Механический расчет анкерного участка цепной полукомпенсированной подвески

Контрольная работа

Механический расчет анкерного участка цепной полукомпенсированной подвески

Дано

Марка проводов контактной сети:

несущего троса – ПБСМ-95;

контактных проводов – МФО-100.

Система тока: переменный.

Анкерный участок состоит из пролётов, м: 6,60 + 10,50 + 9,46 м.

Расстояние от опоры до первой простой струны, е. м – 10 м.

Минимальная температура, t_min = – 45

Максимальная температура, t_max = + 25

Ветровой район: I.

Гололедный район: III.

Форма гололеда – цилиндрическая.

Удельная плотность гололеда = 900 кг/м₃.

Температура гололеда, t_г = – 5.

Температура, при котором наблюдается максимальная скорость ветра, t_V = – 5.

Характеристика воздушной газовой среды: среднеагрессивная к железобетонным конструкциям

Принимаем: контактная подвеска расположена на перегоне, на нулевом месте, в открытой равнинной местности с редким лесом, поэтому принимаем при расчетах принимаем – ветровой коэффициент k_V = 1, гололёдный коэффициент k_r = 1.

Введение

К устройствам контактной сети относят все провода контактных подвесок, поддерживающие и фиксирующие устройства, а также опоры с деталями, а к устройствам воздушных линий – провода различных линий (питающих, отсасывающих, усиливающих, электроснабжения автоблокировки и прочих потребителей) и конструкции для их крепления на опорах с контактной подвеской и на отдельных опорах.

Устройства контактной сети и воздушных линий подвергаются воздействиям различных климатических факторов (значительные перепады температур, сильные ветры, гололедные образования). Они должны успешно противостоять внешним воздействиям, обеспечивая бесперебойное движение поездов с установленными весовыми нормами, скоростями и интервалами между поездами.

В отличие от других устройств электрифицированной железной дороги, контактная сеть не имеет резерва, что необходимо учитывать в процессе проектирования, добиваясь возможно более высокой ее надежности в условиях эксплуатации.

1. Анализ исходных данных

1.1 Основные требования к контактной подвеске

подвеска монтажный трос

Согласно ЦЭ-868 «Правилам устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог»:

Контактная подвеска во взаимодействии с токоприемниками должна обеспечивать бесперебойный токосъем при движении поездов с установленными скоростями, весовыми нормами, размерами движения при расчетных климатических условиях района, в котором расположен электрифицированный участок, с оптимальным значением износа (сроком службы) контактных проводов и контактных вставок (пластин) токоприемников.

Тип и площадь поперечного сечения контактной подвески для перегонов и станций выбирают в зависимости от скорости движения поездов, токовой нагрузки, климатических и других условий на основании технико-экономического сравнения вариантов. При этом учитывается возможное в перспективе повышение скоростей и размеров движения поездов и массы грузовых поездов.

В задании, согласно исходным данным, рассматривается подвеска: одинарная цепная подвеска с простыми опорными струнами, расположенными в точках подвеса несущего троса (рис. 1). На схеме, приведенной на рис. 2., штриховыми линиями показано расположение проводов при безпровесном положении контактного провода, а сплошными линиями – при более высокой температуре. Подобное расположение будут иметь провода цепных подвесок при отсутствии автоматического регулирования натяжения несущего троса.

Верхние концы опорных струн в рассматриваемой подвеске не имеют возможности перемещений, поэтому высота контактного провода у опор при изменении температуры, если не принимать во внимание крайне малое изменение длины струн (из-за небольших размеров), останется неизменной. В середине пролета контактный провод опустится на такое же расстояние, на которое переместится в этом месте несущий трос. Поэтому стрелу провеса контактного провода f_x определяют как разность стрел провеса несущего троса F_x и при режиме беспровесного положения контактного провода F_o:

f_x = F_x – F₀

При значительном перепаде температур от минимальной до максимальной стрела провеса несущего троса изменяется в широких пределах; стрела провеса контактного провода также будет изменяться и может достичь значений, при которых для большой скорости движения невозможно будет обеспечить бесперебойный токосъем.

В опорных узлах расположены фиксаторы контактного провода. Часть веса этих фиксаторов воспринимается токоприемником при проходе под опорным узлом как сосредоточенная масса и увеличивает жёсткость подвески в этом месте. Несущий трос при нахождении токоприемника под фиксатором не разгружается и не поднимается. Всё это приводит к тому, что подъём контактного провода у опор не может быть значительным. При нахождении токоприемника в середине пролета несущий трос разгружается, так как уменьшается нагрузка, передающаяся на него от ряда струн. В результате несущий трос поднимается примерно на такое расстояние, что и контактный провод, подъем которого в середине пролета больше, чем у опор.

Таким образом, эластичность рассматриваемой системы подвески неравномерна по пролёту, что затрудняет обеспечение бесперебойного токосъёма при высоких скоростях движения поездов.

Поэтому область применения таких контактных подвесок – пути перегонов и станций при скорости движения поездов до 70 км/ч.

Согласно ЦЭ-868:

Конструктивная высота контактной подвески в местах крепления к поддерживающим конструкциям, кроме искусственных сооружений, должна быть 1,8 м, но не более 2,4 и не менее 1,5 м.

Контактная подвеска не должна допускать отжатие контактных проводов токоприемниками на расстояние более 250 мм при крайних расчетных значениях ветра, температуры и суммарного нажатия токоприемников электроподвижного состава.

Количество проводов в контактной подвеске и площадь их сечения определяются при проектировании. Марка (материал) многопроволочных проводов выбирается с учетом степени агрессивности воздушной среды.

При новом строительстве, обновлении и реконструкции контактной сети применение стальных тросов, кроме компенсаторных, не допускается.

На главных путях перегонов и железнодорожных станций должны применяться медные, низколегированные или бронзовые контактные провода площадью сечения 100мм². Их количество (один или два) зависит от величины снимаемых токоприемником токов. На участках скоростного движения поездов (161-200 км/ч) контактные провода должны быть площадью сечения 100 или 120 мм² с возможностью обеспечения в неизношенном контактном проводе 1,2 кН.

Допускается применение одного контактного провода площадью сечения 150 мм².

На путях железнодорожной станции и депо должен применяться медный контактный провод площадью сечения 85 или 100 мм².

Таблица 1 – Характеристики контактных подвесок

Местоположение контактной подвески	Тип подвески	Род тока
Перегон	ПБСМ-95 + МФО-100	Переменный

1.2. Метеорологические данные

На основании данных метеорологических условий выбираем основные климатические параметры, повторяющиеся один раз в десять лет:

Ш диапазон температур из табл. 4.: -45⁰ С +25⁰ С;

Ш максимальная скорость ветра, для I-го ветрового района из табл. 8: v_нор = 22 м/с;

Ш нормативная толщина стенки гололеда для гололедного района III из табл. 10: b_н =15 мм;

Ш нормативная скорость ветра при глоледе v_гн = 15 м/с;

Ш равномерно распределенная по длине пролета вертикальная нагрузка от веса гололеда на струнах и зажимах при одном контактном проводе и b_н =15 мм.: g_гс = 0,06 даН/м.

В зависимости от условий эксплуатации и характера электрифицируемого участка выбираются необходимые поправочные коэффициенты на порывистость ветра и интенсивность гололёда. Для общего случая принимаем их значения равными 1,0.

1.3 Основные данные проводов подвески

Основные данные контактных проводов и несущего троса внесем в таблицы:

Таблица 2 – Основные геометрические и физико-механические параметры принятых в проекте контактных проводов

Параметры	Обозначение	Тип провода
		МФ0-100
Фактическая площадь сечения, мм2 Высота, мм Ширина, мм Вес одного метра провода, даН/м Коэффициент температурного линейного расширения, 10-6, 1/0С даН/ Модуль упругости, МПа Временное сопротивление разрыву, МПа Номинальное натяжение, даН/м	S Н А gк 24* Е вр К	100 10,5 14,92 0,873 408 22,10 127500 362,6 980

Таблица 3 – Основные геометрические и физико-механические параметры принятых в проекте несущих тросов

Параметры	Обозначение	Тип троса
		ПБСМ-95 (биметалический сталемедный)
Расчетная площадь сечения, мм2 Диаметр троса, мм Диаметр проволоки, мм Число проволок Высота сечения или диаметр, мм Ширина сечения, мм Вес одного метра троса – нагрузка от веса проводов, даН/м Коэффициент температурного линейного расширения, 10-6 1/0С даН/ Модуль упругости, МПа Временное сопротивление разрыву, МПа Максимальное натяжение, даН/м	Sр DT dT n Н, d А gТ 24* Е вр Тмакс	93,3 12,5 2,5 19 12.5 – 0,759 319 17.93 171600 735 1960

На рисунке 3 приведены эскизы контактных проводов и несущих тросов.

Контактный провод МФО-100

Несущий трос ПБСМ-95

Рис. 3 – Эскизы контактных проводов и несущих тросов

Определим максимально допустимое натяжение несущего троса и номинальное натяжение контактного провода К.

Максимально допустимое несущего троса в даН = 10Н

Т_доп = 0,95* (1)

– номинальный коэффициент запаса прочности: для биметаллических сталемедных многопроволочных тросов (ПБСМ) – не менее 2,5.

Т_доп = 0,95* = 2368,971818 = 2369 даН.

Максимальное натяжение несущего троса T_max обычно принимают несколько ниже Т_доп:

Для подвески типа ПБСМ-95 + МФО100:

Таблица 4

Номинальне натяжение компенсированного троса, Тном, даН	Максимальное натяжение некомпенсированного троса, Тmax, даН	Ориентировочные значения натяжения несущих тросов полукомпенсированной подвески
		В режиме ветра максимальной интенсивности ТV при заданном значении температуры tmin,	В режиме гололеда с ветром Тг при заданном значении толщины корки гололеда, bг, мм	При беспровесном положении контактных проводов, Т0
		-50	-40	-30	5	10	15	20 и более
1600	2000	0,8Tmax	0,85Tmax	0,9Tmax	0,75Tmax	0,85Tmax	0,95Tmax	Tmax	0,8Tmax
		1600	1700	1800	1500	1700	1900	2000	1600

Номинальное натяжение новых контактных проводов К для МФО-100

К = 980 даН (табличные данные) [КОНТАКТНАЯ СЕТЬ И ВОЗДУШНЫЕ ЛИНИИ. Нормативно-методическая документация по эксплуатации контактной сети и высоковольтным воздушным линиям – СПРАВОЧНИК.2001].

2. Определение распределенных нагрузок на несущий трос

Выделим три основных расчетных режима с учетом действующих метеорологических условий, при которых усилие (натяжение) в несущем тросе может оказаться наибольшим, опасным для прочности троса:

· режим минимальной температуры – происходит сжатие троса;

· режим максимального ветра – происходит растяжение троса;

· режим гололеда с ветром – происходит растяжение троса.

2.1 Режим минимальной температуры

В этом режиме несущий трос испытывает нагрузку только вертикальную – от собственного веса (ветра и гололеда нет): t_x = t_min = -45.

Рис. 4. Диаграмма действия нагрузки при минимальной температуре

Вертикальная нагрузка от собственного веса 1 м. проводов в даН/м:

g = g_T + n_K*(g_K + g_C), (2)

где g_T и g_K – нагрузки от собственного веса 1 м. несущего троса и контактного провода, даН/м (берем из справочных таблиц);

g_C – нагрузка от собственного веса струн и зажимов, равномерно распределенная по длине пролета; значение его принимается равным 0,1 дан/м для каждого контактного провода;

n_K – число контактных проводов.

g = 0.759 + 1*(0.873 + 0.1) = 1.732 даН/м.

2.2 Режим максимального ветра

На несущий трос в этом случае действует вертикальная нагрузка от веса проводов контактной подвески и горизонтальная нагрузка от давления ветра на несущий трос (гололед отсутствует) t_x = t_Vmax = -5.

Рис. 5. Диаграмма действия результирующей ветровой нагрузке

Вертикальная нагрузка от собственного веса 1 м. проводов найдена по формуле (2).

Горизонтальная ветровая нагрузка на несущий трос в даН/м определяется как

р_{т Vmax} = C_x* * d*10^-3 (3)

где С_х – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления несущего троса ветру, для одиночных контактных проводов и несущих тросов контактной подвески с учетом зажимов и струн С_х = 1,25;

v_H – нормативная скорость ветра наибольшей интенсивности, м/с, повторяемостью 1 раз в 10 лет (v_H = 22 м/с);

k_V – коэффициент, учитывающий влияние местных условий расположения подвески на скорость ветра, в соответствии с заданием – равен 1,0;

d – диаметр несущего троса.

р_{т Vmax} = 1,25* *12,5 *10^-3 = 472,65625*10^-3 = 0,473 даН/м

Согласно диаграмме действующих ветровых нагрузок (рис. 5) результирующая нагрузка:

q_TVmax = (4)

q_TVmax = = 1.7956 даН/м.

2.3 Режим гололеда с ветром

В этом режиме на трос действуют вертикальные нагрузки от собственного веса проводов контактной подвески, от веса гололеда на проводах подвески и горизонтальной нагрузки от давления ветра на несущий трос, покрытый гололедом при скорости ветра v_г; t_x = t_Г = -5.

Рис. 6 Диаграмма действия нагрузки при гололеде с ветром

Вертикальная нагрузка от веса гололеда на несущем тросе в даН/м определяется как:

g_ГТ = 0,009*р*b_T*(d + b_T)*0.8 (5)

где b_T – толщина стенки гололеда на несущем тросе (b_T = k_Г* b_Н = 1,0*15 = 15 мм),

d – диаметр несущего троса (12,5 мм);

g_ГТ = 0,0009*3,14*15*(12,5 + 15)*0.8 = 0,93258 даН/м.

Вертикальная нагрузка от веса гололеда на контактном проводе в даН/м определяется как:

g_ГК = 0,009*р*b_К*(d_ср.к + b_К) (5)

где b_К – толщина стенки гололеда на контактном проводе, мм;

d_ср.к – средний диаметр контактного провода, мм.

На контактных проводах толщину стенки гололеда на несущем тросе принимают 50% от толщины стенки гололеда на несущем тросе:

b_К = 0,5* b_Т = 0,5*15 = 7,5 мм (6)

Средний диаметр контактного провода:

d_ср.к = = = 12,71 мм (7)

тогда g_ГК = 0,0009*3,14*7,5*(12,71 + 7,5) = 0,42835 даН/м

полная вертикальная нагрузка от веса гололеда на проводах контактной подвески:

g_Г = g_ГТ + n_K*(g _ГK + g _ГC), (8)

где g _ГC – равномерно распределенная по длине пролета вертикальная нагрузка от веса гололеда на струнах и зажимах при одном контактном проводе. которая в зависимости от толщины стенки гололеда b_Н составляет при b_Н = 15 мм – 0,06 даН/м, тогда

g_Г = 0,93258 + 1*(0,42835 + 0,06) = 1,42093 даН/м

Горизонтальная ветровая нагрузка на несущий трос, покрытый гололедом при скорости ветра v_ГН =15 м/с:

р_ТГ = C_x* * (d+2**10^-3 (9)

где С_х = 1,25 – аэродинамический коэффициент лобового сопротивления несущего троса;

= 1 – ветровой коэффициент;

d – диаметр несущего троса;

– нормативная скорость ветра при гололеде, 15 м/с.

р_ТГ = 1,25* * (12,5+2**10^-3 = 0,550 даН/м.

Результирующая нагрузка на несущий трос (рис. 6 – векторная сумма) в режиме гололеда с ветром:

q_Г = (10)

q_Г = = 3,2 даН/м.

Из сравнения полученных значений результирующих нагрузок, действующих на несущий трос:

g = 1.732 даН/м.

q_TVmax = 1.7956 даН/м.

q_Г = 3,2 даН/м,

режимом наибольшей нагрузки является режим гололеда с ветром: q_Г = 3,200610723 даН/м.

3. Определение длины эквивалентного и критического пролетов и установление расчетного режима

Данный анкерный участок имеет следующие пролеты

L пролета	n пролетов
60 6 50 10 46 9

Длина эквивалентного пролета в м. определяется как:

(11),

где l_i – длина i-го пролета;

n – число пролетов в анкерном участке.

= = =

= = = 51.827 м.

Полученную длину округляем до целого числа:

Из теории механического расчета цепной подвески известно, что для определения по уравнению состояния несущего троса цепной подвески значения напряжения Т_х при любой температуре t_x и любой нагрузке q_x, необходимо знать исходный режим, т.е. знать температуру t₁ нагрузку q₁ и соответствующее значение натяжения несущего троса Т₁.

Так как первоначально из всех возможных натяжений несущего троса известно только его максимальное натяжение T_max, то нужно установить, при каком из трех расчетных режимов для заданного типа подвески и заданных климатических условий в несущем тросе создаётся наибольшее натяжение, принять этот режим за исходный и считать температуру и нагрузку при этом режиме за t₁ и q₁, а Т₁ = T_max.

Таким исходным режимом может быть или режим минимальной температуры (t_min), при которой натяжение в несущем тросе может оказаться наибольшим за счет сжатия материала троса, или режим наибольшей дополнительной нагрузки – режим гололеда с ветром, при которых натяжение в несущем тросе может оказаться наибольшим за счет растяжения материала троса.

Для определения – какой из режимов для конкретных заданных климатических условий и заданного анкерного участка контактной подвески должен быть принят за исходный, необходимо рассчитать длину критического пролета для режима наибольшей дополнительной нагрузки.

Для режима гололеда с ветром критический пролет равен:

= T_max* (12)

Для того, чтобы натяжение в несущем тросе при режиме гололеда с ветром создалось такое же, как и при заданной минимальной температуре и было бы равно T_max, длина эквивалентного пролета заданного анкерного участка должна быть равна длине .

Возможные расчетные режимы:

= 1900* = 1900* =

= 79,76353 = 80 м.

Получаем, что , т.е. 80 м. 52 м.

Исходный режим – режим минимальной температуры.

4. Определение натяжений несущего троса. Построение монтажной кривой T_x(t_x). Составление монтажной таблицы

4.1 Расчёт зависимости натяжения нагруженного несущего троса от температуры и построение монтажной кривой T_x(t_x)

Расчет зависимости T_x(t_x) выполняем по уравнению состояния несущего троса цепной полукомпенсированной контактной подвески

(13)

подвеска монтажный трос

В уравнении (13) величины с индексом «1» относятся к исходному режиму, при котором Т₁ = Т_max (наибольшее допускаемое натяжение):

при режиме минимальной температуры

Т₁ = Т_max = = 1650 даН;

t₁ = t_min = -45;

q₁ = g = 1.732 даН/м.

величины с индексом «х» в уравнении состояния (13) – это искомые значения натяжения несущего троса Т_х и соответствующие им значения температуры t_x и нагрузки q_x.

Принимаем q_x = g = 1,732 даН/м для расчета зависимости натяжения несущего троса только от температуры, без учета влияния дополнительных нагрузок от ветра и гололеда.

Для упрощения расчета уравнение состояния (13) приводится к виду:

t_x = A + (14)

где А, В и С – постоянные для данного расчета коэффициенты:

А = (15)

A = – 45 – = – 45 – 9.339935803 + 92.02453988 = 37.6846

В = (16)

В = = 25427975,22 = 2,542797522*10⁷

С = бES (17)

С = 17,93

t_x = 37,685 + (18)

Произведем подстановку в уравнение (18) различные значения Т_х с интервалом 200 даН и получим соответствующие им значения t_x.

Таблица 5

Тх	2000	1800	1600	1400	1200	1000	800
tх	-67,5	-54,857	-41,618	-27,423	-11,584	+7,34	+32,798

Строим монтажную кривую T_x(t_x)

Рис. 7. Монтажная кривая T_x(t_x)

4.2 Определение натяжений несущего троса при всех трёх расчетных режимах

Три расчетных режима:

§ при минимальной температуре T_{t min}

§ при максимальном ветре T_{v max}

§ при гололеде Т_г

расчетный режим – режим минимальной температуры:

T_{t min} = T_max= 1650 даН.

Определяем значения T_{v max} и Т_г методом подбора по уравнению состояния несущего троса полукомпенсированной контактной подвески (14).

Для этого уравнения состояния величины с индексом «1» относим к исходному расчетному режиму, т.е.

Т₁ = Т_max = = 1650 даН;

t₁ = t_min = -45;

q₁ = g = 1.732 даН/м;

А = 37,6846;

С = 17,93.

Тогда уравнение (14) принимает вид:

t_x = 37,685 + (19)

Величины с индексом «х» в уравнении состояния (19) следует вначале отнести к режиму максимального ветра, а затем – к режиму гололеда с ветром.

А). Определяем значение T_{v max}

Тогда в уравнении (19) q_x = q_{v max} = 1.7956 даН/м.

Выполним подбор Т_х – зададимся значением несколько большим, чем значение Т_х на кривой, соответствующей температуре t_x = t_{v max} = – 5, или по таблице 4:

Пусть Т_х = 1100 даН, тогда

t_x = 37,685 + = 37,685+21,015-61,3497 = -2,65

берем теперь Т_х = 1200 даН, тогда

t_x = 37,685 + =37,685+17,6583-66,9269=-11,58

действительное значение T_{v max} находим методом линейной интерполяции:

T_{v max} = 1100 + =1100 + 26,3158 = 1126,32 даН

Б). Определяем значение Т_г

Тогда в уравнении (19) q_x = q_г = 3,2 даН/м.

Выполним подбор Т_х – зададимся значением несколько большим, чем значение Т_х на кривой, соответствующей температуре

t_x = t_{г max} = – 5, или по таблице 4:

берем Т_х = 1500 даН, тогда

t_x = 37,685 + = 37,685 + 38,5774 – 83,6587 =

= -7,396

берем теперь Т_х = 1450 даН, тогда

t_x = 37,685 + = 37,685 + 41,2838 – 80,870 =

= – 1,9012

действительное значение T_{г max} находим методом линейной интерполяции:

T_{г max} = 1450 + =1450 + 28,1977 =

= 1478,2 даН

Отметим эти точки на монтажной кривой T_x(t_x):

(T_{v max}; t_{v max}) = (1126,32; – 5);

(T_{г max;} t_{г max}) = (1478,2; – 5).

Рис. 8. Монтажная кривая T_x(t_x) с обозначенными точками

(T_{v max}; t_{v max}) = (1126,32даН; – 5); (T_{г max;} t_{г max}) = (1478,2даН; – 5).

4.3 Определение натяжения несущего троса при беспровесном положении контактных проводов

Для полукомпенсированной цепной подвески температуру беспровесного положения контактных проводов t₀ обычно принимают несколько ниже, чем среднее значение температуры в заданном районе на величину t’. Тогда

t₀ = – t’ (20)

где t’ = 15 для одиночных контактных проводов сечением 85…100 мм² (у нас по заданию – МФО-100)

t₀ = – 15 = – 10 – 15 = – 25.

По кривой T_x(t_x) определим величину Т₀:

Т₀ = 1370 даН

Или аналитически:

T₀ = 1200 + =1200 + 169,405 =

= 1369,405 даН 1370 даН.

Рис. 9. Определение Т₀

4.4 Составление монтажной таблицы натяжения несущего троса

По монтажной кривой натяжения нагруженного троса T_x(t_x) или аналитически определим значения натяжения несущего троса, соответствующие заданным значениям температуры t_x:

t_min; – 20, t₀ = 0, t_max; + 20 и составим монтажную таблицу

Таблица 6. Монтажная таблица

tx,	-45	-25	-20	0	+20	+25
Тх, даН	1651,1	1370	1306,3	1077,6	915,3	870,3

Или аналитически:

T_-45⁰_С = 1600 + =1600 + 51,1 = 1651,1 даН

T_-25⁰_С = 1200 + =1200 + 169,405 = 1369,405 даН

T_-20⁰_С = 1200 + =1200 + 106,269 = 1306,269 даН

T₀⁰_С = 1000 + =1000 + 77,573 = 1077,573 даН

T₊₂₀⁰_С = 800 + =800 + 115,344 = 915,344 даН

T₊₂₅⁰_С = 800 + =800 + 70,281 = 870,281 даН

Рис. 10 Определение значения натяжения несущего троса, соответствующие заданным значениям температуры t_x:

t_min; – 20, t₀ = 0, t_max; + 20

5. Расчет и построение монтажных кривых стрел провеса несущего троса и контактных проводов

5.1 Определение стрел провеса нагруженного несущего троса

Стрелы провеса нагруженного контактного проводом несущего троса F_x для каждого из заданных действительных пролетов, входящих в анкерный участок, определяем по формуле:

F_x = (21)

где

l – длина пролета, для которого рассчитывается стрела провеса несущего троса, (60; 50; 46 м);

е – расстояние от опоры до первой простой (нерессорной) струны, м (е = 10 м);

К – натяжение контактных проводов (К = 980 даН);

Т₀ – натяжение несущего троса при беспровесном положении контактных проводов (Т₀ = 1370 даН);

Т_х – натяжение несущего троса, соответствующее температуре t_x; Для которой рассчитывается значение стрелы провеса F_x, даН;

g₀ – вертикальная нагрузка на несущий трос от веса всех проводов цепной подвески при беспровесном положении контактных проводов

(g₀ = g = 1.732 даН/м);

g_x – вертикальная нагрузка на несущий трос от веса всех проводов цепной подвески, соответствующих расчетным условиям,

(g_x = g₀ = g = 1.732 даН/м);

g_тх – нагрузка от веса несущего троса при расчетных условиях

(g _тx = g_т = 0.759 даН/м).

Расчет проведем в табличной форме

Таблица 7

tx,	Tx, даН	l1= 60 m Fx=	l2= 50 m Fx=	l3= 46 m Fx=
-45	1651.1	0.51761	0.3663	0.3137
-25	1370	0.60595	0.4306	0.367
-20	1306.3	0.63021	0.4486	0.3857
0	1077.6	0.7377	0.529	0.4565
+20	915.3	0.842	0.608	0.5262
+25	870.3	0.877	0.63456	0.5498

Значения Т_х, соответствующие температурам t_x, принимаем по монтажной таблице 6

M_i, N_i – числовые значения не зависящие от температуры (i= 1, 2, 3).

M_i = (22)

N_i = (23)

1. Kоэффициенты М

M₁ =

M₂ =

M₃ =

2. Коэффициенты N

N₁ =

N₂ =

N₃ =

Строим зависимости F_x(t_x)

Рис. 11. Зависимости стрелы провеса нагруженного несущего троса F_x(t_x)

5.2 Определение стрел провеса контактных проводов

Стрелы провеса контактных проводов f_KX определяются по формуле

(24)

Для расчета упростим формулу:

(25)

(26)

Составим расчетную таблицу

Таблица 8

tx,	Tx, даН	l1= 60 m	l2= 50 m	l3= 46 m
-45	1651.1	-0,027	-0,0152	-0,0114
-25	1370	0	0	0
-20	1306.3	0,007	0,004	0,003
0	1077.6	0,036	0,02	0,015
+20	915.3	0,06065	0,034	0,0256
+25	870.3	0,0683	0,0384	0,0288

Строим зависимости f_KX(t_x)

Рис. 12 Кривые стрел провеса контактных проводов f_KX(t_x)

Очевидно, что

при t_x t₀ = – 25⁰C стрелы провеса меньше нуля и с увеличением температуры еще больше уменьшаются;

при t_x = t₀ = – 25⁰C f_KX(t_x) = 0;

при t_x t₀ = – 25⁰C стрелы провеса больше нуля и увеличиваются с повышением температуры.

6. Составление итоговой монтажной таблицы

Составим итоговую монтажную таблицу.

Таблица 9. Итоговая монтажная таблица

tx,	Tx, даН	l1= 60 m	l2= 50 m	l3= 46 m
		Fx	fkx	Fx	fkx	Fx	fkx
	даН	м	м	м	м	м	м
-45	1651.1	0.51761	-0,027	0.3663	-0,0152	0.3137	-0,0114
-25	1370	0.60595	0	0.4306	0	0.367	0
-20	1306.3	0.63021	0,007	0.4486	0,004	0.3857	0,003
0	1077.6	0.7377	0,036	0.529	0,02	0.4565	0,015
+20	915.3	0.842	0,06065	0.608	0,034	0.5262	0,0256
+25	870.3	0.877	0,0683	0.63456	0,0384	0.5498	0,0288

Выводы

В ходе работы по расчёту контактной сети заданного участка был произведен расчет нагрузок на провода контактной сети для заданных климатического, ветрового и гололедного районов. На основании расчетных нагрузок определены допустимые длины пролетов, разработаны планы контактной сети станции и перегона.

При выполнении механического расчета было определено:

режимом наибольшей нагрузки является режим гололеда с ветром: q_Г = 3,200610723 даН/м.

расчетный режим – режим минимальных температур, т.е. наибольшее натяжение несущего троса возникает при минимальной температуре установленной для данного района.

Натяжение несущего троса Т_х уменьшается с ростом температуры от t_min = – 45 до t_max = +25 с 1651,1 до 870,3 даН.

Зависимости стрелы провеса нагруженного несущего троса F_x(t_x) от температуры свидетельствует, что она увеличивается с ростом температуры.

Кривые стрел провеса контактных проводов f_KX(t_x) показывают, что

при t_x t₀ = – 25⁰C стрелы провеса меньше нуля и с увеличением температуры еще больше уменьшаются;

при t_x = t₀ = – 25⁰C f_KX(t_x) = 0;

при t_x t₀ = – 25⁰C стрелы провеса больше нуля и увеличиваются с повышением температуры.

Беспровесное состояние достигается при температуре t₀ = – 25⁰C

Список использованной литературы

1. Горошков Ю.И., Бондарев Н.А. Контактная сеть: Учебник для техникумов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1990. – 399 с.

2. Михеев В.П. Контактные сети и линии электропередачи: Учебник для вузов ж.д. транспорта. – М.: Маршрут, 2003. – 416 с.

3. Фрайфельд А.В., Брод Г.Н. Проектирование контактной сети. 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1991. – 335 с.

4. Дворовчикова Т.В., Зимакова А.Н. Электроснабжение и контактная сеть электрифицированных железных дорог: Пособие по дипломному проектированию: Учебное пособие для техникумов ж.д. трансп. – М.: Транспорт, 1989. – 166 с.

5. Долдин В.М. (под ред.). Реконструкция и модернизация контактной сети и воз душных линий. Узлы и конструкции. Учебное иллюстрированное пособие, 2009 – 168 с.

6. Соколов Н.Л. Контактная сеть: Учебное иллюстрированное пособие для студентов техникумов, колледжей и учащихся образовательных учреждений ж.д. транспорта, осуществляющих начальную профессиональную подготовку. – М.: Маршрут, 2003. – 50 с.

7. Бондарев Н.А. Чекулаев В.Е. Контактная сеть: Учебник для студентов техникумов и колледжей ж.д. транспорта. – М.: Маршрут, 2006. – 590 с.

8. Правила устройства и технической эксплуатации контактной сети электрифицированных железных дорог. Инструкция ЦЭ-197 – М.: Транспорт, 1994. – 118 с.