Механический расчёт
Выбор расчётного режима
Режим максимального ветра
Вертикальная нагрузка от веса проводов контактной подвески:
,
(27)
где
- вертикальная нагрузка на несущий
трос от веса проводов контактной
подвески,
;
- нагрузки от
веса 1 м несущего троса,
;
- нагрузка от
веса 1 м контактного провода
;
- число
контактных проводов;
- приближённое
значение нагрузки от веса рессорного
троса, струн и зажимов, отнесённого к 1
м подвески,
.
Горизонтальная нагрузка от воздействия ветра на несущий трос:
,
(28)
где
- горизонтальная нагрузка от
воздействия ветра на несущий трос,
;
- аэродинамический коэффициент
лобового сопротивления провода ветру;
- нормативная
максимальная скорость ветра,
;
- диаметр
несущего троса,
.
Горизонтальная нагрузка от воздействия ветра на контактный провод:
,
(29)
где
- горизонтальная нагрузка от
воздействия ветра на контактный провод,
;
- аэродинамический
коэффициент лобового сопротивления
провода ветру.
при двух контактных проводах и
при одном контактном проводе;
- нормативная максимальная скорость ветра, ;
- высота
сечения контактного провода,
.
Результирующая нагрузка на несущий трос:
,
(30)
где
- результирующая нагрузка на несущий
трос,
;
- вертикальная нагрузка на несущий трос от веса проводов контактной подвески, ;
-горизонтальная нагрузка от воздействия ветра на несущий трос, .
Для удобства дальнейших расчётов сведём в таблицу 1 основные данные проводов выбранных нами контактных подвесок.
Таблица
1 – Основные данные проводов контактных
подвесок
Данные проводов |
Условное обозначе-ние |
Единицы измерения |
Главные пути станции и перегона |
|
несущий трос |
контактный провод |
|||
Марка провода |
____ |
____ |
М-120 |
МФ-100 |
Расчётное сечение |
|
|
117,0 |
100 |
Нагрузка от веса провода |
|
|
1,06 |
0,89 |
Диаметр несущего троса |
|
|
14,0 |
____ |
Высота сечения контактного провода |
|
|
____ |
11,8 |
Ширина сечения контактного провода |
|
|
____ |
12,8 |
Средний диаметр контактного провода главных и боковых путей одинаковы так как в контактных подвесках этих путей применяется контактный провод одной марки: МФ-100
,
(31)
где
-
средний диаметр контактного провода,
;
- высота сечения контактного провода, ;
- ширина сечения контактного провода, .
.
Произведём расчёт по приведённым выше формулам. Расчёт производится для главных и боковых путей.
Вертикальная нагрузка от веса проводов контактной подвески.
;
Горизонтальная нагрузка от воздействия ветра:
- на несущий трос
;
-на контактный провод
.
Результирующая нагрузка на несущий трос.
;
Режим гололёда с ветром
Вертикальная
нагрузка от веса гололёда на несуще
м
тросе при плотности гололёда
:
,
(32)
где
- Вертикальная нагрузка от веса гололёда
на несущем тросе при плотности гололёда
,
;
-
толщина стенки гололёда на несущем
тросе,
;
- диаметр несущего троса, .
Вертикальная нагрузка от веса гололёда на контактном проводе при плотности гололёда :
,
(33)
где
- вертикальная нагрузка от веса
гололёда на контактном проводе при
плотности гололёда
,
;
-
толщина стенки гололёда на контактном
проводе,
;
- средний диаметр контактного провода, .
Полная вертикальная нагрузка от веса гололёда на проводах контактной подвески:
,
(34)
где
- полная вертикальная нагрузка от веса
гололёда на проводах контактной подвески,
;
- вертикальная нагрузка от веса гололёда на несущем тросе при
плотности гололёда , ;
- число контактных проводов;
- вертикальная нагрузка от веса гололёда на контактном проводе при плотности гололёда , ;
- равномерно
распределённая по длине пролёта
вертикальная нагрузка от веса гололёда
на струнах и зажимах при одном контактном
проводе,
.
Горизонтальная нагрузка от ветрового воздействия на покрытые гололёдом несущий трос и контактный провод:
-на несущий трос
,
(35)
где - горизонтальная нагрузка от ветрового воздействия на покрытый гололёдом несущий трос, ;
- аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода ветру;
- скорость ветра
при гололёде,
;
- диаметр несущего троса, ;
- толщина стенки
гололёда на несущем тросе,
.
- на контактный провод
,
(36)
где -горизонтальная нагрузка от ветрового воздействия на покрытый гололёдом контактный провод, ;
- аэродинамический коэффициент лобового сопротивления провода ветру. при двух контактных проводах и при одном контактном проводе;
- скорость ветра при гололёде, ;
- высота сечения контактного провода, ;
- толщина стенки
гололёда на контактном проводе,
.
Результирующая
нагрузка на несущий трос:
,
(37)
где - результирующая нагрузка на несущий трос, ;
- вертикальная
нагрузка на несущий трос от веса проводов
контактной подвески,
;
- полная вертикальная нагрузка от веса гололёда на проводах контактной подвески, ;
- горизонтальная нагрузка от воздействия ветра на несущий трос, .
Произведём расчёты по приведённым выше формулам.
Вертикальная нагрузка от веса гололёда на несущем тросе.
- на несущем тросе
;
- на контактном проводе
.
Полная вертикальная нагрузка от веса гололёда на проводах контактной подвески:
;
Горизонтальная нагрузка от ветрового воздействия на покрытые гололёдом несущий трос и контактный провод.
- на несущий трос
;
- на контактный провод
.
Результирующая нагрузка на несущий трос.
;
После завершения расчётов режимов механической нагрузки контактной
подвески окончательные результаты сведём в таблицу 2.
Таблица 2 – Результаты расчётов режимов механической нагрузки
Расчётный режим |
, Главные пути |
, Боковые пути |
Режим максимального ветра |
3,1 |
1,7 |
Режим гололёда с ветром |
4,2 |
2,3 |
Из таблицы видно, что расчётным режимом является режим гололёда с ветром.
1.2.2
Расчёт максимально допустимых длин
пролётов
Натяжение несущего
троса в расчётном режиме
;
при беспровесном положении контактного
провода
.
Натяжение контактных проводов 2МФ-100
.
Максимально допустимая длина пролёта определяется по формуле:
,
(38)
где
- максимально допустимая длина пролёта
при выбранном расчётном режиме,
;
- номинальное
натяжение контактных проводов,
;
-
наибольшее допустимое горизонтальное
отклонение контактных проводов от оси
токоприёмника в пролёте,
.
-
на прямых
- ветровая нагрузка на контактные провода, ;
- коэффициент;
- удельная
эквивалентна нагрузка, учитывающая
взаимодействие несущего троса и
контактного провода при их ветровом
отклонении,
;
- прогиб опоры
на уровне контактного провода под
действием ветровой нагрузки,
.
При скорости ветра
.
- зигзаг
контактного провода,
.
На прямых
;
Для простоты
расчётов принимаем
и
;
если полученное значение пролётов будет
больше 70м, то более точный дальнейший
расчёт не требуется.
Исходя из условия обеспечения качественного токосъёма принимаем длину пролёта равной 70 м.
На кривом участке пути максимальная длина пролета определяется по формуле:
,
(39)
где - максимально допустимая длина пролёта при выбранном расчётном режиме, ;
- номинальное натяжение контактных проводов, ;
- наибольшее допустимое горизонтальное отклонение контактных проводов от оси токоприёмника в пролёте, .
-
на кривых.
- ветровая нагрузка на контактные провода, ;
- коэффициент;
- прогиб опоры на уровне контактного провода под действием ветровой нагрузки, . При скорости ветра .
- зигзаг контактного провода, . на кривых ;
- удельная эквивалентна нагрузка, учитывающая взаимодействие несущего троса и контактного провода при их ветровом отклонении, ; определяется по формуле
,
(40)
где
- натяжение несущего троса контактной
подвески в расчетном режиме,
;
- ветровая нагрузка
на несущий трос,
;
- результирующая
нагрузка на несущий трос,
;
- длина пролета,
;
- длина
гирлянды изоляторов,
=0,56
;
-
нагрузка от веса контактных проводов
в расчетном режиме;
- средняя длина
струны в средней части пролета,
,
определяется по формуле:
(41)
где
- конструктивная высота подвески,
- нагрузка от
веса проводов контактной подвески,
- натяжение
несущего троса при беспровесном положении
контактых проводов,
Произведем расчет по выше приведенным формулам:
Δ=
=5%
В соответствии с ПУТЭКСом при расположении контактной подвески на кривых участках пути не защищенных от ветра при радиусе кривой от 500 до 800 м, максимальная длина пролета находится в пределах 40-45 м.