Реферат на тему Электрокоррозия рельсов и деталей рельсовых

Реферат на тему: Электрокоррозия рельсов и деталей рельсовых скреплений. Особенности утечки тягового тока с рельсов при различных типах скреплений. Выполнил: Абдулагаев А. Н Группа: ЭЛ 08 м 11 Преподаватель: Хевсуриани И. М.

Электрокоррозия рельсов и деталей рельсовых скреплений. Рельсовый путь электрифицированного транспорта, являясь обратным проводом системы тягового электроснабжения и вслед ствие этого источником блуждающих токов, сам может подвергать ся интенсивному электрокоррозионному разрушению. Именно токи утечки с рельсов, образующие блуждающие токи в земле, и несут эту опасность. Существующие требования по под держанию определенного уровня изоляции рельсов от земли не исключают полностью утечку тягового тока, и она может состав лять для железных дорог и трамвая до 100 А/км, метрополитенов 1— 5 А/км, а унос металла с рельсов и деталей рельсовых скрепле ний соответственно порядка до 1 т с 1 км пути в год, исходя из электрохимического эквивалента 9 кг/(А год). Электрокоррозии подвергаются только те участки и элементы рельсов и рельсовых скреплений, с которых непосредственно сте кает ток в электролитическую среду. Роль среды выполняет шпала (деревянная или железобетонная), пропитанная влагой или име ющая поверхностное увлажнение.

Электрокоррозия рельсов и деталей рельсовых скреплений. Электрокоррозия наблюдается и в случаях, когда ток протекает между двумя металлическими дета лями (например, рельс — подкладка, подкладка — шуруп), если между ними нет металлического контакта, а «перетекание» тока происходит по слою влаги между ними. Если рельсовый путь за глублен в землю (трамвай), утечка тока происходит непосредст венно с поверхности рельсов и деталей рельсовых скреплений в грунт. Ток утечки зависит от значений потенциала рельсов по отношению к земле и сопротивления в цепи утечки (переходно го сопротивления). Переходное сопротивление от рельсов к земле определяется ти пом рельсового скрепления, материалом шпал, балластом и земля ным полотном. В значительной степени на переходном сопро тивлении сказывается поверх ностное загрязнение и увлаж нение шпал, балласта, заметно снижающие его значение.

Электрокоррозия рельсов и деталей рельсовых скреплений. При нераздельном типе рельсового скрепления костыли крепят одновременно подклад ку к шпале и рельс к подклад ке. В раздельных типах скреп ления рельс специальными клеммами крепится к подклад ке, а она самостоятельным креплением к шпале (шуру пами или болтами). При бес подкладочныхскреплениях рельс клеммами крепится непо средственно к железобетонной шпале.

Электрокоррозия рельсов и деталей рельсовых скреплений. Таблица.

Электрокоррозия рельсов и деталей рельсовых скреплений. Обобщенная электрическая схема замещения цепей утечки тяговых токов с рельсов: 1 — рельс; 2 — подрельсовая подкладка; 3 — шпала; 4 — костыль, болт, шуруп

Электрокоррозия рельсов и деталей рельсовых скреплений. Следует отметить, что основные сопротивления, которые влияют на ток утечки, сосредоточены в верхней части схемы замещения, т. е. у самого узла рельсового скрепления. Хотя и сопротивление шпал Rш и балласта Rб, если они высоки вследствие применения специальных мер (изолирующая пропитка и т. п. ), также могут оказывать заметное влияние на общее сопротивление цепи утечки тяговых токов. Самым существенным элементом цепи утечки, влияющим на возможность электрокоррозионного разрушения самих рельсов, является переходное сопротивление рельс подкладка Rp п. Фактически это сопротивление зазора между подошвой рельса и подкладкой (ребордой подкладки) через продукты загрязнения и увлажнения. Наличие подрельсовых амортизирующих прокладок практически не влияет на Rр п. Естественно, Rр п = 0, когда имеется случайное или специально созданное (например, клеммой в скреплениях К 2, КБ) металлическое касание рельса с подкладкой.

Электрокоррозия рельсов и деталей рельсовых скреплений. Вообще, при подкладочных типах скрепления и нормально собранных всех его элементах тяговый ток не должен стекать непосредственно с рельсов, так как Rр п, шунтировано металлической связью рельса с подкладкой. При таких скреплениях ток стекает с рельсов в металлически связанные с ним элементы скрепления — подкладки и костыли (шурупы), а уже с них в шпалу. Поэтому злектрокоррозии должны подвергаться не сами рельсы, а детали рельсовых скреплений. Однако длительное изучение показывает, что и при подкладочных скреплениях возможна электрокоррозия рельсов. Последняя возникает при потере в процессе эксплуатации металлического контакта рельсов с элементами скрепления (подкладками, костылями, клеммами и т. п. ).

Электрокоррозия рельсов и деталей рельсовых скреплений. Электрическими измерениями установлено, что в сухой период времени переходные сопротивления между рельсами и элементами скрепления, потерявшими со временем контакт с рельсами, довольно значительны и иногда являются определяющими в утечке тягового тока с рельсов. При увлажнении переходное сопротивление резко снижается, так как зазоры между рельсами и подкладками, между рельсами и костылями (костыльное скрепление) либо заполняются водой, либо плохо проводящие в сухом состоянии продукты коррозии и загрязнения, заполняющие зазоры, насыщаются влагой и становятся хорошо электропроводными. Причем наблюдается следующая динамика изменения переходного сопротивления: резкое уменьшение при попадании влаги и медленное восстановление при ее высыхании. Самыми нежелательными типами скрепления для электрифицированного рельсового транспорта постоянного тока (по причине возможной электрокоррозии рельсов) являются скрепления типа бесподкладочного, т. е. в которых всегда происходит утечка тока с рельсов непосредственно в шпалу, так как рельсовая подкладка, выполняющая роль токоотвода от рельсов, в этом типе скрепления вообще отсутствует.

Особенности утечки тягового тока с рельсов при различных типах скреплений. При костыльном скреплении в условиях эксплуатации рельсы, как правило, в отсутствии поезда на большинстве шпал не имеют металлического контакта с подкладками и костылями, а последние с подкладками. В момент прохождения поезда контакт иногда появляется, а затем опять исчезает. Только на новых шпалах имеются контакты между рельсом и подкладкой, между рельсом и костылями. Но по мере эксплуатации шпалы подкладкой получают износ, углубляются, а костыли наддергива ются, в результате чего между рельсами и элементами скрепления образуются зазоры, которые со временем заполняются продуктами коррозии и загрязняются, их увлажнение создает «мостики» проводимости по электролитической среде. Коррозии могут подвергаться: При положительных потенциалах подошвы рельсов, подкладок (подошва, отверстия для костылей), костылей внутри шпалы; При отрицательных потенциалах — костыли по поверхностям, прилегающим (но не имеющим металлическую связь) к рельсам и отверстиям подкладок. Наибольшие электрокоррозионные повреждения возникают при больших средних потенциалах и наименьших сопротивлениях цепей утечки. Сопротивления цепей утечки Rр п, Rп б непосредственно между рельсом и костылями, составляющие в сухой период несколько килоомов, значительно ограничивают ток утечки.

Особенности утечки тягового тока с рельсов при различных типах скреплений. При раздельном скреплении типа К 2 на деревянных шпалах сопротивление Rр п шунтировано двумя клеммами, прижимающими подошву рельса к подкладке клеммными болтами; поэтому электрокоррозия самих рельсов может возникнуть только в случае потери металлического контакта между рельсом и подкладкой из за ослабления затяжки клеммных болтов. На открытых участках это встречается довольно редко. Почти всегда имеется металлический контакт рельса с подкладкой, и только при прохождении поезда над шпалой наблюдается кратковременная потеря контакта между рельсом и подкладкой. В железнодорожных тоннелях ослабление затяжки клеммных болтов встречается значительно чаще. Это объясняется, вероятно, значительно худшими эксплуатационными условиями, чем на открытых участках: не очищается и регулярно не меняется балласт, в результате чего последний теряет упругие свойства и является более жестким основанием для шпал. Поэтому в тоннелях и при таком креплении наблюдается электрокоррозия рельсов.

Особенности утечки тягового тока с рельсов при различных типах скреплений. Для скрепления типа «Метро» (деревянные шпалы) характерны все вышеописанные особенности цепи утечки тяговых токов скрепления К 2. Однако отсутствие прижимных клемм (здесь эти функции выполняет эксцентрик) создает условие более свободного закрепления рельса, а из за этого рельс часто не имеет металлического контакта с подкладкой, чему способствует также наличие подрельсовых полимерных прокладок. Исследование этого явления (при движении поездов) дало интересный результат: 45% рельсов в узлах крепления постоянно не имеют контакта с подкладкой; 20% — постоянно имеют контакт; 35%— изменяют свое положение под поездом (30% теряют контакт; 5% приобретают контакт). Иначе говоря, из всех контактных пар рельс — подкладка: без поезда — 50% замкнуто, 50% разомкнуто; под поездом — 25% замкнуто, 75% разомкнуто. Именно из за отсутствия контакта возникает коррозия подошвы рельса вдоль реборды подкладки в условиях длительной влажности (тоннели метрополитенов) при положительных потенциалах на рельсах

Особенности утечки тягового тока с рельсов при различных типах скреплений. Скрепление типа КБ (для железобетонных шпал) наиболее распространено на участках железных дорог, электрифицированных на постоянном токе. Характерной особенностью его является наличие специальных изолирующих элементов (резиновая прокладка под рельсовую подкладку, изолирующие втулки под закладные болты); это оказалось необходимым из за высокой электропроводности самих железобетонных шпал и необеспечения из за этого нормальной работы рельсовых цепей автоблокировки. Благодаря изолирующим элементам в этом типе рельсового скрепления значительно (на несколько порядков) возросли Rп ш и Rп б — создается как бы «заслон» утечке тока (заштрихованные резисторы). Значения сопротивлений Rп ш и Rп б на новых сухих шпалах могут достигать 100 к. Ом. Сопротивление цепи утечки тока с рельсов значительно снижается от увлажнения шпалы и деталей рельсовых скреплений; так, даже на новых железобетонных шпалах оно падает до 4, 2 к. Ом из за резкого уменьшения поверхностного сопротивления резиновой прокладки и изолирующих втулок. Так как при рельсовом скреплении КБ (как и при К 2) только непродолжительное время отсутствует контакт рельса с подкладкой, тяговый ток в основном может вызвать электрокоррозию, стекая с металлической подкладки, с закладных болтов и опорных шайб (внутри шпалы). Но стекание значительного тока с закладных болтов и шайб исключено, так как согласно многочисленным измерениям уровень изоляции втулок в самых худших условиях не снижается ниже нескольких килоомов.

Особенности утечки тягового тока с рельсов при различных типах скреплений. Конструкция скрепления типа КБ. 1 изолирующая втулка; 2 изолирующая прокладка; 3 закладная шайба;

Особенности утечки тягового тока с рельсов при различных типах скреплений. Скрепление типа ЖБ является одним из вариантов бесподкладочного типа скрепления. При положительных значениях потенциала рельс — земля ток стекает с рельсов через поверхностное загрязнение и увлажнение резиновых прокладок, изолирующих рельсы от бетона шпалы, а при смещении или механическом повреждении прокладки — непосредственно с рельсов в шпалу, а также частично — и с пружинных клемм через подклеммные прокладки. На одном электрифицированном участке, где пружинные клеммы внутри колеи были уложены без изолирующих прокладок, измерения показали, что ток утечки распределялся следующим образом: через подошву рельса от 20 до 76%, через пружинную клемму с изоляцией от 6, 8 до 21%, без изоляции — от 46 до 62%. При скреплении типа ЖБ сопротивления цепей утечки также сильно уменьшаются от увлажнения изолирующих элементов. Обследования изолирующих элементов скрепления типа ЖБ показали, что в эксплуатационных условиях нередки случаи смещения и механических повреждений подрельсовых прокладок, что создает условия для интенсивной электрокоррозии самих рельсов. На некоторых подрельсовых прокладках сквозные канавки рифления были забиты грязыо и продуктами коррозии. В этом случае возможно стенание тока с подошвы рельса через загрязнение канавок в шпалу и балласт даже без механического износа прокладок. На некоторых рельсах продукты коррозии повторяли рисунок рифления, т. е. характер отложения продуктов коррозии соответствовал расположению канавок на резине.

Особенности утечки тягового тока с рельсов при различных типах скреплений. Все это показывает, что бесподкладочные скрепления типа ЖБ более электрокоррозиоино опасны, чем подкладочные, и поэтому применении их на электрифицированных участках постоянного тока следует усилить требования к изолирующим элементам в части исключения смещения их относительно шпалы и обеспечения сплошности до капитального ремонта, так как проверка целостности изолирующих прокладок на линии практически невозможна. Принятая система смены изолирующих прокладок по внешнему осмотру не отражает действительного положения вещей и допускает наличие в эксплуатации прокладок с потерей изолирующих свойств.

Особенности утечки тягового тока с рельсов при различных типах скреплений. Конструкция скрепления типа КБ. 1 изолирующая втулка; 2 изолирующая прокладка; 3 закладная шайба; 4 подклеммная изолирующая прокладка.