Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Сидоров-21.56

.pdf
Скачиваний:
27
Добавлен:
15.03.2016
Размер:
766.47 Кб
Скачать

Таблица 1.5 Основные геометрические и физико-механические параметры

принятых в проекте контактных проводов

Параметр

Обозначение

Тип провода

 

 

 

Фактическая площадь сечения, мм2

S

 

Высота, мм

Н

 

Ширина, мм

А

 

Вес одного метра провода, даН/м

gк

 

Коэффициент температурного

 

 

линейного расширения, 10-6/ ºС

α

 

Модуль упругости, МПа

E

 

Временное сопротивление, МПа

σ

 

Максимальное натяжение, даН/м

Tmах

 

В пояснительной записке к курсовому проекту должны быть приведены эскизы сечений принятых несущих тросов и контактных проводов.

2. РАСЧЕТ ПОГОННЫХ НАГРУЗОК, ДЕЙСТВУЮЩИХ НА ПРОВОДА И ТРОСЫ

Все виды нагрузок, действующих на провода и тросы, разделяют на постоянные и временные, которые возникают в отдельные периоды строительства и эксплуатации. Временные нагрузки в свою очередь делятся на длительные, краткосрочные и особые.

С учетом условий работы контактной сети к постоянным относятся все нагрузки от собственного веса подвески (кроме веса электромонтера), усилия, определяемые нормальным натяжением проводов, и воздействия предварительного напряжения конструкций.

Длительные временные нагрузки на контактную сеть не действуют.

К краткосрочным относят нагрузки, возникающие при экстремальных значениях температуры окружающего воздуха, воздействии ветра, гололедных и снежных образованиях, транспортировке и монтаже опор и других конструкций.

10

К особым относятся нагрузки, возникающие при обрыве проводов контактной сети, сейсмических и взрывных воздействиях и др.

Нагрузки на провода и тросы в курсовом проекте принять равномерно распределенными линейными и относить их к одному метру длины провода.

Расчет выполняется для всех типов подвесок, используемых при электрификации главных и боковых путей станции и перегона.

Расчет нагрузок от собственного веса проводов с учетом веса зажимов и струн приведен в работе [2, выражения (14), (15)], характеристики проводов описаны также в работе [2, табл. 8].

Нагрузка от давления ветра является краткосрочной и действует в горизонтальном направлении. Давление ветра на провода контактной сети и воздушных линии зависит от его скорости, а также от поперечных размеров, конфигурации и числа проводов. В зависимости от характера ветрового воздействия необходимо пользоваться соответствующими коэффициентами.

При определении результирующей нагрузки на цепную контактную подвеску при ветре максимальной интенсивности предполагается, что ветровая нагрузка на контактный провод воспринимается фиксаторами и передается на опору, поэтому при расчетах ее можно не учитывать.

Горизонтальная нагрузка на погонный метр троса и контактного провода от ветра максимальной интенсивности определяется с помощью выражения (16), приведенного в работе [2].

Принимаем, что гололедная нагрузка на всех проводах подвески, кроме контактных, имеет цилиндрическую форму. Толщина стенки гололеда зависит от различных факторов. Для контактного провода считаем, что проходящие токоприемники счищают корку с его нижней части.

Расчет дополнительной гололедной нагрузки, действующей на цепную контактную подвеску, ведется отдельно для несущего троса и контактного провода. Ветровая нагрузка при гололеде определяется по формулам (17), (18), приведенным в работе [2].

В работе [4] даны формулы для определения нагрузки:

результирующей на цепную контактную подвеску в режиме гололеда с ветром – (2.2);

от действия ветра на провода и тросы, свободные от гололеда, – (2.4), (2.5); от действия ветра на провода и тросы, покрытые гололедом, – (2.15), (2.16);

11

результирующей на несущий трос при ветре без гололеда – (2.6), при ветре с гололедом – (2.17).

Результаты расчетов сводятся в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Погонные нагрузки, действующие на провода и тросы контактных подвесок

Погонная

Станция

Перегон

 

нагрузка,

 

 

 

 

 

главный путь

боковой путь

незащищенная

 

насыпь

даН/м

 

 

местность

 

 

gн

 

 

 

 

 

gк

 

 

 

 

 

g

 

 

 

 

 

gг.н

 

 

 

 

 

gг.к

 

 

 

 

 

gг

 

 

 

 

 

g+gг

 

 

 

 

 

рк

 

 

 

 

 

рн

 

 

 

 

 

рг.н

 

 

 

 

 

рг.к

 

 

 

 

 

qн

 

 

 

 

 

qг.н

 

 

 

 

 

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСКАЕМОЙ ДЛИНЫ ПРОЛЕТОВ МЕЖДУ ОПОРАМИ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

Расчет сводится к определению длины пролета для простой подвески, где учитывается отклонение только контактного провода. Влияние несущего троса не учитывается, т. е. принимаем рэ равным нулю.

Длина пролета для прямых участков пути рассчитывается по формуле:

lmax пр = 2

 

КВпр

,

(3.1)

 

 

 

 

рк рэ

 

 

12

 

 

где K – натяжение контактного провода, даН;

Bпр – отклонение провода от оси пути в плане, м,

В

= b

− γ

к

+

(b

− γ

к

)2

а2

,

(3.2)

пр

к доп

 

 

к доп

 

 

 

 

 

где bк доп – максимально допускаемое ветровое отклонение контактных прово-

дов от оси токоприемника, для прямых

участков bк.доп равно 0,5 м,

для

кривых – 0,45 [2];

 

 

γк – изменение прогиба опоры под действием ветра на уровне контактного

провода, м, в зависимости от расчетной

скорости ветра γк = 0,014 м

для

Vр = 29 м/с и γк = 0,0164 м для Vр = 31 м/с [2];

 

а – зигзаг контактного провода, м,

для прямых участков пути а равен

0,3 м, для кривых – 0,4 [2];

 

 

для кривых участков –

 

 

lmax кр = 2

 

2KBкр

,

(3.3)

р р + К/R

 

 

к

э

 

 

где R – радиус кривой, м;

 

 

 

 

Вкр – отклонение провода от оси пути на кривой в плане, м,

 

Вкр = bк.доп

− γ к + а .

 

(3.4)

Результаты расчета заносятся в табл. 3.1.

Максимальную длину пролета, определенную по ветровым отклонениям контактных проводов, необходимо еще проверить по соблюдению их вертикальных габаритов.

Проверку длины каждого пролета проводим на прямых участках перегона.

Максимально допустимая длина пролета по условиям соблюдения ветровых габаритов контактного провода определяется по формуле:

l

max

= − 0,5 A + 0,25 A 2

+ B ;

(3.5)

 

 

 

 

 

 

13

 

 

где

A =

4cK

,

(3.6)

 

 

T

 

где с – расстояние от оси опоры до первой нерессорной струны, с составляет 20 % от длины пролета;

 

 

B =

4c 2 K

+

8(T + K ) hД.П

 

 

(3.7)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

q Г.Н

 

 

где hд.п

предельно допустимое вертикальное перемещение,

hд.п = 0,3 м;

qг.н

гололедная нагрузка, даН/м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.1

 

Результаты расчета максимально допустимой длины

 

 

пролетов цепных подвесок

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Максимальная длина

 

 

 

Участок пути

пролетов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по расчету

принято

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Станция

главные пути

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

боковые пути

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прямая

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прямая с насыпью

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R = 600 м

 

 

 

 

 

 

Перегон

 

 

 

 

 

 

 

 

кривая

R = 850 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R = 1000 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кривая с насыпью,

 

 

 

 

 

 

 

R = 1000 м

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. МЕХАНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ КОМПЕНСИРОВАННОЙ КОНТАКТНОЙ ПОДВЕСКИ

При проектировании современных скоростных подвесок контактной сети первостепенной задачей ставится стабильность таких эксплуатационных характеристик, как стрела провеса и эпюра жесткости.

14

4.1. Расчет длины струн и определение стрелы провеса несущего троса

Струны цепных подвесок должны обеспечивать свободный подъем контактного провода под действием токоприемника, а в полукомпенсированной подвеске – еще и продольное перемещение контактного провода относительно несущего троса при колебаниях температуры.

Для определения длины струны С при условии беспровесного положения контактных проводов достаточно знать стрелу провеса несущего троса и расстояние от опорного узла до струны:

F =

qx (l x)

,

(4.1)

 

 

2T

 

где x – расстояние от оси опоры до струны, принимаемое равным 20 % от длины пролета (струны расположены симметрично);

l – длина пролета цепной подвески, м. Тогда

C = h F ,

(4.2)

где h – конструктивная высота контактной подвески.

Расстояние между струнами в середине пролета должно быть 5 – 10 м (в зависимости от скоростного режима контактной подвески).

Расчет проводим для принятых длин пролетов, кратных 5 м, значения длины струн сводим в табл. 4.1.

Таблица 4.1

Значения длины струн

Длина

 

Длина пролета, м

 

струны, м

 

 

 

 

50

55

60

65

 

 

 

 

 

 

С1

 

 

 

 

С2

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

4.2. Расчет коэффициента неравномерности жесткости контактной подвески

Расчет жесткости цепной контактной подвески с рессорной струной производим в трех зонах: А – подопорный узел, Б – первая нерессорная струна, В – от первой нерессорной струны до последней (рис. 4.1).

А

Б

В

Б

А

Рис. 4.1. Расчетные зоны пролета рессорной контактной подвески

Жесткость контактной подвески в зоне А вычисляется по формуле:

 

ЖА

= 2

T H

γ1

+ 2

 

 

K + H

,

(4.3)

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

l

 

 

где а

половина длины рессорного троса, а составляет 15 % от l;

 

H

натяжение рессорного троса, для переменного тока Н равно 150 даН,

для постоянного – 250;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

γ1 = 0,6

aK

;

 

(4.4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cT

 

 

в зоне Б –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ж

Б =

(T + K (K H )γ 3 )l

,

(4.5)

 

 

 

C (l c )

 

 

 

 

 

 

 

где γ3 = а(1 – 0,05 а)/с;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в зоне В –

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЖВ =

l(T + K )

.

 

(4.6)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x(l x )

 

 

 

 

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По результатам расчета жесткости подвески строятся эпюры ее изменения в пролетах (рис. 4.2) и рассчитывается коэффициент неравномерности.

270

даН/м

250

Ж

240

230

0

10

20

30

м

50

х

Рис. 4.2. Пример эпюры жесткости контактной подвески в пролете

Коэффициент неравномерности жесткости определяется по формуле:

кж = Жmax , Жmin

где Жmax – максимальное значение жесткости в пролете, даН/м; Жmin – минимальное значение жесткости в пролете, даН/м.

При скоростном движении коэффициент неравномерности контактной подвески должен быть меньше 1,2.

(4.7)

жесткости

4.3. Определение длины анкерных участков на станции и перегоне

Расчет длины анкерных участков полукомпенсированной цепной подвески производим с учетом реакции струн и фиксаторов и расположения кривых в анкерном участке для принятых конструктивных параметров контактной подвески. При этом изменение натяжения компенсированного контактного провода в принятых расчетных пределах изменения температуры не должно превышать ±10 % от номинального натяжения контактных проводов, создаваемого компенсаторами.

17

Изменение натяжения контактного провода на кривых участках, вызываемого совместным действием струн цепной подвески и фиксаторов, определяется по выражению:

K =

 

 

 

 

Kc

+ Kф

 

 

.

(4.8)

 

2

(

Kc +

Kф )

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t ε)

 

 

 

 

3 EкSк (αк

 

Входящие в формулу (4.8) величины, выражающие приращения натяжения контактного провода, вызываемые действием или только струн цепной подвески, или только фиксаторов, и не учитывающие упругого удлинения контактного провода, находим по формулам:

 

 

Kc =

L(L + l )gк

(ε + αк t )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

 

 

(4.9)

 

 

 

 

 

 

 

 

2e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L(L l )(ε α

к

t )

 

 

2 K

c

 

 

 

Kф =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K +

 

,

(4.10)

 

2Rd − 0,5L(L l )(ε αк

 

 

 

 

 

t )

3

 

 

 

где K

натяжение контактного провода у компенсатора, даН;

 

 

 

L – расстояние от компенсатора до средней анкеровки, м;

 

 

 

R

радиус кривой, м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

d

длина фиксатора, считая от контактного провода до точки шарнирного

крепления фиксатора на опоре, м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e – средняя длина струны, м;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sк

сечение контактного провода, мм2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ек

модуль упругости контактного провода, МПа;

 

 

 

 

αк

температурный коэффициент линейного расширения контактного про-

вода, 1/° С;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

∆t

изменение температуры, считая от среднего ее значения при нормаль-

ном положении струн и фиксаторов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Величина ε в формулах (4.8) – (4.10) определяется по выражению:

 

 

 

ε =

8 f 2

f

2

 

 

 

 

 

 

 

(4.11)

 

 

 

 

 

1

 

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

l 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где f1 – стрела провеса контактного провода при расчетной температуре 4 ° С;

f– то же при температуре нормального положения струн и фиксаторов. Для расчета длины анкерных участков контактного провода при приня-

тых параметрах полукомпенсированной цепной подвески, используя формулу (4.8), строят кривые приращений натяжения контактного провода у средней анкеровки в зависимости от длины анкерного участка. Построение этих кривых ведется для крайних расчетных значений температуры, считая, что анкерные участки расположены в однородных условиях трассы: на прямой и кривых различных радиусов, встречающихся на данной железнодорожной линии.

Пользуясь такими кривыми и исходя из условия, что наибольшее изменение натяжения контактного провода не превышает указанной выше величины (±10 %), можно определить допустимую длину каждого анкерного участка для кривой любого радиуса.

Вслучае, если условия трассы меняются в пределах анкерного участка, то общее приращение натяжения контактного провода может быть определено как сумма приращений натяжения в однородных условиях.

Методика определения общего приращения натяжения контактного провода приведена в работе [2, с. 130].

Вкомпенсированной цепной подвеске длина анкерного участка должна быть такой, чтобы (кроме соблюдения указанных выше допустимых изменений натяжения контактного провода) колебания натяжения несущего троса не превышали +10 % от номинального натяжения несущего троса у компенсаторов.

При расположении консолей с внешней стороны кривой и при условии, что радиус кривой на протяжении рассматриваемого анкерного участка остается неизменным, приращение натяжения несущего троса определяют по формуле:

T =

L(Ll)αн t

 

T ,

(4.12)

1

2Rdк +0,5L(Ll)αн

t

 

 

 

где dк – горизонтальная проекция поворотной консоли, считая от точки крепления несущего троса на консоли до оси шарнирного крепления консоли на опоре; αн – температурный коэффициент линейного расширения несущего троса,

1/° С;

T – натяжение несущего троса у компенсатора. 19