ВКР Сарафанов С.В (1190121), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Испытания проводились согласно [4]. Изоляторы стержневые фарфоровые для контактной сети железных дорог. Общие технические условия. Испытания проводили только на растяжение с помощью разрывной машины Р – 100.

По паспортным данным на изоляторы представленного типа разрушающая механическая сила при растяжении должна быть 70 кН = 7138 Н. Результаты произведенных испытаний занесены в таблицу 2.4.

У образцов 1.2, 1.3, 1.11 усилие на разрыв оказалось меньше паспортного значения.

Таблица 2.4 – Результаты механических испытаний изоляторов

Номер образца	Модель изолятора	Год изготовления		Место разрыва		Усилие на разрыв, даН		Диаметр места разрыва, мм				Прочность на растяжение, МПа			Завод производитель
1	2	3		4		5		6				7			8
Поставка
1.1	СФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1	2002		Верх		12000			95		16,60		ЭЛИЗ
1.2	СФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1		2004		Низ		5000			93		7,22		ЭЛИЗ
1.3	ФСФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1		2005		Низ		7000			95		9,68		ЭЛЕКТРО ИЗОЛЯТОР
1.4	ФСФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1		2007		Низ		8000			96		10,84		ЭЛЕКТРО ИЗОЛЯТОР
1.6	СФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1		2001		Верх		10000			95		13,84		ЭЛИЗ

Окончание таблицы 2.4

1.7	СФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1		2001	Верх	8500	96	11,52	ЭЛИЗ
1.8	СФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1		2004	Верх	9500	99	12,10	ЭЛИЗ
1.9	ФСФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1		2005	Верх	9800	97	13,01	ЭЛЕКТРО ИЗОЛЯТОР
1.10	ФСФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1	2005		Низ	7500	97	9,95		ЭЛЕКТРО ИЗОЛЯТОР
1.11	ФСФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1	2004		Верх	7300	98	9,49		ЭЛЕКТРО ИЗОЛЯТОР
Изъятые из эксплуатации
1.12	СФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1	1997		Низ	10000	96	13,55		ЭЛИЗ
1.13	СФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1	1996		Верх	8000	97	10,62		ЭЛИЗ
1.14	ФСФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1	2005		Низ	9000	96	12,19		ЭЛЕКТРО ИЗОЛЯТОР

Расчет прочности произведен по сечению, в котором произошел излом изолятора (под металлической заделкой).

Определение сечения (3.4.1.) и прочности (3.4.2) в месте излома:

, (3.4.1)

где d- диаметр изолятора в месте разрыва,см;

, (3.4.2)

где P_в - усилие на разрыв, даН; S - площадь сечения в месте разрыва, см².

Пример расчёта прочности на растяжение для образца 1.1:

;

.

Для остальных образцов расчёты аналогичны и приведены в таблице 3.4.

Для получения нормируемого значения прочности на растяжение берётся из паспортных данных разрушающая механическая сила при растяжении и диаметр у основания изолятора:

,

Образцы, чья прочность на растяжение оказалась ниже, чем заявлено в технических условиях (далее ТУ) заводов производителей, так же помечены желтым цветом в таблице 3.4.

Согласно ТУ обоих заводов-изготовителей, «Изоляционные части изоляторов должны изготавливаться из материала керамического электротехнического не ниже подгруппы 120 по ГОСТ 20419 – 83». Согласно «ГОСТ 20419 – 83. Материалы керамические электротехнические. Классификация и технические требования» у материалов подгруппы 120 прочность на растяжения для глазурованного образца должна быть не менее 65 МПа, т.е. не один из представленных образцов по этому параметру не соответствует вышеназванному ГОСТу.

Исходя из проведенных испытаний можно сделать следующие выводы: во-первых, случаи выхода из строя стержневых изоляторов в элементах контактной сети связаны с качеством их изготовления, во-вторых, особое внимание следует уделить на качество изготовления изоляторов 2004-2005 годов производства, особенно Гжельским заводом «Электроизолятор».

3 АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ И ХИЧИЧСЕКОГО СОСТАВА ИЗОЛЯТОРА

Для проведения исследований использовали изоляторы марки ФСФ – 70 – 25/0,95 УХЛ 1 № 1 и № 2, в дальнейшем 1 и 2 соответственно. Изолятор 1 в процессе эксплуатации не разрушился и поэтому изготовленные из его материала образцы были использованы в качестве эталона – сравнения. Изолятор 2 в процессе эксплуатации самопроизвольно разрушился. Изображения поверхности изломов образцов во вторичных (морфология поверхности) и отраженных (элементный или фазовый контраст) электронах были получены методом растровой электронной микроскопии. Методом энергодисперсионного микрорентгеноспектрального анализа исследован элементный состав поверхности образцов. Использованное оборудование - растровый электронный микроскоп SU-70 фирмы Hitachi с приставной для ЭДС анализа UltraDry фирмы ThermoFisherScientific. Изображение в отраженных электронах позволяет судить о наличии элементных или фазовых неоднородностях в поверхностных слоях изломов. Изображение во вторичных электронах является более близким по виду к оптическим изображениям и в большей степени отражает морфологические признаки излома. Необходимо отметить, что проведение микрорентгеноспектрального анализа на поверхности изломов не позволяет судить о количественном элементном составе, но вполне достоверно отражает качественные характеристики.

На первом этапе была изучена поверхность излома изолятора 2, который разрушился в процессе эксплуатации. В качестве одной из гипотез причин разрушения в данном случае рассматривали неоднородность структуры или состава, возникшая в процессе изготовления изолятора, что привело к его разрушению в неблагоприятных условиях эксплуатации.

Для этого были изучены изломы поверхности разрушения. На рисунке 3.3 приведены изломы изолятора 2, различных участков при увеличении 50Х и 300Х.

Рисунок 3.3 – Поверхность изломов изолятора 2: а – вид поверхности разрушения при увеличении 50Х; б –характерные участки поверхности разрушения при увеличении 300Х

При исследовании излома установлено, что он является однородным по структуре и не содержит крупных локальных или других включений, влияющих на зарождение и процесс разрушения материала. Для проверки предположения о неоднородности состава использовали ЭДС приставку. Анализируя полученные результаты можно сделать вывод об отсутствии неоднородности распределения элементов по поверхности изломов.

На втором этапе изучали изломы, изготовленные в лабораторных условиях из изоляторов 1 и 2. На рис. 2 представлен вид исследуемых изломов. Излом изолятора 2 обладает сравнительно более крупными структурными составляющими относительно излома изолятора 2 (рисунок 2, б).

Существенная разница в структуре материалов изоляторов видна по количеству пор. Количество пор в структуре изолятора 2 значительно больше.

а б

Рисунок 3.4 – Поверхность изломов изолятора в режиме вторичных электронов: а – изолятор1; б – изолятор 2

Исследование изломов при больших увеличениях (рисунок 3) позволяет установить, кроме большего количества пор в материале изолятора 2 (рис. 3, в), наличие в нем более резких границ перехода между структурными составляющими. Что может предположительно свидетельствовать о недостаточной адгезии между структурными составляющими материала изолятора.

Характеристики

Список файлов ВКР