Дипломная работа: Процесс создания линии электропередач этапы факторы и результат

💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻

Совершенно гибкая нить та, которая сопротивляется только растяжению. У идеальной гибкой нити жесткость на кручение, изгиб, сдвиг и сжатие равны нулю. Это означает, что гибкая нить может воспринимать усилия только на растяжение, при этом растягивающие усилия направлены по касательной к продольной оси нити.
На практике очень много систем, которые рассматриваются как гибкие нити. Это: воздушные линии электропередач, провода электрифицированных железных дорог, цепи висячих мостов, канатные дороги и т.д.
Рассчитать воздушную линию электропередачи, это значит обеспечить условие прочности провода s<= [s], т.е. действующие значения напряжения, возникающие в проводе под действием внешних нагрузок, не должны превышать допускаемых значений. Основными внешними факторами, изменяющими напряжения в проводе, являются: температура внешней среды и действующая на провод нагрузка. Эти параметры и вызывают различную по величине деформацию провода. Деформация и напряжение взаимосвязаны и вызываются они действием внешних сил. Изменение условий эксплуатации - это изменение внешних сил, а, следовательно, изменение деформаций и напряжений.
Наша задача: знать, как определить внешние силы и внутренние факторы - напряжение, деформацию, а также как будут изменяться эти параметры при изменении условий эксплуатации.
Для этого мы рассмотрим различные стороны этой задачи:
статическую, которая позволит определить ряд силовых параметров и форму кривой провисания нити под действием внешних нагрузок;
геометрическую, дающую возможность выяснить вопросы деформации от воздействия различных нагрузок;
физическую, - определить деформацию от температурных воздействий, а также связать во едино оба вида деформаций и получить уравнение совместной деформации.
Решить вопросы о действующем значении напряжения и связанной с ним стрелы провисания, а также установить связь этих параметров при изменении условий эксплуатации поможет уравнение состояния нити (провода).
В качестве гибкой нити будем рассматривать провода воздушной линии. При этом могут быть использованы однопроволочные и многопроволочные провода, скрученные из алюминиевых и стальных проволок для придания механической прочности в сочетании с высокой электропроводностью. Число проводов в фазе может быть: n = 1; n = 2; n = 3; n = 4.
Передаваемое напряжение U (кВ): 220;
Характеристика местности: населенная;
Температура установки провода (монтажа): t 0
уст
= +15 0
С;
Разноуровневая подвеска с перепадом высот "h", м: 0;
Температура гололедообразования: t 0
гол
= - 7,5 0
C;
Максимальная температура: t 0
max
= +40 0
C;
Минимальная температура: t 0
min
= - 35 0
C;
Расстояние между опорами, l, м: 200;
1. По справочной литературе находим необходимые данные для расчетов:
б) число и диаметр проволок в проводе:
Сечение провода в целом: F=F a
+F c
=805.3 мм 2
;
г) расчетный диаметр провода: d=37.1 мм;
д) расчетный вес провода: G 0
=2.756 кг/м;
е) отношение сечений: F a
/F c
=7,67;
ж) приведенный модуль упругости: Е пр
=7880 кг/мм 2
;
з) коэффициент температурного линейного расширения провода: a=19,78×10 -6
1/град;
4. Значение скорости ветра определяется через скоростной напор:
5. Предел прочности: s nч
=27 кг/мм 2
;
I - Минимальная температура: t min
=-35 0
C;
IIа - Максимальная нагрузка; режим наибольшего скоростного напора: V max
=20.785 м/с; t=-5 0
C, гололед отсутствует;
IIб - Режим наибольшего гололеда: V=V max
×0.5=10.3925 м/с;
III- Режим среднегодовых температур, гололед и ветер отсутствуют; t ср
=-5 0
C;
IV- Режим максимальных температур: t max
=+40 0
C;
Провода воздушных линий испытывают действие механических нагрузок, направленных по вертикали (вес провода и гололед) и по горизонтали (давление ветра), в результате чего в металле проводов возникают напряжения растяжения. На величину последних влияет также и температура окружающего воздуха, что заставляет учитывать ее в расчетах.
На практике считают, что все нагрузки в пролете между двумя опорами распределены равномерно по длине проводов и являются статическими, а отдельных порывов ветра, создающих динамический характер нагрузки, не учитывают, хотя они и возможны.
В расчет механической прочности проводов вводят понятие удельных нагрузок. Это интенсивность погонной нагрузки “q", отнесенная к площади поперечного сечения провода (нити), т.е. это нагрузка, действующая на 1 м провода и приходящаяся на 1 мм 2
площади поперечного сечения.
где: q- погонная нагрузка на участке нити (провода) длиной 1 м; н/м; н/мм; кг/мм;
F- теоретическая площадь поперечного сечения провода, мм 2
.
Если провод рассматривается как многопроволочный, т.е. состоящий из алюминия Fa и стали Fc, то:
Определим удельные нагрузки на провода.
Удельная нагрузка провода от веса провода g 1
:
где: G 0
- вес одного метра провода, кг;
F - расчетное действительное сечение всего провода, мм 2
;
Площадь провода в фазе: F фазы
=F×n=805.3×3=2415.9 мм 2
;
Диаметр фазы: d фазы
= d×n =37.1×3=111.3 мм;
Вес провода фазы G=G 0
×n=2.756×3=8.268 кг/м;
Удельная нагрузка от собственного веса:
Удельная нагрузка от веса льда g2 определяется:
(G = q, если рассматривается вес единицы длины),
где: G- вес пустотелого цилиндра гололеда, кг;
F- поперечное сечение ледяного покрытия, мм 2
.
Объем гололеда на проводе длиной 1 м:
V = (p×10 3
/4) × [ (d+2c) - d 2
] = p×c (d+c) ×10 3
, [мм 3
]
G = V×q 0
= p×c (d+c) ×q 0
= 0.00283c (d+c), [кг]
g2 = G / F = 0.00283× [c (d+c) /F], [кг/м×мм 2
]
g 2
=G вес льда
/F=0,00283× [с× (с+d) /F] =
=0.00283× [22× (22+37.1) /805.3] =4.57×10 -3
кг/ (м×мм 2
)
Эти нагрузки действуют в одной вертикальной плоскости и поэтому складываются арифметически:
g 3
=g 1
+g 2
=8×10 -3
кг/ (м×мм 2
)
Давление ветра, направленного горизонтально под углом 90° к поверхности провода, определяется по формуле:
где: Q = U 2
/16 - скоростной напор ветра, кг/м 2
;
a - коэффициент, учитывающий неравномерность скорости ветра по длине пролета, зависящий от скорости ветра или скоростного напора Q;
Cx- аэродинамический коэффициент: при d³ 20 мм ®Cx = 1.1
d< 20 мм ®Cx = 1.2, а также для всех проводов, покрытых гололедом;
S- площадь диаметрального сечения провода, м 2
.
Давление ветра на 1 м длины провода диаметром d (мм) можно подсчитать по формуле:
а удельную нагрузку от ветра на провод, свободный от гололеда, - по формуле:
g4 = (a×Cx×Q×d) / (10 3
×F) [кг/м×мм 2
]
При наличии гололеда, поверхность провода, на которую давит ветер, увеличивается. Удельная нагрузка при этом будет:
g5 = (a×Cx×Q× (d+2c)) / (10 3
×F) [кг/м×мм 2
]
Удельная нагрузка от давления ветра на провод без гололеда, (согласно таблице 1 текста), т.к. Q=27, то a=1; С x
=1.1
Удельная нагрузка от давления ветра на провод покрытый льдом:
Q=0.25×Q max
=6.75 кг/м 2
, принимаем Q=14кг/м 2
, тогда a=1, c=22 мм
Так, суммарная удельная нагрузка на провод от его собственного веса и давления ветра на провод равна:
Суммарная удельная нагрузка на провод от веса провода, веса гололеда и давления ветра составляет:
Согласно расчетам, режим IIб является самым опасным:
Рассчитывая провод на прочность, важно установить, при каком из перечисленных режимов напряжения в проводе достигнут допускаемых значений. Этот режим называется исходным.
Для нахождения исходного режима необходимо определить критические пролеты.
Сравнивая два режима, под критическим пролетом будем понимать такой пролет L кр
, при котором напряженное состояние провода в обоих режимах будет равноопасным, т.е. напряжения в проводе будут равны допускаемым для каждого из сравниваемых режимов.
Исходный режим определяется при сравнении величин заданного пролета L с величиной L кр
.
Определим исходный режим, при котором напряжение в проводе максимально допустимое. Для этого надо найти три значения L кр
:
Мы получили неравенство: L кр3
> L 1
> L кр1
. Самым опасным режимом будет режим среднегодовых температур (Режим III).
Подвеска провода осуществляется в безветренные дни, когда нет гололеда, но при любой температуре. При этом нагрузкой на провод есть собственный вес.
Определяем стрелу провеса для исходного режима:
Определяем стрелу провеса для исходного режима (III):
Пользуясь уравнением состояния нити, определим значения напряжений для других условий эксплуатации.
Определим напряжение в проводе при максимальной температуре:
Примем: [s] +40
= или [s] +40
=x-1.212
[s] +40
3
®x 3
-3.635×x 2
+4.404×x-1.779
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
-3.635×x 2
+4.404×x-1,779+3,635×x 2
-8.809×x+5,337-153.613=0
x 3
-4.405×x-150.055=0 ® x 3
-3×1,468×x-2× 75.028
Получим случай №2: определяем угол j из уравнения
j= 4.435, тогда x=+2× ch (j/3) =2.423×ch (4.435) =5.590
Определим напряжение в проводе при гололеде без ветра:
[s] 3
3
®x 3
+3.769×x 2
+4.735×x+1.983
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
+3.769×x 2
+4.735×x+1,983-3,769×x 2
-9.47×x-5,949-840.533=0
x 3
-4.735×x-844.499=0 ® x 3
-3×1,578×x-2× 422.249
j= 6.054, тогда x=+2× ch (j/3) =2.512×ch (2.018) =9.619
Определим напряжение в проводе при максимальной нагрузке, т.е. обледенение с ветром:
[s] 7
3
®x 3
+3.769×x 2
+4.735×x+1.983
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
+3.769×x 2
+4.735×x+1,983-3,769×x 2
-9.47×x-5,949-878.783=0
x 3
-4.735×x-882.749=0 ® x 3
-3×1.578×x-2× 441.374
j= 6.098, тогда x=+2× ch (j/3) =2.512×ch (2.033) =9.757
Определим напряжение в проводе при минимальной температуре:
Примем: [s] -35
= или [s] -35
=x+2.685
[s] -35
3
®x 3
+8.055×x 2
+21.628×x+19.357
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
+8.055×x 2
+21.628×x+19,357-8,055×x 2
-43.255×x-58,07-153.613=0
x 3
-21.627×x-192.326=0 ® x 3
-3×7.209×x-2× 96.163
j= 2.286, тогда x=+2× ch (j/3) =5.37×ch (0.762) =7.006
Со всех вышеуказанных расчетов можно сделать следующий важный вывод - рассчитанные механические напряжения в проводе при гололеде без ветра, при гололеде с ветром и при режиме минимальных температур оказываются большими от допустимого механического напряжения в проводе для нашего исходного режима (Режим III® [s] III
= 6.75). На основе этих данных делаем вывод о том, что провод марки АСО-700 не выдержит механических усилий при указанных режимах своей работы и разрушится. Следовательно, для проведения следующих расчетов мы должны взять для рассмотрения провод другой марки. Например, возьмем в качестве исходного провода для ЛЭП провод марки АСУ-400 и повторим все вышеуказанные расчеты. После этих расчетов сделаем соответствующие выводы о целесообразности проведения конечных расчетов.
1. Передаваемое напряжение U (кВ): 220;
2. Характеристика местности: населенная;
4. Температура установки провода (монтажа): t 0
уст
= +15 0
С;
5. Разноуровневая подвеска с перепадом высот "h", м: 0;
6. Температура гололедообразования: t 0
гол
= - 7,5 0
C;
7. Скоростной напор Q, кг/м 2
: 27;
8. Максимальная температура: t 0
max
= +40 0
C;
9. Минимальная температура: t 0
min
= - 35 0
C;
10. Расстояние между опорами, l, м: 200;
11. Толщина стенки льда, "с", м: 22;
1. По справочной литературе находим необходимые данные для расчетов:
б) число и диаметр проволок в проводе:
Сечение провода в целом: F=F a
+F c
=493.3 мм 2
;
г) расчетный диаметр провода: d=29.0 мм;
д) расчетный вес провода: G 0
=1.840 кг/м;
е) отношение сечений: F a
/F c
=4,28;
ж) приведенный модуль упругости: Е пр
=8900 кг/мм 2
;
з) коэффициент температурного линейного расширения провода: a=18,26×10 -6
1/град;
2. Так как местность населенная и напряжение 220 кВ, то расстояние между землей и нижней частью провода составляет: h=8 м;
4. Значение скорости ветра определяется через скоростной напор:
5. Предел прочности: s nч
=31 кг/мм 2
;
I - Минимальная температура: t min
=-35 0
C;
IIа - Максимальная нагрузка; режим наибольшего скоростного напора: V max
=20.785 м/с; t=-5 0
C, гололед отсутствует;
IIб - Режим наибольшего гололеда: V=V max
×0.5=10.3925 м/с;
III- Режим среднегодовых температур, гололед и ветер отсутствуют; t ср
=-5 0
C;
IV- Режим максимальных температур: t max
=+40 0
C;
1. Площадь провода в фазе: F фазы
=F×n=493.3×3=1479.9 мм 2
;
Диаметр фазы: d фазы
= d×n =29×3=87 мм;
Вес провода фазы G=G 0
×n=1.84×3=5.52 кг/м;
2. Удельная нагрузка от собственного веса:
g 1
=G 0
/F=1.84/493.3=3.72998×10 -3
кг/ (м×мм 2
)
g 2
=G вес льда
/F=0,00283× [с× (с+d) /F] =
=0.00283× [22× (22+29) /493.3] =6.43677×10 -3
кг/ (м×мм 2
)
4. Удельная нагрузка от собственного веса провода и гололеда:
g 3
=g 1
+g 2
=0.01017 кг/ (м×мм 2
)
5. Удельная нагрузка от давления ветра на провод без гололеда, (согласно таблице 1 текста), т.к Q=27, то a=1; С x
=1.1
6. Удельная нагрузка от давления ветра на провод, покрытый льдом:
Q=0.25×Q max
=6.75 кг/м 2
, принимаем Q=14кг/м 2
, тогда a=1, c=30 мм
7. Суммарная удельная нагрузка на провод от его собственного веса и давления ветра на провод равна:
8. Суммарная удельная нагрузка на провод от веса провода, веса гололеда и давления ветра составляет:
Согласно расчетам, режим IIб является самым опасным:
Определяем стрелу провеса для исходного режима:
Определяем стрелу провеса для исходного режима (III):
Пользуясь уравнением состояния нити, определим значения напряжений для других условий эксплуатации.
Определим напряжение в проводе при максимальной температуре:
Примем: [s] +40
= или [s] +40
=x-1.445
[s] +40
3
®x 3
-4.334×x 2
+6.261×x-3.015
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
-4.334×x 2
+6.261×x-3,015+4,334×x 2
-12.521×x+9,045-206.372=0
x 3
-6.261×x-200.342=0 ® x 3
-3×2,087×x-2×100.171
j= 4.196, тогда x=+2× ch (j/3) =2.889×ch (1.399) =6.208
Определим напряжение в проводе при гололеде без ветра:
[s] 3
3
®x 3
+3.378×x 2
+3.804×x+1.428
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
+3.378×x 2
+3.804×x+1,428-3,378×x 2
-7.607×x-4,283-1534.195=0
x 3
-3.803×x-1537.05=0 ® x 3
-3×1,268×x-2×768.525
j= 6.982, тогда x=+2× ch (j/3) =2.252×ch (2.327) =11.651
Определим напряжение в проводе при среднегодовой температуре:
[s] э
3
®x 3
+2.979×x 2
+2.958×x+0.979
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
+2.979×x 2
+2.958×x+0,979-2,979×x 2
-5.916×x-2,937-206.373=0
x 3
-2.958×x-208.331=0 ® x 3
-3×0.986×x-2× 104.166
j= 5.360, тогда x=+2× ch (j/3) =1.986×ch (1.787) =6.095
Определение провеса провода для этого режима не имеет практического смысла.
Определим напряжение в проводе при минимальной температуре:
Примем: [s] -35
= или [s] -35
=x+2.618
[s] -35
3
®x 3
+7.854×x 2
+20.562×x+17.944, [s] -35
2
®x 2
+5.236×x+6.854
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
+7.854×x 2
+20.562×x+17,944-7,854×x 2
-41.124×x-53,831-206.372=0
x 3
-20.562×x-242.259=0 ® x 3
-3×6.854×x-2× 121.13
j= 2.597, тогда x=+2× ch (j/3) =5.236×ch (0.866) =7.324
По вышеизложеннымрасчетам мы можем сделать соответствующий вывод о пригодности замененного провода марки АСУ-400 для указанных исходных условий эксплуатации данного провода. Теперь мы можем продолжать дальнейшие расчеты.
Выпишем и сравним все значения провесов, полученных для различных режимов эксплуатации:
а) Режим максимальных температур: f +40
=3,91564 м
б) Режим гололеда без ветра: f 3
=3.97854 м
в) Режим минимальных температур: f -35
=1.87584 м
г) Режим гололеда с ветром: f 7
=4,0255 м
Видим, что наибольший провес получается при режиме максимальных нагрузок - обледенение с ветром: f 7
=4,0255 м
Согласно этим данным по таблице 1, приложения 4, определяем высоту опоры: 8+4,0255=12,0255 » 12 м.
Подвеска провода осуществляется в безветренные дни, когда нет гололеда, но при любой температуре. При этом нагрузкой на провод есть собственный вес, т.е.:
g подв
= g п
= g 1
, температура t° = t° подвески
.
В таких условиях, выполняя работы по подвеске провода, необходимо обеспечить такой подвес провода f подв
, а, следовательно и такое напряжение s подв
, чтобы в самых наихудших условиях эксплуатации воздушной линии выполнялось условие прочности провода, т.е.:
Итак: наихудшими условиями эксплуатации являются условия при исходном режиме, поэтому, сравнивая через уравнения связи два состояния провода: исходного режима и режима подвески (монтажа), определим необходимое значение напряжения при подвеске.
При этом поступают таким образом: задаются несколькими (4-5) значениями температуры подвеса (монтажа) провода в пределах от t° min
до t° max
, и решают вышеуказанное уравнение. Строят монтажные графики f подв
= f (t° подв
), т.е. зависимость монтажного провеса провода от температуры или Н подв
= f (t° подв
), или s подв
= f (t° подв
). Эти величины определяют по формулам:
Результаты заносят в соответствующую таблицу.
По результатам расчетов строят графики монтажа провода.
При выполнении монтажа провода для замера параметра f подв
используют мерные рейки. и геодезические приборы.
Для достижения s подв
используют натяжные устройства через динамометр, определяют Н подв
, соответствующую f подв
, s подв
, для данной t° подв
.
Разобьем интервал температур от t° min
до t° max
на 6 равных отрезков:
1) Найдем напряжение в проводе при t° монт1
= - 35°C.
Примем: [s] монт1
= или [s] монт1
=x+2.618
[s] монт1
3
®x 3
+7.854×x 2
+20.562×x+17.944
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
+7.854×x 2
+20.562×x+17,944-7,854×x 2
-41.124×x-53,831-206.373=0
x 3
-20.562×x-242.26=0 ® x 3
-3×6,854×x-2× 121.13
p=6.854 q=121.13, p 3
=321.968 q 2
=14672.501
j= 2.597, тогда x=+2× ch (j/3) =5.236×ch (0.866) =7.324
H монт1
= s монт1
×F = 9.94216 × 493.3 = 4904.46753 кг.
2) Найдем напряжение в проводе при t° монт2
= - 20°C.
Примем: [s] монт2
= или [s] монт2
=x+1.806
[s] монт2
3
®x 3
+5.417×x 2
+9.781×x+5.887
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
+5.417×x 2
+9.781×x+5,887-5,417×x 2
-19.561×x-17,659-206.373=0
x 3
-9.782×x-218.148=0 ® x 3
-3×3,26×x-2× 109.074
j= 3.612, тогда x=+2× ch (j/3) =3.611×ch (1.204) =6.56
H монт2
= s монт2
×F = 8.36556 × 493.3 = 4126.73075 кг.
3) Найдем напряжение в проводе при t° монт3
= - 5°C.
Примем: [s] монт3
= или [s] монт3
=x+0.993
[s] монт3
3
®x 3
+2.979×x 2
+2.958×x+0.979
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
+2.979×x 2
+2.958×x+0,979-2,979×x 2
-5.916×x-2,937-206.373=0
x 3
-2.958×x-208.331=0 ® x 3
-3×0,986×x-2× 104.166
j= 5.36, тогда x=+2× ch (j/3) =3.611×ch (1.787) =6.095
H монт3
= s монт3
×F = 7.08739 × 493.3 = 3496.20949 кг.
4) Найдем напряжение в проводе при t° монт4
= +10°C.
Примем: [s] монт4
= или [s] монт4
=x+0.18
[s] монт4
3
®x 3
+0.541×x 2
+0.098×x+0.006
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
+0.541×x 2
+0.098×x+0,006-0,541×x 2
-0.195×x-0,018-206.373=0
x 3
-0.097×x-206.385=0 ® x 3
-3×0,033×x-2× 103.192
j= 10.47, тогда x=+2× ch (j/3) =0.363×ch (3.49) =5.915
H монт4
= s монт4
×F = 6.09533 × 493.3 = 3006.92495 кг.
5) Найдем напряжение в проводе при t° монт5
= +25°C.
Примем: [s] монт5
= или [s] монт5
=x-0.632
[s] монт5
3
®x 3
-1.896×x 2
+1.198×x-0.252
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
-1.896×x 2
+1.198×x+0,252+1,896×x 2
-2.397×x+0,757-206.373=0
x 3
-1.199×x-205.868=0 ® x 3
-3×0,399×x-2× 102.934
p 3
=0.064 q 2
=10595.429 q 2
> p 3
.
j= 6.704, тогда x=+2× ch (j/3) =1.263×ch (2.235) =5.972
H монт5
= s монт5
×F = 5.34019 × 493.3 = 2634.31573 кг.
6) Найдем напряжение в проводе при t° монт6
= +40°C.
Примем: [s] монт6
= или [s] монт6
=x-1.445
[s] монт6
3
®x 3
-4.334×x 2
+6.261×x-3.015 [s] монт6
2
®x 2
-2.889×x+2.087
Подставляя в исходное уравнение, получим:
x 3
-4.334×x 2
+6.261×x-3,015+4,334×x 2
-12.564×x+9,045-206.373=0
x 3
-6.261×x-200.343=0 ® x 3
-3×2,087×x-2× 100.171
Получим случай №2: определяем угол j из уравнения
j= 4.196, тогда x=+2× ch (j/3) =2.889×ch (1.399) =6.208
H монт6
= s монт6
×F = 4.76293 × 493.3 = 2349.55337 кг.
Результаты расчетов заносим в таблицу:
По этим полученным данным строим соответствующие графики монтажа провода.
Уравнение кривой провисания нити имеет такой вид:
Учитывая, что: q=g×Fи H=s×F, получим следующее уравнение:
Разобьем расстояние между опорами на 20 (двадцать) равных частей:
1) Режим минимальных температур: g=g 1
=3.72998×10 -3
кг/ (м×мм 2
), s=9.94216 кг/ (мм 2
). Согласно этим данным, получим уравнение:
По полученным данным построим кривую провисания нити:
2) Режим максимальных температур: g=g 1
=3.72998×10 -3
кг/ (м×мм 2
), s=4.76293 кг/ (мм 2
). Согласно этим данным, получим уравнение:
По полученным данным построим кривую провисания нити:
3) Режим гололеда без ветра: g=g 3
=0,01017 кг/ (м×мм 2
), s=12.77698 кг/ (мм 2
). Согласно этим данным, получим уравнение:
По полученным данным построим кривую провисания нити:
4) Режим максимальных нагрузок (гололед с ветром): g=g 7
=0,01047 кг/ (м×мм 2
), s=13 кг/ (мм 2
). Согласно этим данным, получим уравнение:
По полученным данным построим кривую провисания нити:
Металлические опоры воздушных линий представляют собой пространственные решетчатые конструкции, составленные из плоских ферм, соединенных между собой пространственными связями.
В данной курсовой работе для упрощения в качестве опоры будем брать пространственную ферму по форме куба или близкой к ней, с размером примерно 3 м ´ 3 м ´ 3м, а необходимую высоту опоры будем набирать из нескольких наслоений кубических ферм.
Высоту опоры Н оп
определяем приближенно как параметр, состоящий из минимально допустимого расстояния от поверхности земли до провода в точке наибольшего провисания и зависящего от передаваемого напряжения и величены максимального провеса провода в вертикальной плоскости.
Величина максимального провеса провода может возникнуть только при отсутствии ветра, когда провод находится в вертикальной плоскости, проходящей через точки его крепления.
На основе всех вышеизложенных указаний, определяем высоту опоры: 8+4,0255=12,0255 » 12 м.
Фермой называется геометрически неизменяемая шарнирно-стержневая конструкция.
Если оси стержневой фермы лежат в одной плоскости, то ее называют плоской. Точки, в которых сходятся оси стержней, называются узлами фермы, а те узлы, которыми ферма опирается на основание, называются опорными узлами.
Шарнирное соединение в виде треугольника:
представляет собой геометрически неизменяемую систему, а шарнирное соединение в виде четырехугольника - геометрически неизменяемая система.
Образовать геометрически неизменяемую систему с числом стержней “C” (больше трех), можно так:
К основному треугольнику “abc” последовательно присоединяем узлы, образованные двумя стержнями, оси которых не лежат на одной прямой.
Последовательность образования узлов на рисунке показана цифрами. Это - простейшая ферма. Узлы, образованные на одной прямой, имеют мгновенную изменяемость.
Если “Y” - общее число узлов, то для образования остальных (Y-3) (кроме a, b, c) необходимо по 2 стержня, т.е.: 2 (Y-3).
Общее число стержней (с учетом ab, bc, ca) будет:
Это - необходимое условие для получения фермы. Перенесем эту методику образования плоской фермы для образования пространственной фермы. Геометрически неизменяемые простейшие пространственные фермы могут быть образованы следующим образом.
К исходному треугольнику a-b-c (рисунок ниже) последовательно присоединяют узлы, образованные тремя стержнями, оси которых не лежат в одной плоскости. Это - простейшая пространственная ферма.
По способу образования узлов “Y” установим число стержней “C". Для образования первых трех узлов требуется 3 стержня, для образования остальных (Y-3) узлов требуется 3 (Y-3) стержней. Итого необходимо:
стержней. Условием геометрической неизменяемости свободной (т.е. незакрепленной) пространственной фермы будет:
Для получения неподвижности пространственной фермы необходимы еще 6 стержней, поэтому включая в число стержней и опорные, общее число стержней для геометрически неизменяемой и неподвижной фермы будет равно:
Рассмотренные выше конструкции ферм в стержнях должны испытывать только осевые усилия, вызывающие деформации растяжения или сжатия. Это конструкции, в которых изгиб полностью уничтожен, как неприемлемый вид деформации, при котором значительная часть материала изгибаемой конструкции используется слабо.
Для образования конструкции, испытывающей только осевые усилия, необходимо соблюдение следующих условий:
соединение концов отдельных стержней должно быть шарнирным, допускающим свободное вращение (без трения) каждого стержня относительно центра шарнира; оси стержней должны проходить через центр шарнира;
внешние силы должны быть приложены только в узлах;
стержни должны быть прямолинейны, в противном случае в них возникнут изгибающие моменты. На практике идеальность шарниров достичь невозможно, т.к эти конструкции работают в атмосферной среде, где присутствует дождь, снег, способствующие возникновению ржавчины, трению в шарнирах. Поэтому в реальных конструкциях стержни соединяют наглухо (заклепки, сварка). Это есть причиной появления дополнительных усилий, не направленных вдоль осей стержней. Однако эти дополнительные усилия незначительны, и там, где оно возможно, ими пренебрегают.
Одним из основных этапов в проектировании ферм является определение усилий в стержнях, позволяющих выполнять условие прочности.
Существует несколько способов определения усилий в стержнях.
Графическое решение задачи путем построения диаграммы Максвелла-Кремоны.
Самым простым и распространенным есть способ вырезания узлов, который будет рассмотрен ниже. В процессе определения усилий может оказаться, что в отдельных стержнях загруженной фермы усилия равны нулю. Такие стержни называются нулевыми.
Рассмотрим леммы, пользуясь которыми можно определить нулевые стержни, не производя ее расчета. Рассмотрим пространственную ферму как опору высоковольтной линии электропередачи
Если в ненагруженном узле фермы сходятся три стержня, не лежащих в одной плоскости, то усилия в каждом из этих стержней равны нулю.
Если в некотором узле фермы все внешние силы и все стержни, кроме одного, лежат в одной плоскости, то усилие в стержне, не лежащем в этой плоскости, равно нулю.
При S 3
= 0; усилия S 4
, Fи S 10
лежат в одной плоскости, кроме S 11
. Следовательно:
Рассмотрим определение усилий в стержнях фермы по способу вырезания узлов. Сущность этого способа состоит в том, что мысленно вырезают узлы фермы, прикладывают к ним внешние силы и реакции стержней S i
и составляют уравнения равновесия сил, приложенных к рассматриваемому узлу. Вначале предполагается, что все стержни растянуты, т.е. реакции стержней S i
направляют от узлов. Если в результате вычислений получают ответ со знаком минус, то соответствующий стержень сжат. Найденные реакции стержней равны по модулю внутренним усилиям в стержнях.
Последовательность рассмотрения узлов определяется, обычно, условием, что число неизвестных сил, приложенных к узлу, не должно превышать числа уравнений равновесия сил. Для пространственной фермы - три уравнения равновесия, а, следовательно, необходимо выбирать расчетные узлы из условия, чтобы в них было не более трех неизвестных.
Определим усилия в стержнях пространственной фермы, представленной на рисунку ниже, а также реакции в опорах A 5
, B 5
, C 5
, D 5
, если на узел D 1
действует горизонтальная сила F, направленная вдоль стержня A 1
D 1
. Размеры указаны на рисунке. По реакциям в опорах подобрать размеры болтов из условия прочности на срез и растяжение. Материал болта - Сталь 30, [t] = 90 МПа, [s] = 180 МПа. Для определения усилий в стержнях 1 - 48 фермы воспользуемся способом вырезания узлов. Будем последовательно вырезать все узлы фермы, соблюдая требования, изложенные выше.
H max
× 9.81 = F = 4904.46753 × 9.81 = 48112.826 Н;
M = F×2.5 = 48112.826 ×2.5 = 120282.065 Н×м;
F = F¢ = M / 3 = 120282.065/3 = 40094.022 Н.
cosa = 3 / Ö3 2
+ 3 2
= 1 / = / 2
S¢ 2
= F + H = 48112.826 + 0094.022 =
Sx i
= 0; S¢ 3
+ S 11
× cos(90°-b) +
Sy i
= 0; -S 4
- F¢ - S¢ 5
× cosa = 0
cosb = 3 / Ö3 2
+ 3 2
= 1 / = / 2 =
Sx i
= 0; S¢ 1
+ S 7
× cos(90°-b)= 0
S 5
= - S 2/
cosa = - 88206.848/0.707 = - 124762.16 Н
S 1
= - S 5
× cosa = 124762.16 × 0.707 = 88206.85 H
S 11
= - S¢ 5
× cosa / sinb = 124762.16 × 0.707/0.707 = 124762.16 H
S 4
= - F¢ - S¢ 5
× cosa = - 40094.022 + 124762.16 × 0.707 = 48112.83 H
S 10
= - S 11
× cosb = - 124762.16 × 0.707 = - 88206.85 H
S 7
= - S¢ 1/
sinb = - 88206.85/0.707 = - 124762.16 H
S 9
= - S¢ 4/
cosb = - 48112.83/0.707 = - 68052.09 H
S 8
= - S 7
× cos b - S 9
× sinb = 124762.16 × 0.707 + 68052.09 × 0.707 =
= 88206.85 + 48112.83 = 136319.68 H
Sz i
= 0; S¢ 6
– S 18
+ S¢ 7
× cosb = 0
Sz i
= 0; S¢ 12
– S 24
+ S¢ 11
× cosb = 0
Sz i
= 0; S¢ 10
– S 22
– S 23
× cosb +
Sz i
= 0; S¢ 8
– S 20
– S 19
× cosb -
S 13
= - S¢ 7
× sinb = 124762.16 × 0.707 = 88206.85 H
S 18
= S¢ 7
× cosb = - 124762.16 × 0.707 = - 88206.85 H
S 15
= - S¢ 11
× sinb = - 124762.16 × 0.707 = - 88206.85 H
S 24
= S¢ 11
× cosb = 124762.16 × 0.707 = 88206.85 H
S 23
= - S 15/
sinb = 88206.85/0.707 = 124762.16 H
S 22
= S¢ 10
- S 23
× cosb + S¢ 9
× sinb = - 88206.85 - 124762.16 × 0.707 -
68052.09 × 0.707 = - 88206.85 - 88206.85 - 48112.83 =
S 19
= - S¢ 13/
sinb = - 88206.85/0.707 = - 124762.16 H
S 16
= - S¢ 9
× cosb = 68052.09 × 0.707 = 48112.83 H
S 21
= - S¢ 16/
cosb = - 48112.83/0.707 = - 68052.09 H
S 20
= S¢ 8
- S 19
× cos b - S 21
× sinb = 136319.68 + 124762.16 × 0.707 +
+ 68052.09 × 0.707 = 136319.68 + 88206.85 + 48112.83 =
Sz i
= 0; S¢ 18
– S 30
+ S¢ 19
× cosb = 0
Sx i
= 0; -S¢ 27
- S¢ 23
× sinb = 0
Sz i
= 0; S¢ 24
– S 36
+ S¢ 23
× cosb = 0
Sz i
= 0; S¢ 22
– S 34
– S 35
× cosb +
Sz i
= 0; S¢ 20
– S 32
– S 31
× cosb -
S 25
= - S¢ 19
× sinb = 124762.16 × 0.707 = 88206.85 H
S 30
= S¢ 18
+ S¢ 19
× cosb = - 88206.85 - 124762.16 × 0.707 =
S 27
= - S¢ 23
× sinb = - 124762.16 × 0.707 = - 88206.85 H
S 36
= S¢ 24
+ S¢ 23
× cosb = 88206.85 + 124762.16 × 0.707 = 176413.7 H
S 35
= - S 27/
sinb = 88206.85/0.707 = 124762.16 H
S 29
= - (S 27
+ S 35
× sinb) / cosa = - (-88206.85 + 124762.16 × 0.707) /
S 28
= - S¢ 21
× cosb = 68052.09 × 0.707 = 48112.83 H
S 34
= S¢ 22
- S 35
× cosb + S¢ 21
× sinb = - 224526.53 -124762.16 × 0.707 -
S 31
= - S¢ 25/
sinb = - 88206.85/0.707 = - 124762.16 H
S 33
= - S¢ 28/
cosb = - 48112.83/0.707 = - 68052.09 H
S 32
= S¢ 20
- S 31
× cos b - S 33
× sinb = 408959.04 H
Sz i
= 0; S¢ 30
– S 42
+ S¢ 31
× cosb = 0
Sx i
= 0; -S¢ 39
- S¢ 35
× cosb = 0
Sz i
= 0; S¢ 36
– S 48
+ S¢ 35
× cosb = 0
Sz i
= 0; S¢ 34
– S¢ 46
+ S¢ 33
× cosb -
Sz i
= 0; S¢ 32
– S 44
– S 43
× cosb= 0
S 39
= - S¢ 35
× cosb = - 124762.16 × 0.707 = - 88206.85 H
S 40
= - S¢ 33
× cosb - S¢ 41
× cosb = 68052.09 × 0.707 = 48112.83 H
S 37
= - S¢ 31
× cosb - S 41
× cosb = 124762.16 × 0.707 = 88206.85 H
S 42
= S¢ 30
+ S¢ 31
× cosb = - 176413.7 - 124762.16 × 0.707 =
S 45
= - S¢ 40/
cosb = - 48112.83/0.707 = - 68052.09 H
S 43
= (-S¢ 37
- S 45
× cosb) / cosb = (-88206.85 + 68052.09 × 0.707) /
S 44
= S¢ 32
- S 43
× cosb = 408959.04 + 56710.07 × 0.707 =449053.06 H
S 47
= ( - S 39
- S¢ 41
× cosb) / cosb = 124762.16 H
S 46
= S¢ 34
+ S¢ 33
× cosb - S 47
× cosb = - 497165.89 H
S 48
= S¢ 36
+ S¢ 35
× cos b = 176413.7 +124762.16 ×0.707= 264620.55 H
Sz i
= 0; z A5
+ S¢ 42
+ S¢ 43
× cosb = 0
Sz i
= 0; z D5
+ S¢ 48
+ S¢ 47
× cosb = 0
Sz i
= 0; z C5
+ S¢ 46
+ S¢ 45
× cosb = 0
x A
5
= S¢ 43
×cosb = - 56710.07 × 0.707 = - 40094.02 H, y A
5
= 0
z A5
= - S¢ 42
- S¢ 43
× cosb = 264620.55 +56710.07 ×0.707 = 304714.57 H
x D5
= S¢ 47
× cosb = 124762.16 × 0.707 = 88206.85 H
z D5
= - S¢ 48
- S¢ 47
× cosb = - 264620.55 - 124762.16 × 0.707 =
y C5
= S¢ 45
× cosb = - 68052.09 × 0.707 = - 48112.83 H
z C5
= - S¢ 46
- S¢ 45
× cosb = 497165.89 + 68052.09 × 0.707 =
R A
5
= Öx 2
A5
+ y 2
A5
+ z 2
A5
= 307341.02 H
R D5
= Öx 2
D5
+ y 2
D5
+ z 2
D5
= 363686.16 H
R C5
= Öx 2
C5
+ y 2
C5
+ z 2
C5
= 547397.23 H
R B
5
= Öx 2
B5
+ y 2
B5
+ z 2
B5
= 449053.06 H
Из всего вышеуказанного видно, что все опоры являются нагруженными - и эти нагрузки довольно большие, т.к мы имеем тяжелый исходный провод и большой пролет.
Теперь из проверки на срез и растяжение болтов в опорах подберем его минимально допустимый диаметр.
1. Кореняко О.С. и другие “Курсовое проектирование по теории машин и механизмов".
2. Методические указания “Задание на курсовой проект по курсу “Прикладная механика””.
3. Методические указания “Практические занятия по курсу “Прикладная механика”".
4. Яблонский “Сборник задач по теоретической механике”.
Дать анализ эксплуатации воздушной линии электропередачи в режимах эксплуатации I, IIа, IIб, максимальных температур (IV).
Установить исходный режим и произвести сравнение с другими режимами.
Определить напряжение sи провес провода fдля различных режимов эксплуатации.
Построить монтажный график и дать анализ условиям монтажа.
Определить положение низшей точки провисания провода.
Найти плоскость провисания провода с учетом ветровой нагрузки.
Определить усилие в стержнях фермы.
Определить реакции в местах крепления опоры и подобрать диаметр болта крепления опоры, рассматривая деформацию на срез и растяжение.

Название: Процесс создания линии электропередач этапы факторы и результат
Раздел: Рефераты по физике
Тип: дипломная работа
Добавлен 20:31:35 24 декабря 2010 Похожие работы
Просмотров: 236
Комментариев: 14
Оценило: 2 человек
Средний балл: 5
Оценка: неизвестно   Скачать

Расстояние между точками подвеса l 1

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Дипломная работа: Процесс создания линии электропередач этапы факторы и результат
Реферат по теме Историко-правовое развитие различных государств
Дипломная работа по теме Учет и анализ затрат и исчисления себестоимости продукции молочного скотоводства в ООО 'Агрофирма Строитель' Уржумского района
Учебное пособие: Анализ имеющихся статистических данных по условиям дорожного движения на ад Подъезд к г Северодвинску
Статья: Выявление взаимосвязи между чертами личности и характеристиками почерка
Учебное пособие: Методические указания к учебно-исследовательской работе с использованием ЭВМ (уирс) для студентов 2 курса физического факультета Иваново
Реферат: Классическая древнегреческая культура. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Бюджетирование в системе финансового менеджмента. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: США у 60-70-х рр.
Реферат: Понятие денежной системы
Футбол Ережелері Реферат
Курсовая работа: Пружинные стали
Мини Сочинение На Тему Студенческая Жизнь
Уважаешь Человека Уважаешь Себя Эссе 4 Класс
Эссе По Английскому Олимпиада
Реферат На Тему Громадянський Фінансовий Контроль Та Його Значення
Дипломная работа по теме Особенности применения и функционирования лексических и грамматических трансформаций в художественном тексте
Отражение Курсовой Разницы Это Изменение
Судебная Реформа Александра 2 Реферат
Пособие по теме Документы в процессе управления
Дипломы Диссертации
Курсовая работа: Информационные войны современности
Контрольная работа: Сущность и содержание социальной реабилитации. Физкультура и спорт в реабилитации инвалидов
Контрольная работа: Постройки петровского времени в Петербурге