6.5. Расчет удельной нагрузки от воздействия ветра на кабель, покрытый гололедом

Удельная нагрузка от воздействия ветра на кабель, покрытый гололедом, определяется по формуле, представленной ниже:

, (6.7)

где b – толщина стенки льда. b=15 мм;

–аэродинамический коэффициент.

–коэффициент неравномерности гололедной нагрузки. ;

n– коэффициент перегрузки. n=1,1;

d – Диаметр кабеля. Согласно заданию на курсовой проект d=13 мм;

S–площадь поперечного сечения кабеля. Согласно формуле (6.4) мм²;

.

6.6. Расчет удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля и от воздействия ветра

Удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля и воздействия ветра на кабель с учетом направления действия нагрузок и определяется по следующей формуле:

, (6.7)

где удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля. Согласно формуле (6.1) ;

удельная нагрузка от воздействия ветра на кабель (при отсутствии гололеда). Согласно формуле (6.6) ;

.

6.7. Расчет удельной нагрузки от силы тяжести кабеля, покрывающего его льда и воздействия ветра

С учетом направления действия сил удельная нагрузка от силы тяжести кабеля, покрывающего его льда и воздействия ветра, определяется по формуле:

, (6.8)

где удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля. Согласно формуле (6.1) ;

– удельная нагрузка от силы тяжести льда при гололеде. Согласно формуле (6.2) ;

– удельная нагрузка от воздействия ветра на кабель, покрытый гололедом. Согласно формуле (6.7) .

.

6.8. Определение критической длины пролёта

Перед расчётом механической прочности кабеля необходимо определить критическую длину пролёта, то есть такую длину, для которой напряжение растяжения при действии на кабель гололёда с ветром равно напряжению сжатия при наихудших условиях в отсутствии ветра и гололёда.

Критическая длина пролёта определяется с помощью уравнения состояния кабеля в пролёте.

, (6.9)

где – коэффициент упругого удлинения материала оболочки кабеля.

, (6.10)

где Е– модуль упругости материала оболочки кабеля. Эта величина представлена в задании на курсовой проект. .

;

напряжение растяжения кабеля в подвешенном состоянии при воздействии удельной нагрузки и температуры t_х, ;

напряжение растяжения кабеля в подвешенном состоянии при воздействии удельной нагрузки и температуры t, ;

коэффициент теплового расширения защитной оболочки кабеля. ;

– Длина пролёта между опорами контактной сети. м;

Используя уравнение (6.9) получили выражение для определения критической длины пролёта.

(6.11)

где допустимое напряжение сжатия. При проведении расчёта механической прочности кабеля выбирается такая величина , которая обеспечивает определённый запас прочности при заданных расчётных условиях.

, (6.12)

где – максимальная растягивающая нагрузка. Согласно заданию на курсовой проект, Н;

– площадь поперечного сечения кабеля. Согласно формуле (6.4) мм²;

–коэффициент запаса прочности. .

;

температура гололёда. ;

–максимальная температура, при которой будет эксплуатироваться кабель. .

м. (6.13)

Поскольку , то при и будут наихудшие условия состояния подвешенного кабеля, при воздействии изменяющейся температуры и максимальных удельных нагрузок.

Согласно заданию на курсовой проект, годовое изменение прокладки температуры в районе прокладки ВОК составляет от до . На рис. 6.1 показано, какие удельные нагрузки действуют на оболочку кабеля в заданном диапазоне температур.

Рис. 6.1. Удельные нагрузки, действующие на кабель в зависимости от температуры окружающей среды

Зная критическую длину провеса, определим механическую прочность кабеля при температуре .

Приведём полученное уравнение к следующему виду:

.

.

Методом подбора было установлено, что .

Определение велось во всём температурном диапазоне с интервалом в , а так же при температуре - . Вычисления проводились аналогично расчёту при температуре . Их результаты представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Значения и , необходимые для построения зависимости напряжения кабеля от температуры окружающей среды

	, .	,
-30		25,62
-20		26,05
-10		26,53
-5		26,78 54,27
0		27,03
10
20
30		28,73
40

По значениям, полученным из уравнения (6.9) и представленным в таблице 6.1, был построен график зависимости напряжения кабеля от температуры окружающей среды, который представлен на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Зависимость напряжения ВОК от температуры

Поскольку имеются напряжения кабеля, превышающие допустимые значения , проектируемый ВОК использовать невозможно.

Заключение

В данном курсовом проекте были представлены разрезы кабеля МКС 7х4х1,2, волоконно-оптического кабеля AD–(T)2Y и схемы сближения. Также выполнены расчёты первичных параметров, кабельных линий связи, влияний на них от тяговых сетей переменного тока, а так же производился анализ полученных значений опасных напряжений тяговой сети на предмет их совпадения с нормативными значениями. Поскольку полученные опасные напряжения тяговой сети превышали нормативные значения, в данном курсовом проекте были представлены меры защиты кабельных линий от опасных и мешающих влияний тяговой сети переменного тока. Расчёт критической длины пролёта волоконно-оптической линии показал, что проектируемый волоконно-оптический кабель при заданных параметрах эксплуатировать невозможно.

Литература

1. Прокофьев.В.А. “Проектирование линий автоматики, телемеханики и связи” часть II. ”Расчет параметров воздушных, кабельных и волоконно-оптических линий”. Методические указания для курсового и дипломного проектирования по дисциплине “Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте. М:. МИИТ. 1997,–19с.

2. Прокофьев. В.А. “Проектирование линий автоматики, телемеханики и связи” часть III. “Методика расчета индуктивных влияний на линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте”. Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине “Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте”. М:. МИИТ. 1997,–47с.

3. Гроднев И.И. , Верник С.М. “Линии связи”.Учебник для высших учебных заведений. М:. Радио и связзь.1988.–544с.

4. Волкова Е.С. ,Казанский Н.А. , Бахтиярова Е.А. “Расчет механической прочности полностью диэлектрического самонесущего волоконно-оптического кабеля”.Методические указания для курсового и дипломного проектирования по дисциплине “Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте”. М:. МИИТ. 2007,–20с.

33