Исследование влияния температуры на натяжение и стрелы провеса проводов. Изучение состояния свободно подвешенного провода

ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ОТЧЁТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ № 3.

«ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА НАТЯЖЕНИЕ И СТРЕЛЫ ПРОВЕСА ПРОВОДОВ»

Выполнили:

Проверил:                                                                             

Санкт-Петербург

2007

Лабораторная работа № 3.

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ НА НАТЯЖЕНИЕ

И СТРЕЛЫ ПРОВЕСА ПРОВОДОВ

Цель работы – изучение зависимости стрел провесов и натяжений проводов, а также работы полукомпенсированной контактной подвески в пролёте при измени натяжения несущего троса.

Краткие теоретические сведения

На электрических железных дорогах применяются простые ( однопроводные) и цепные контактные подвески. Исследованию зависимости изменения стрел провесов проводов контактных подвесок от температуры посвящена данная работа.

Абсолютно гибкая нить, например, цепочка, провисает по цепной линии, уравнение которой у=m•ch•x/m ,                                                                                                   (3.1)

где m=Н/g

н - горизонтальная составляющая натяжения, даН;

g - нагрузка от силы тяжести, даН/м.

При относительно малых провесах можно считать, что вес проводов распределен не по длине нити, а по длине пролета. Тогда рассматривая равновесие половины пролета провода, можно получить простые формулы для опредения провеса и натяжения провода, провисающего по параболе (рис.1).

I=4.8

Рис.1.Схема модели

Сумма моментов всех сил относительно точки С

Мх—Н•у=о                                                                                                 (3.2)

откуда провес у=Мх/Н                                                                                                        (3.3)

Длина провода в отрезке может быть определена по формуле длины параболы. Длина отрезка одной ветви параболы от вершины О до точки с координатами (х, у)

Lx=х+2/3 • /x                                                                                          (3.4)

Тогда при х = 0,5 • l и у =f:

L0,5l=l/2+4/3 •/l                                                                                      (3.5)

Тогда длина обеих ветвей параболы, т.е. длина провода в пролете:

                                                                                                 (3.6)

Выразив f через q и Н получим:

,                                                                                              (3.7)

При изменении температуры и нагрузки, например, при образовании гололеда длина провода изменяется. Зная законы температурного и упругого удлинений, можно написать уравнение состояния провода над длиной пролета для любого режима. Удлинение провода при переходе из состояния с параметрами t1, q1, H1 к состоянию tх, q х, Hх :

                                                                        (3.8)

Зная коэффициент температурного удлинения а, модуль упругости материала Е и сечение провода S , из (3) получим

                                                     (3.9)

Разделив уравнение на al, напишем его в виде, удобном для решения

                                       (3.10)

Задаваясь натяжением Hx, можно определять температуру tx или наоборот. По аналогии можно получить формулы для цепной подвески.

Лабораторная работа № 3.1.

Содержание работы

На моделях подвесок устанавливаются различные режимы их состояния.

Замеряются фактические провесы и натяжения, которые затем сравниваются с расчётными.

Поскольку в лаборатории трудно осуществить изменение температуры, то при проведении этой работы изменяется натяжение провода путём изменения натяжения соответствующих проводов, и по уравнению состояния определяется температура, соответствующая этому натяжению.

Порядок выполнения работы № 3.1

1 .Изучение состояния свободно подвешенного провода.

а) В соответствии с вариантом задания задаём провода б) Через каждые 100 мм с помощью линейки определяется стрела провеса провода от опоры 2 к опоре З (от более высокой точки подвески к натяжение более низкой).

в) Замеряем провесы и замеряем разность уровней  Dh на опоре З (по осям проводов). Полученные данные заносим в таблицу 1.

г) По приведённым формулам вычисляется расчётным путём провес провода в тех же самых точках, что и при физическом опыте. Данные заносятся в табл.1, в таблице вычисляется разность между фактическими и расчётными значениями каждой точки.

д) Расчётным путем находим расстояние от опоры 2 до нижайшей точки провода в пролёте и рассчитываем его по приведённым формулам. Расчёты заносим в табл.1 и производим расчёт отклонений (как разницу между фактическим и расчётным значением).

Рабочие формулы:

Таблица 1

Х,м	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8
расчётное	0,0137	0,027	0,04	0,052	0,064	0,0756	0,0866	0,097
фактическое	0,013	0,026	0,039	0,05	0,062	0,073	0,083	0,093
	0,0007	0,001	0,001	0,002	0,002	0,0026	0,0036	0,004

Х,м	0,9	1,0	1,1	1,2	1,3	1,4	1,5	1,6
расчётное	0,107	0,117	0,126	0,135	0,143	0,151	0,1585	0,1655
фактическое	0,103	0,113	0,122	0,13	0,138	0,146	0,154	0,1605
	0,004	0,004	0,004	0,005	0,005	0,005	0,0045	0,005