Расчет механической прочности ВОК

Рис. 6.1. Конструкция диэлектрического самонесущего ОК

6.1. Расчет удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля

Удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля определяется по формуле:

,

где 1.1- коэффициент перегрузки;

- удельный вес кабеля в расчете на единицу площади его поперечного сечения, кг/м мм².

Удельный вес кабеля определяется по формуле:

,

где - вес одного погонного метра кабеля, кг/м;

- площадь поперечного сечения основного несущего элемента конструкции кабеля, мм².

кг/м мм².

Зная можем посчитать : Н/м мм².

6.2. Расчет удельной нагрузки от воздействия льда при гололеде

Удельная нагрузка от силы тяжести льда при гололеде определяется по следующей формуле:

,

где 0.9 10³ кг/м³- плотность льда;

b=13 - толщина стенки льда, мм;

d=9,5 - диаметр кабеля, мм;

S- площадь поперечного сечения кабеля, мм²;

мм²

0.9- коэффициент неравномерности гололедной нагрузки;

1.1- коэффициент перегрузки.

Н/м мм²

6.3. Расчет удельной нагрузки от собственной силы тяжести кабеля и силы тяжести льда

С учетом направлений действующих на кабель нагрузок, удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля и силы тяжести льда будет равна:

где - удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля, Н/м•мм²;

- удельная нагрузка от силы тяжести льда при гололеде, Н/м•мм²;

Н/м мм²

6.4. Расчет удельной нагрузки от давления ветра на кабель

(при отсутствии гололеда)

Исходя из условия, что направление ветра перпендикулярно направлению кабельной линии, и с учетом того, что кабель имеет цилиндрическую поверхность, удельная нагрузка от воздействия ветра на кабель (при отсутствии гололеда) определяется по следующей формуле:

,

где V=25- скорость ветра, м/с;

V² /16- нормальный скоростной напор ветра;

S =70,88– площадь поперечного сечения кабеля, мм²;

1.2- аэродинамический коэффициент;

1.1- коэффициент перегрузки.

Н/м мм².

6.5. Расчет удельной нагрузки от воздействия ветра на кабель

(покрытый гололедом)

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

,

где b=13 - толщина стенки льда, мм;

d=9,5 - диаметр кабеля, мм;

V=15- скорость ветра, м/с;

V² /16- нормальный скоростной напор ветра;

S =70,88– площадь поперечного сечения кабеля, мм²;

Н/м мм^2­

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:

где - удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля, Н/м•мм²;

- удельная нагрузка от воздействия ветра на кабель (при отсутствии гололеда), Н/м мм²;

Н/м мм².

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:

где - удельная нагрузка от собственной силы тяжести кабеля, Н/м мм²;

- удельная нагрузка от силы тяжести льда при гололеде, Н/м мм²;

- удельная нагрузка от воздействия ветра на кабель, покрытый гололедом, Н/м мм²;

Н/м мм².

6.8. Определение критической длины пролёта

Уравнение состояния кабеля в пролёте

,

где - коэффициент упругого удлинения оболочки кабеля (Е= - модуль упругости материала оболочки кабеля, Н/мм²

;

Lпр =46 м – длина пролёта между опорами контактной сети;

напряжение растяжения кабеля в подвешенном состоянии при воздействии удельной нагрузки и температуры t, Н/мм²;

напряжение растяжения кабеля в подвешенном состоянии при воздействии удельной нагрузки и температуры t_х, Н/ мм²;

коэффициент теплового расширения защитной оболочки кабеля 1/С;

Выражение для определения критической длины пролёта L_КР: ,

где допустимое напряжение сжатия, Н/ мм²;

t_л = - 5 – температура гололёда;

t_макс= - 40 – максимальная температура, при которой будет эксплуатироваться кабель;

, где Т=4340 Н – максимальная растягивающая нагрузка;

S =70,88 мм² – площадь поперечного сечения кабеля;

К_З = 2,5 – коэффициент запаса прочности;

;

км;

Так как , то , , t = t_л , L= L_ПР =46 м

Возьмем значения температур:

t1=-40 ; t2=-30 ; t3=-20 ; t4=-10 ; t5=-5 ;

t6=0 ; t7=10 ; t8=20 ; t9=30 ; t10=40 ;

_{Приводим к виду} ()=B:

()=38088

_{Методом подбора находим:} 8,555 Н/мм²;

_{Приводим к виду} ()=B:

()=38088

_{Методом подбора находим:} 8,575 Н/мм²;

Так как при t=-20 на оболочку кабеля действуют две удельные нагрузки и , то рассчитываем два значения ( и ):

_{Приводим к виду} ()=B:

()=38088

_{Методом подбора находим:} 8,595 Н/мм²;

_{Приводим к виду} ()=B:

()=38088

_{Методом подбора находим:} 8,585 Н/мм²;

_{Приводим к виду} ()=B:

()=38088

_{Методом подбора находим:} 8,615 Н/мм²;

Так как при t=-5 на оболочку кабеля действуют две удельные нагрузки и , то рассчитываем два значения ( и ):

_{Приводим к виду} ()=B:

()=38088

_{Методом подбора находим:} 8,625 Н/мм²;

_{Приводим к виду} ()=B:

()=316648

_{Методом подбора находим:} 24,492 Н/мм²;

Так как при t=0 на оболочку кабеля действуют две удельные нагрузки и , то рассчитываем два значения ( и ):

_{Приводим к виду} ()=B:

()=316648

_{Методом подбора находим:} 24,519 Н/мм²;

_{Приводим к виду} ()=B:

()= 38088

_{Методом подбора находим:} 8,635 Н/мм²;

_{Приводим к виду} ()=B:

()=38088

_{Методом подбора находим:} 8,655 Н/мм²;

_{Приводим к виду} ()=B:

()=38088

_{Методом подбора находим:} 8,675 Н/мм²;

Так как при t=30 на оболочку кабеля действуют две удельные нагрузки и , то рассчитываем два значения ( и ):

_{Приводим к виду} ()=B:

()= 38088

_{Методом подбора находим:} 8,696Н/мм²;

_{Приводим к виду} ()=B:

()= 38088

_{Методом подбора находим:} 18,696Н/мм²;

_{Приводим к виду} ()=B:

()=38088

_{Методом подбора находим:} 8,716 Н/мм²;

_{Все значения} ­­

Н/мм²; Н/мм²;

Н/мм²; Н/мм²

Н/мм²; Н/мм²;

Н/мм²; Н/мм²;

Н/мм²; Н/мм²;

Н/мм²; Н/мм²;

Н/мм²; Н/мм²;

Рис. 6.3. График зависимости .

Вывод: так как имеются значения превышающие допустимое значение , то использование данного кабеля невозможно.

Список использованной литературы

1.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”- 1997 г.

2. 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”- 1997 г.

3.Волкова Е.С.,Казанский Н.А., Бахтиярова Е.А. “Расчет механической прочности полностью диэлектрического самонесущего волоконно-оптического кабеля”. ”.Методические указания к курсовому и дипломному проектированию по дисциплине “Линии автоматики, телемеханики и связи на железнодорожном транспорте”- 2007 г.

4.Гроднев И.И., Верник С.М. “Линии связи”. Учебник для высших учебных заведений-1988 г.