ВКР Сарафанов С.В (1190121), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

, (2.3)

где a₃, a₁ и a₂ - зигзаг и расчетной и смежных опор соответственно, м; l₁ и l₂- длины смежных пролетов, м; H - натяжение контактного провода, даН.

Знаки "минус" в формуле 2.3 относятся к односторонним зигзагам, а знаки "плюс" - к разносторонним [9].

Расчет ветрового давления на конструкцию осуществляется по формуле 2.4:

, (2.4)

где - аэродинамический коэффициент элемента, уже заложенный в программе; B - скорость ветра, характерная для данного района, м/с; k_м- коэффициент, учитывающий характер местности.

2) Данные, необходимые для расчета консольного изолятора.

2.1) Тип консоли. При выборе одного из вариантов предложенных консолей, в расчет подставляются её масса ( создающая изгибающий момент на консольном изолятор) и длина (определяющая часть нагрузки приходящейся на изолятор, а так же величину ветрового воздействия);

2.2)Тип фиксатора. При выборе одного из вариантов фиксаторов, в расчет подставляется его масса, создающая дополнительный изгибающий момент на изолятор;

2.3) Угол наклона консоли. Задается числено (определяется та часть нагрузки, которая передается в виде изгибающего момента на изолятор от веса консоли и изолятора, а так же ветрового воздействия), град.;

2.4) Конструкционная высота контактной подвески. Расстояние между точкой подвеса контактного и провода точкой закрепления несущего троса, м;

2.5) Расчет ветрового давления:

• выбирается необходимый ветровой район, в расчет подставляется давление ветра;

• Условия трассы. Выбираются условия трасы в котором расположена опора, рассчитываемого изолятора.

Данные параметры определяют поправочные коэффициенты, аэродинамические же коэффициенты подставлены в расчет заранее.

Расчет изгибающего момента в консольном изоляторе:

, (2.5)

где a- длина изолятора, м; P_k- усилие, создаваемое изменением направления контактного провода; L - сумма длин кронштейна и изолятора, м; , H; h - конструкционная высота контактной подвески, м; G_ф, G_k, G_и - усилие, создаваемое от веса фиксатора и его деталей, кронштейна консоли и изолятора соответственно,H; d - расстояние от фиксаторной стойки до оси контактного провода, м; α - угол наклона кронштейна консоли, град.; B_k и B_и - давление ветра на кронштейн и изолятор соответственно, кг/м²;c_kи c_и - площади поверхностей кронштейна и изолятора соответственно, подверженные давлению ветра, м².

Расчетная схема для определения изгибающего момента консольного изолятора:

В 1936 году в связи с необходимостью питания электрической энергией вагонно-пассажирского депо на Первой Речке, был введен комплекс подстанций на 6 кВ, запитанных по кольцевой системе от подстанции 1Р Дальэнерго

Рисунок 2.4 – Расчетная схема для консольного изолятора

Из вышеприведенной схемы видно, что расчет изгибающего момента для консольного изолятора производится для конструкции консоли без подкоса. Для расчета необходимой величины для консоли с подкосом используются иные как расчетная формула так и расчетная схема. Изгибающие моменты на изоляторе консоли с подкосом получаются значительно меньшими, чем моменты для такой же консоли без подкоса [9]. Как будет показано далее реальный изгибающий момент на консоли без подкоса в разы меньше предельного для рассматриваемых типов изоляторов, таким образом в данном исследовании рассмотрение конструкции консоли с подкосом является обязательным.

3) Данные, необходимые для расчета фиксаторного изолятора.

3.1) Тип фиксатора. При выборе одного из вариантов фиксаторов, в расчет подставляется его длина и масса создающая дополнительный изгибающий момент на изолятор, и, определяющая ту часть изгибающего момента, которая приходится на изолятор. При выборе типа фиксатора, определяется тип фиксатора (прямой или обратный), и основываясь на этом выбирается расчетная схема;

3.2) Сечение контактного провода. Выбирается необходимое сечение контактного провода, определяющее вес контактного провода, приходящийся на фиксатор, и тем самым создающий изгибающий момент на изолятор;

3.3) b (расстояние от места крепления стойки фиксатора до места крепления фиксатора струнами) задается числено, определяет величину изгибающего момента, передающегося с дополнительного стержня фиксатора, м;

3.4) Угол подъема основного стержня фиксатора. Задается числено, определяет величину передающегося на изолятор изгибающего момента от контактного провода. Необходимая точность обеспечивается при угле не более 12 градусов.

В результате расчета получаем изгибающий момент в Н·м, показываемый числено и сравниваемый с допустимым.

Формула для расчета изгибающего момента в изоляторе прямого фиксатора:

, (2.6)

где a - длина изолятора, м;l_ф - длина фиксатора, м; P_k -усилие, создаваемое контактным проводом, H; c - высота фиксаторной стойки, м; b -расстояние он фиксаторной стойки до точки крепления основного стержня фиксатора струнами, м; G, G_ф и G_и - вес дополнительного стержня фиксатора и части контактного провода, основного стержня фиксатора и изолятора соответственно, H; β - угол подъема основного стержня фиксатора, град.

Расчетная схема для определения изгибающего момента в изоляторе прямого фиксатора:

Рисунок 2.5 – Расчетная схема для изолятора прямого фиксатора

Расчет изгибающего момента в изоляторе обратного фиксатора:

. (2.7)

Обозначения в формуле 2.7 аналогичны обозначениям в формуле 2.6.

Расчетная схема для определения изгибающего момента в изоляторе обратного фиксатора:

Рисунок 2.6 – Расчетная схема для изолятора обратного фиксатора

2.2 Оценка изгибающего момента в эксплуатационных условиях, приведших к механическому разрушению изолятора

С целью установления причины отказов фиксаторных и консольных стержневых изоляторов, произведем расчет изгибающего момента, действующего на изолятор, для условий, указанных в данных, предоставленных службой электрификации и электроснабжения, фактических отказов. Если в случае чего не будет доставать каких либо данных для расчета, то примем такие, в которых изгибающий момент принимает наибольшее значение.

2.2.1 Пример расчета изгибающего момента в консольном изоляторе

Для примера расчета выбран отказ изолятора КСФ-70 Гжельского завода "Электроизолятор" в пяте консоли, на участке Забайкальской железной дороги Тайдут - Могзон (из чего следует, что рассматриваемая консоль может находиться на кривом участке пути малого радиуса). Остальные переменные примем согласно написанному выше условию: конструкционная высота контактной подвески - 1,8 м, угол наклона кронштейна консоли - 55 град., тип фиксатора - ФОИ2-VII , тип консоли - ИР-II , расчетная схема - на кривом участке пути, натяжение контактного провода - 2000 даН, зигзаг на расчетной опоре - 0,4 м, на смежных - 0,2 м, радиус кривой - 500 м, длины пролетов - 50 м, тип местности - лесостепи, ветровой район - 2, условия трассы - незащищенные от ветра места.

Расчет усилия, создаваемого изменением направления контактного провода:

Расчет ветрового давления на консоль по формуле 2.4:

Расчет ветрового давления на изолятор по формуле 2.4:

Полученные результаты подставим в формулу 2.5:

М

=128,196 Н·м.

Результат полученный в процессе вычисления соответствует норме изгибающего момента для стержневого изолятора в 3500 Н·м.

2.2.2 Пример расчета изгибающего момента в фиксаторном изоляторе

1) Прямой фиксатор

Примером расчета будет проанализирован отказ изолятора ФСФ-70 производства Гжельского завода "Электроизолятор" вблизи станции Будукан, фиксатор ФП-IV. Остальные параметра, неизвестные, подберем таким образом, чтоб обеспечивался наибольший изгибающий момент: угол подъема основного стержня фиксатора 12 градусов, сечение контактного провода - 100мм², расстояние от места крепления фиксаторной стойки до места крепления основного стержня фиксатора струнами - . Исходя из расположения станции видно, что опора с рассчитываемым изолятором может находиться на кривой малого радиуса, следовательно расчет производим для кривого участка пути, натяжение контактного провода 2000даН, радиус кривой -500 м, загзаг на расчетной опоре 0,4 м, на смежных - 0,2, длины смежных пролетом по 50 м.

Расчет усилия, создаваемого изменением направления контактного провода:

=

Расчет изгибающего момента в изоляторе прямого фиксатора:

Результирующий изгибающий момент, действующий на изолятор в несколько раз меньше критического, указанного в нормах и равного 3500 Н·м. Следовательно изолятор должен был выдержать эксплуатационные нагрузки.

2) Обратный фиксатор

В качестве примера отказа фиксаторного изолятора, установленного на обратном фиксаторе, возьмем отказ произошедший в 2004 году на перегоне ст. Екатеринославка - ст. Поздеевка. Данный отказ произошел с изолятором ФСФ-70 производства Гжельского завода "Электроизолятор", установленным фиксатором ФО-II. Согласно плану участка, данный отказ произошел на прямом участке пути. Остальные данные, как и ранее в данном подразделе, примем таким образом, чтоб обеспечивался наибольший действующий изгибающий момент на рассматриваемый изолятор, а именно: натяжение контактного провода - 2000 даН, сечение контактного провода - 100 мм², расстояние от места крепления стойки дополнительного фиксатора до места крепления основного стержня фиксатора наклонными струнами- зигзаг на расчетной опоре - 0,3 м, на смежных опорах - 0,3 м, зигзаги на смежных опорах разнонаправлены по сравнению с расчетной опорой, угол подъема основного стержня фиксатора - 12 градусов, смежные пролеты - 30 м.

Расчет усилия , обусловленной изменением направления провода на прямом участке пути, рассчитывается по формуле:

даН Н.

Расчет изгибающего момента в изоляторе обратного фиксатора:

-12,57 Н·м

Результирующий изгибающий момент, действующий на изолятор, меньше критического, указанного в нормах и равного 3500 Н·м.

Основываясь на тех же принципах расчета, был определен отказ в котором действовал наибольший изгибающий момент. Данный отказ произошел вблизи поселка Раздольное 13 октября 2014 года, был разрушен изолятор ФСФ-70 производства Гжельского завода "Электроизолятор", установленный с фиксатором ФП-II. В данном случае, изгибающий момент составил 320,36 Н·м, что так же не превышает нормы.

.

2.3 Анализ наибольшего изгибающего момента, возникающего в фиксаторных и консольных изоляторах

Для определения максимального момента, действующего на изолятор, необходимо выявить влияние переменных, входящих в расчет, на конечное значение. Изначально взяв произвольные параметры и выбрав один из них в качестве рассматриваемого, будем изменять его значение от минимального до максимального в реальных пределах. В результате анализа каждой переменной, возьмем то значение, которое дает наибольший изгибающий момент и рассчитаем наибольший возможный изгибающий момент в изоляторе. Как видно, из представленных выше расчетных формул, усилие, создаваемое изменением направления контактного провода напрямую зависит от величины зигзагов на и вблизи расчетной опоры, из чего следует, что наибольшее значение составляющей изгибающего момента, действующего на консольный изолятор и вызванного изменением направления контактного провода, будет наблюдаться при отводе контактного провода на анкеровку.

2.3.1 Консольный изолятор

Характеристики

Список файлов ВКР