых участков и присутствии на них смазки, предупреждающей коррозию. При соединении и анкеровке кабелей натяжные арматурные элементы должны обеспечивать высокий уровень прочности заделки. Система должна выдерживать нагрузку, в 3 раза превышающую допустимую, или равную 90 и более процентам минимального значения разрушающей нагрузки. Кабели при воздействии наибольших рабочих нагрузок не должны проскальзывать!
Минимально допустимые значения моментов затяжки соединительных болтов с разным диаметром резьбы составляют:
- М8 — 15 Н·м (1,5 кгс·м);
- М10 — 20 Н·м (2 кгс·м);
- М12 — 40 Н·м (4 кгс·м);
- М16 — 60 Н·м (6 кгс·м).
Затяжку болтовых соединений обычно осуществляют с помощью тарированных ключей. Струновые зажимы опрессовывают посредством ручных прессов с приложением силы 60 кН (6 тс), зажимы соединительные, питающие, переходные, стыковые и средней анкеровки — посредством прессов на гидроприводе с приложением силы 200 кН (20 тс). Температура нагревания токопроводящих зажимных элементов не должна превышать уровень нагрева кабеля за пределами контакта с зажимом. При этом контрольное температурное значение кабеля замеряется летом в максимально жаркую погоду и под предельной электрической нагрузкой.
