ДП-23.05.05 Окутин А.Н. (1235076), страница 5

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

Текст из файла (страница 5)

Консольные и фиксаторные стержневые изоляторы находятся под действием сложной системы нагрузок, которые могут быть приведены к продольным и поперечным силам и изгибающему моменту. Продольная и поперечная силы несущественно влияют на напряженное состояние изолятора вследствие того, что при реальных значениях этих сил и геометрических размеров сечения изолятора напряжения в фарфоре незначительны. Во многих случаях, например в изолированных консолях, продольная сила является сжимающей, что облегчает работу изолятора (сжимающие напряжения для фарфора менее опасны, чем растягивающие; кроме того сжимающие напряжения уменьшают растягивающие, вызываемые другими силовыми факторами). Поэтому основной нагрузкой, определяющей напряженное состояние изолятора, является изгибающий момент. Это подтверждается результатами испытаний, которые показали, что разрушение фарфора стержневых изоляторов происходит обычно в сечениях, где развивается наибольший изгибающий момент.[9]

Полный изгибающий момент, действующий на консольные и фиксаторные изоляторы, можно разложить на несколько составляющих: от веса самого изолятора, от веса консоли, фиксатора и его деталей, от изменения направления контактного провода вблизи опоры, на которой находится рассчитываемый изолятор, от ветровых нагрузок на элементы консоли.

Несмотря на известные факты разрушения стержневых изоляторов в тягах и подкосах консоли, изгибающий момент для них рассчитан не будет. Проанализировав конструкцию консоли, а именно крепление тяги и подкоса, видно, что на эти элементы действуют только растягивающие и сжимающие силы, сил же направленных на изгиб данных деталей нет. Проверка изоляторов на соответствие нормам на растяжение приведена в следующем разделе.

1) Общие параметры при расчете консольных и стержневых изоляторов:

1.1) Тип изолятора. При расчете выбирается один из предложенных типов изоляторов, производства либо Пермским заводом "ЭЛИЗ" либо Гжельским заводом "Электроизолятор", и автоматически подставляются его данные по его массе и длине в процесс расчета.

1.2) Расчет составляющей изгибающего момента, создаваемой изменением направления контактного провода. Для этого необходимо:

1. выбрать один из предложенных вариантов расчетной схемы: прямой участок, кривой участок, отвод провода на анкеровку (в зависимости от выбранного варианта меняется формула расчета усилия, создаваемого контактным проводом);

2. числено задается натяжение контактного провода, даН;

3. числено задается зигзаг на расчетной опоре, а также зигзаги на смежных опорах, либо зигзаг на смежной опоре и расстояние от оси пути до анкерной опоры, м;

4. числено задаются длины смежных пролетов, м;

5. для получения достоверного результата необходимо при любой выбранной расчетной схеме задать радиус кривой (при расчете кривого участка, это является необходимым элементом расчета, при расчете остальных вариантов расчетных схем, данный параметр не будет учитываться), м;

6. при расчете отвода провода на анкеровку следует также указать, в специальном предусмотренном диалоговом окне: направление зигзага на расчетной опоре, а так же взаимную направленность зигзагов на расчетной опоре КС и смежной, м;

1. при расчете на прямом участке пути, следует указать направленность зигзагов на смежных опорах.

Расчетная схема для определения усилия от изменения направления контактного провода на кривых участках:

Рисунок 3.1 – Расчетная схема для определения на кривом участке пути

Формула для расчета усилия на кривом участке пути:

, (3.1)

где и - длины смежных пролетов, м; a₃, a₁ и a₂- зигзаги на расчетной и смежных опорах соответственно, м; R - радиус кривой, м; H - натяжение контактного провода, даН.

.

Расчетная схема для определения усилия , обусловленной изменением направления провода при отводе:

Рисунок 3.2 – Расчетная схема для определения усилия при отводе контактного провода.

Расчет усилия , обусловленной изменением направления провода при отводе, рассчитывается по формуле:

, (3.2)

где l и l₁ - расстояние да смежной и анкерной опоры соответственно, м; a₃и a₁ - зигзаги на расчетной и смежной опоре, м; z - расстояние от оси пути до анкерной опоры, м; H - натяжение контактного провода, даН.

Знаки "плюс" в формуле 4.2 относятся к случаю, когда зигзаг a на расчетной опоре направлен от нее, а знаки "минус" - когда он направлен к опоре. Если зигзаги имеют одностороннее направление, знак "плюс" в числителе второго члена скобки в формуле 4.2 должен быть заменен на "минус". [9]

Расчетная схема для определения усилия , обусловленной изменением направления провода на прямом участке пути:

Рисунок 3.3 – Расчетная схема для определения усилия при изменении направления контактного провода на прямом участке пути

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

, (3.3)

гдеa₃, a₁иa₂ - зигзагирасчетной и смежных опор соответственно, м; l₁ иl₂- длины смежных пролетов, м; H - натяжение контактного провода, даН.

Знаки "плюс" в формуле 4.3 относятся к разносторонним зигзагам, а знаки "минус" - к односторонним. [9]

Расчет ветрового давленияна конструкцию производится по формуле 3.4:

, (3.4)

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 автоматически 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, автоматически 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 закрепления несущего троса и точкой подвеса контактного провода, м;

2.5) Расчет ветрового давления:

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

• Условия трассы. в диалоговом окне 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:

,(3.5)

где a- длина изолятора, м; L - сумма длин кронштейна и изолятора, м;

P_k- усилие, создаваемое изменением направления контактного провода, 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_kи 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:

Рисунок 3.4 – Расчетная схема для консольного изолятора

Как видно из вышеприведенной схемы, расчет изгибающего момента для консольного изолятора производится для конструкции консоли без подкоса. Для расчета необходимой величины для консоли с подкосом используются иные как расчетная схема так и расчетная формула. Изгибающие моменты на изоляторе консоли с подкосом получаются значительно меньшими, чем моменты для такой же консоли без подкоса.[Фрайфельд]. 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 не является необязательным.

3) Данные, необходимые для расчета фиксаторного изолятора.

3.1) Тип фиксатора. При выборе одного из вариантов фиксаторов, автоматически в расчет подставляется его масса, создающая дополнительный изгибающий момент на изолятор, и длина, определяющая ту часть изгибающего момента, которая приходится на изолятор. При выборе типа фиксатора автоматически 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. Достаточная точность обеспечивается при угле не более 12 градусов.

В результате расчета получаем изгибающий момент в Н·м, показываемый числено и автоматически сравниваемый с допустимым, при превышении которого загорается световой индикатор.

Формула для расчета изгибающего момента в изоляторе прямого фиксатора:

, (3.6)

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 3.5 – Расчетная схема для изолятора прямого фиксатора

Расчет изгибающего момента в изоляторе обратного фиксатора:

. (3.7)

Обозначения в формуле 3.7 аналогичны обозначениям в формуле 3.6.

Расчетная схема для определения изгибающего момента в изоляторе обратного фиксатора:

Характеристики

Список файлов ВКР