Определение оптимальной высоты опор гибких поперечин.

2019-08-13

294

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

⇐ Предыдущая 1 23

68. Расчет фиксирующих тросов. При имеющихся малых поперечных пролетах изменение натяжения в тросе можно определить с достаточной точностью, пренебрегая влиянием его силы тяжести, т.е. приняв ^_^ = ^\ = 0. Тогда провод рассчитывают как жесткий стержень и натяжение при температуре

составит

(4.13) где Н₁ — натяжение при исходном режиме, кН; Е — модуль упругости, ГПа; S — площадь поперечного сечения троса, мм²,

—температурный коэффициент линейного расширения °C^-1

— температура исходного режима, °С. При выводе формул для расчета фиксирующих тросов приняты обозначения на рис. 4.17: P ₁ _k — усилия, действующие на фиксирующий трос на k-м пролете при исходном режиме; Р _ik — то же при искомом (расчетном) режиме; a_k — длина соответствующего пролета между точками приложения отдельных горизонтальных нагрузок, м;

-сумма прогибов обеих опор на уровне крепления фиксирующего троса, вызванных изменением натяжения в поперечных фиксирующих тросах.

Рис. 4.17. Расчетная схема фиксирующих тросов Кроме того, при выводе формулы используют следующие величины: Н'₁ — натяжение в ослабленном крайнем пролете троса, передаваемое на левую опору, с учетом действия внешних нагрузок при исходном режиме, кН; Н^/ _i — то же, при расчетном режиме; Н _i " — натяжение в другом крайнем пролете троса, передаваемое на другую опору, с учетом действия внешних нагрузок при том же расчетном режиме, кН;

—характеристика эластичности пружины (величина, обратная жесткости), включенной в ослабленное звено фиксирующего троса, м/кН. Расчет сводится к тому, чтобы, зная натяжение Н'₁ троса, выбранное для исходного режима, определить натяжения Н^/ _i и Н _i " при расчетном режиме. При этом влияние продольных сил при определении результирующих усилий Н^/ _i и Н _i " для упрощения учитывают как для жесткого стержня. Фиксирующему тросу обычно задают напряжение 10—20 МПа при высшей температуре, что в пролете длиной 5 м дает стрелу провеса 20—30 мм. При всех же других температурах трос получает большее напряжение, но все же меньше допустимого. Задачу решают как для всякой статически неопределимой системы — введением в расчет деформаций троса. Сумма деформаций (удлинений) троса от изменения температуры и внешних сил при переходе от исходного режима к расчетному:

(4.14) где

— изменение длины троса, вызванное изменением температуры;

— изменение длины троса, вызванное изменением продольных сил, направленных вдоль фиксирующего троса;

- изменение длины пружины за счет изменения усилий в ней;

— изменение деформаций опор за счет изменения усилий в поперечном и фиксирующем тросах. Изменение длины троса, вызванное изменением температуры:

Изменение длины троса, вызванное изменением продольных* направленных вдоль фиксирующего троса:

(4.15) где Н _ik и H ₁ _k — натяжение в k-м пролете при расчетном и исходном режимах. Изменение деформации опор за счет изменения усилий в поперечном и фиксирующем тросах:

Значения H ₁ _k и H_ik зависят от нагрузок, действующих вдоль фиксирующего троса:

(4.16)

(4.17) где х — номер пролета фиксирующего троса, подвешенного от первого до k-го пролета. Подставим выражения (4.16) и (4.17) в уравнение (4.15):

Подставим значения

в выражение (4.14) и после преобразования получим

(4.18) Зная значение Н _i ', можно найти наибольшее натяжение

(4.19) Если включена пружина, то учет прогиба опор

—

, дает очень малое уточнение, поэтому им можно пренебречь. Если, наоборот, пружина отсутствует, то учет прогиба опор может внести заметное уточнение. При отсутствии пружины в отдельных случаях проводимый расчет может дать отрицательные значения Н^/ _i. В действительности этого быть не может, и объясняется это тем, что расчет ведется как бы для жесткого стержня. В этом случае следует считать, что натяжение Н^/ _i = 0 и, следовательно,

Когда все расстояния между точками подвеса фиксирующего троса равны, т.е. а₁ =а_г = а_к =... = а_п+1 = l _п /( n + 1), и все силы, направленные вдоль фиксирующего троса, тоже равны, т.е. P ₁₁ = P ₁₂₌ …= P ₁ _k = P ₁ _n = P ₁ и соответственно P ₁ _i = P_i ₂₌ …= P_ik = P_in = P_i , второй член числителя выражения (4.18) заметно упростится. Тогда

и окончательно формула (4.18) примет вид

(4.20) Зная H ^/ _iнайдем

(4.21) Если пружина в фиксирующем тросе отсутствует, а это бывает в подавляющем числе случаев, то в формуле (4.20) следует принять

=0. В большинстве случаев, в том числе и в случае, когда силы, направленные вдоль фиксирующих тросов, неодинаковы, можно ввести средние значения этих сил:

;

Тогда с достаточной точностью можно пользоваться выражением

69. Подбор опор. В настоящее время разработано большое число различных конструкций типовых железобетонных и металлических опор, различающихся высотой, геометрическими размерами, несущей способностью и другими параметрами. Как правило, для каждого конструктивного типа опор типовыми проектами предусматриваются «линейки» исполнений (типоразмеров) по несущей способности – например, опоры с допускаемым нормативным моментом 60, 80 и 100 кН·м на уровне верха фундамента (или на уровне условного обреза фундамента), а также исполнения по высоте – например, 10,4 и 13,6 м. При рабочем проектировании контактной сети осуществляют подбор типовых опор для конкретных условий их установки: выбирают опоры требуемой высоты с учетом размещения проводов на опоре с соблюдением всех требуемых габаритов, а также выбирают исполнение опоры по несущей способности, сравнивая максимальные нормативные изгибающие моменты, которые могут действовать на опору с допускаемыми моментами. Для расчета действующих на опору изгибающих нормативных моментов для заданных условий установки, составляют расчетные схемы, на которых показывают нагрузки, действующие на конструкции, закрепленные на опоре и все необходимые для проведения расчетов размеры.

70. Усилия, действующие на опорные конструкции. Действующие на опору изгибающие нормативные моменты определяют для различных расчетных режимов, при которых момент может быть максимальным (как правило, для РВmax, РГВ и Рtmin) при различных направлениях ветра (от пути к опоре и от опоры на путь) по формуле: M =∑ Gi zi +∑ Pi yi ,

71. Способы закрепления опор и условия работы их фундаментов. В настоящее время разработано большое число различных конструкций типовых железобетонных и металлических опор, различающихся высотой, геометрическими размерами, несущей способностью и другими параметрами. Как правило, для каждого конструктивного типа опор типовыми проектами предусматриаются «линейки» исполнений (типоразмеров) по несущей способности – напри- мер, опоры с допускаемым нормативным моментом 60, 80 и 100 кН∙м на уровне верха фундамента (или на уровне условного обреза фундамента), а также исполнения по высоте – например, 10,4 и 13,6 м. При рабочем проектировании контактной сети осуществляют подбор типовых опор для конкретных условий их установки: выбирают опоры требуемой вы- соты с учетом размещения проводов на опоре с соблюдением всех требуемых га- баритов, а также выбирают исполнение опоры по несущей способности, сравнивая максимальные нормативные изгибающие моменты, которые могут действовать на опору с допускаемыми моментами. Для расчета действующих на опору изгибающих нормативных моментов для заданных условий установки, составляют расчетные схемы, на которых показывают нагрузки, действующие на конструкции, закрепленные на опоре и все необходимые для проведения расчетов размеры. Действующие на опору изгибающие нормативные моменты определяют для различных расчетных режимов, при которых момент может быть максимальным (как правило, для РВ_max, РГВ и Р_tmin) при различных направлениях ветра (от пути к опоре и от опоры на путь) по формуле:

(201)

где G_i – вертикальные составляющие нормативных нагрузок, действующих на конструкции, закрепленные на опоре (от веса проводов, от веса конструкций, от веса гололеда), Н;

z_i – горизонтальные расстояния от точек приложения нагрузок до оси опоры (плечи), м;

P_j – горизонтальные составляющие нормативных нагрузок (от излома про- водов, от ветра), Н;

y_j – плечи горизонтальных нагрузок (относительно расчетного сечения), м.

Действующие моменты M определяют для расчетных сечений опоры на уровне верха фундамента (или условного обреза фундамента) и на уровне крепления пяты консоли и сравнивают с допускаемыми нормативными моментами для типовых опор. Должно выполняться условие M ≤ M_доп в любых расчетных режимах.

72. Усиление ветровой устойчивости контактной подвески. Ветровое воздействие, помимо горизонтальных отклонений проводов, может вызвать и вертикальные перемещения, которые называют автоколебаниями, или «пляской» проводов. Сами по себе автоколебания затухают только тогда, когда изменяются вызвавшие их условия (например, прекращается ветер или тает гололед). Обычно приходится прибегать к различным мерам для их устранения. В противном случае возможны серьезные повреждения устройств контактной сети и воздушных линий. Для предотвращения появления автоколебаний целесообразно иметь вдоль электрифицированной линии лесные полосы, защищающие контактные подвески и воздушные линии от действия ветра. Применяют разбивку опор с пролетами разной длины. Хорошие результаты дает ромбовидная контактная подвеска, при которой автоколебания не возникают. Если автоколебания появились при наличии на проводах гололеда, принимают меры для его удаления. Одним из средств борьбы с вертикальными автоколебаниями является установка в отдельных пролетах контактной подвески между несущим тросом и контактным проводом динамических поглотителей колебаний – демпферов. При возникновении вертикальных колебаний в демпфере появляется значительное трение, способствующее их затуханию. Снижению амплитуды колебаний способствуют простые опорные струны, применяемые в опорных узлах вместо с рессорных тросов, аэродинамические гасители в виде пластин, устанавливаемых на несущем тросе, или навиваемых на него проволок. Кроме автоколебаний, происходящих с большими перемещениями и сравнительно небольшими частотами, иногда возникают колебания с малыми перемещениями и большими частотами (около 100 Гц); это так называемая вибрация проводов. Появление вибрации вызывается периодическим возникновением раз- личных по направлению вихрей при обтекании проводов воздушными потоками. При проектировании ветроустойчивости контактной подвески должно уделяться особое внимание, должны выполняться расчеты в соответствии с рассмот- ренными нами на предыдущих лекциях методиками. В обоснованных случаях должны применяться подвески повышенной ветроустойчивости.

73. Особенности эксплуатации к/с при гололеде. Работа контактной сети и процесс токосъема значительно усложняются при гололеде. При гололеде ухудшается, а иногда прерывается контакт между контактным проводам и полозами токоприемников, так как ледяная корка имеет низкую проводимость. В ряде случаев образуется электрическая дуга, которая повреждает контактирующие поверхности, вызывает пережог контактных проводов и их обрыв. В условиях гололеда увеличивается нагрузка на провода, что при полукомпенсированных подвесках приводит к значительному увеличению натяжения несущих тросов, а при компенсированных вызывает большие стрелы провеса всех проводов. Обледенение токоприемников увеличивает их массу, вследствие чего снижается активное нажатие, токоприемник может оторваться от контактного провода и опуститься под тяжестью льда. Удаление гололеда. С проводов контактной сети слой льда удаляют, плавя его электрическим током или применяя механические средства. Первый способ используют обычно только для главных путей, где площадь сечения контактных подвесок на всем протяжении между тяговыми подстанциями имеет одно и то же значение. Для создания цепи нагревающего тока провода или соединяют с рельсами, применяя специальные разъединители, или на двухпутных линиях провода двух путей включают петлей. Как только лед с проводов опадает, нагревание прекращают. Плавку гололеда предусматривают в III-V гололедных районах и осуществляют по схемам, которые мы рассмотрим ниже. Путь тока плавки на всех схемах указан стрелками. На дорогах переменного тока движение поездов во время плавки можно не прерывать, но должно быть исключено замыкание секционных изоляторов на съездах между главными путями. На дорогах постоянного тока движение поездов из- за недостаточного напряжения временно прекращают. На однопутных участках переменного тока плавку гололеда производят сразу на двух зонах между подстанциями. Схема плавки гололеда приведена на рисунке 152.

Рисунок 152 – Схема плавки гололеда на однопутных участках переменного ток Среднюю тяговую подстанцию ТП2 отключают, а расположенную около нее нейтральную вставку шунтируют, включая секционные разъединители. Посты секционирования также отключают от сети и для создания цепи тока включают продольные разъединители. На тяговой подстанции ТП1 к сети подключают фазу а (или b), а на подстанции ТП3 – фазу b (или а), осуществляя таким образом за- мыкание разных фаз через контактную сеть между подстанциями ТП1 н ТП3. На двухпутных участках переменного тока фазы замыкают на одной из тяговых подстанций через контактные сети обоих путей, соединяемые запасной шиной другой подстанции (как это показано на рисунке 153) или поперечным секционным разъединителем, установленным у другой подстанции.

Рисунок 153 – Схема плавки гололеда на двухпутном участке переменного тока На дорогах постоянного тока для плавки гололеда применяют схемы, где ток, подогревающий провода, проходит на контактную сеть от шины «+» и далее возвращается к шине «−». На однопутных участках применяют схему, в которой используются рельсы (см. рисунок 154).

Рисунок 154 – Схема плавки гололеда на однопутных участках постоянного тока На двухпутных участках осуществляется одновременная плавка гололеда на контактных подвесках обоих путей, рельсовые цепи в схему плавки гололеда не входят.(см. рисунок 155)

Рисунок 155 – Схема плавки гололеда на двухпутных участках постоянного тока На второстепенных путях станций, на деповских парковых путях и нейтральных вставках плавку гололеда осуществить не удается и поэтому применяют механические способы очистки проводов. Эти же способы в сочетании с электрическим могут быть применены и на главных путях. Для устранения льда с проводов контактной сети механическим способом применяют различные приспособления. Широкое распространение получили токоприемники с вибрационной установкой, которую монтируют на специальном полозе, расположенном на переднем по ходу токоприемнике вместо нормального полоза, а также устройства для механической очистки от льда, располагаемые на изолированной вышке автодрезины или автомотрисы.

74. Пережоги контактных проводов и меры их предотвращению. Пережоги контактного провода вне мест секционирования могут возникать из-за: — наличия гололеда, изморози и недостаточного нажатия токоприемника при замерзании смазки в шарнирах; — излишнего количества сухой графитовой смазки, имеющей низкую проводимость, на полозах токоприемников при больших токовых нагрузках (например, при трогании с места поездов); — попадания песка на полозы токоприемников при экипировке электровозов, особен- но там, где это совмещается с нанесением на полозы графитовой смазки; — подъема и опускания токоприемников под нагрузкой или при их подъеме во время короткого замыкания в высоковольтных цепях электроподвижного состава. Опускание и подъем токоприемников на неподвижных электровозах или моторных вагонах при включенных вспомогательных машинах и цепях отопления в отдельных случаях, особенно на участках постоянного тока в безветренную погоду, несмотря на небольшой ток, вызывают пережоги контактных проводов. Основными причинами пережогов проводов являются следующие: повышенный нагрев питающих или соединительных зажимов вследствие ухудшения контакта; перекрытия и пробои изоляторов; соприкосновение с заземленными частями; местные нагревы (соприкосновение проводов); короткие замыкания на электроподвижном составе; въезд на отключенный или заземленный участок. Дуговые пережоги происходят при заезде электроподвижного состава на отключенную секцию или имеющую пониженный из-за большого падения напряжения на фидерной зоне потенциал. В большинстве случаев ток дуги между проводами и полозом меньше тока уставки выключателей подстанции или поста секционирования, поэтому защита может не сработать. Дуга горит длительное время и чаще всего пережигает провода той ветви, с которой сходит токоприемник. Бездуговые пережоги происходят при заезде электроподвижного состава на заземленную (чаще всего из-за короткого замыкания) секцию. МЕРЫ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ Для исключения дуговых пережогов контактных проводов воздушные промежутки должны быть выполнены таким образом, чтобы дуга надежно гасилась. Одним из возможных способов является установка на контактный провод сходящей ветви специальных дугогасящих рогов Можно предупредить возникновение дуги еще одним способом: мгновенным АПВ. На участках постоянного тока перед изолирующими сопряжениями анкерных участков с нормально отключенными продольными разъединителями устанавливают сигнальный указатель «Опустить токоприемник»…

75. Износ контактного провода и его контроль. В процессе движения токоприемника по контактному проводу происходит изнашивание и провода, и контактных пластин токоприемника. Интенсивность износа в основном зависит от снимаемого тока, силы нажатия токоприемника на контактный провод, материала трущихся поверхностей, их состояния и смазки, и, конечно, от устройства контактной сети и токоприемника. Условно износ можно разделить на электрический и механический. Электрический износ происходит в основном под действием искровых процессов Чем больше снимаемый ток, тем больше этот износ. Усиленный износ наблюдается в местах трогания и разгона поездов с электрическими локомотивами, а также на затяжных подъемах, где потребляются значительные токи. По этой же причине износ на дорогах переменного тока при прочих равных условиях значительно меньше, чем на дорогах постоянного тока. Механический износ является результатом трения контактирующих поверхностей. С увеличением нажатия токоприемника на контактный провод механический износ возрастает. Значительное увеличение его наблюдается в местах нахождения на контактной сети жестких точек и сосредоточенных нагрузок, а также в местах снижения контактного провода при подходе к искусственным сооружениям, где нажатие токоприемника на провод повышается. Неровность и загрязнение контактных пластин и контактного провода вызывают увеличение как механического, так и электрического износа. Величина и характер износа зависят от состояния контактной сети. Обычно вследствие неравномерной эластичности вдоль пролета и наличия сосредоточенных масс имеются места, где износ контактного провода существенно превышает средний для данного анкерного участка. Такой износ называют местным. Наиболее часто повышенный износ наблюдается под фиксаторами и особенно в кривых малого радиуса, при больших углах отклонения проводов на воздушных стрелках и там, где на контактном проводе оказывается какая-либо сосредоточенная нагрузка. Особенно опасны места, где токоприемник отрывается от контактного провода и возникает электрическая дуга, при этом образуются наибольшие местные износы. Контроль состояния контактного провода заключается в визуальном осмотре состояния его рабочей поверхности и в измерении и анализе износа. Целью контроля состояния является своевременное выявление местных повреждений, оценка качества токосъема, определение интенсивности изнашивания и выявление мест с повышенным износом для разработки мер по улучшению токосъема, увеличения срока службы провода, предупреждения его обрывов при уменьшении площади сечения путем своевременного снижения натяжения или монтажа вставок в местах с предельно допустимым местным износом. На основании данных контроля состояния провода и анализа его износа планируются сроки замены. Визуальный осмотр состояния проводят по всей длине провода с проведением выборочных измерений в местах повышенного износа, при этом обращается внимание на: допущенные при монтаже или эксплуатации изгибы контактного провода и его износ в этих местах; места, где поверхность провода имеет электодуговой износ; наличие местного и волнообразного износа; наличие задиров поверхности трения; наличие поджогов провода; наличие заметных металлургических дефектов провода. Измерение износа выполняют ручным или автоматизированным способом. При ручном способе измеряется высота оставшегося сечения контактного провода h (электронными толщиномерами, микрометрами, штангельциркулями или измерительными скобами) с погрешностью не более 0,1 мм. По таблицам, приведенным в ПУТЭКС [5], по оставшейся высоте h определяют площадь изношенной части S в мм² (см. рисунок 53).

Рисунок 53 – Определение площади износа контактного провода по высоте его износа Измерения проводят в середине пролетов, у всех зажимов на контактном проводе кроме струновых, а также в точках заметного повышения местного износа. Измерения выполняют с каждой стороны от зажимов и фиксируют значение наибольшего износа.

76. Усилия на поддерживающие и опорные конструкции при обрыве проводов контактной подвески В большой мере влияние обрыва проводов на несущие конструкции зависит от возможности продольного перемещения точек подвеса провода вдоль пути при обрыве проводов. В этом смысле условия получаются различными для подвесок на консолях опор, на гибких и жестких поперечинах. При обрыве провода силы его натяжения по обе стороны от точки подвеса становятся разными. В точке подвеса несущий трос уложен с некоторым перегибом в специальное седло и, кроме того, зажимается в седле специальной плашкой, что препятствует его продольному перемещению относительно седла. Однако при возрастании упомянутой разности натяжений до определенного значения трос проскальзывает в седле. При этом разность натяжений падает и проскальзывание прекращается. Кроме того, изоляторное звено само поворачивается в сторону от обрыва, что дает тот же эффект, что и проскальзывание. На консольных опорах также поворачиваются консоли, а на гибких поперечинах отклоняются поперечные тросы, чего нет на жестких поперечинах. Контактные провода подвешены на достаточно длинных струнах и их перемещение менее стеснено, чем несущих тросов. нагрузку Q от силы тяжести проводов подвески умножить на динамический коэффициент k_д, т.е.

При установившемся режиме после обрыва несущего троса на жесткую поперечину будет действовать продольная (вдоль пути) сила, Р_ож, кН,

где Q — сила тяжести подвески, кH; ψ₁ – коэффициент сопротивления перемещению троса в седле; Р_в — сопротивление выдергиванию зажатого троса, кН.

Рис. 9.2. Схема пояснения процессов, происходящих при обрыве контактного провода

Рис. 9.3. Растянутый стержень Опорные или поддерживающие конструкции, на которых закрепляют фиксаторы, чаще всего устанавливают с одной стороны пути. Контактный провод подвешивают с зигзагами в разные стороны, поэтому для обеспечения работы на растяжение дополнительного фиксатора используют прямые и обратные сочлененные фиксаторы. Прямые фиксаторы используют при зигзагах контактного провода к опоре или при горизонтальном усилии, направленном от опоры в случае изменения направления контактного провода. Обратные фиксаторы при зигзагах от опоры или горизонтальном усилии, направленном к опоре (или поддерживающей конструкции). При больших усилиях (более 200 Н) от изменения направления контактного провода на внешней стороне кривой применяют гибкие фиксаторы.

2019-08-13

294

Обсуждений (0)

0.00 из 5.00 0 оценок

⇐ Предыдущая 1 23

Обсуждение в статье: Определение оптимальной высоты опор гибких поперечин.

Обсуждений еще не было, будьте первым... ↓↓↓