Момента инерции шин прямоугольного сечения

Наибольшее удельное усилие при трехфазном КЗ Н/м определяется по формуле:

где i (3)2 _y – ударный ток КЗ;

а_ф – расстояние между фазами, которое составляет 1…2 м при напряжениях 6…10 кВт.

Т.к. расстояние между фазами значительно больше периметра шин а>>2(b+h), то коэффициент формы принят k_ф=1. Наибольшие электродинамические усилия возникают при трехфазном КЗ, поэтому в расчетах учитывается ударный ток трехфазного КЗ (i_y (3) ). Индексы (3) для упрощения опускаются.

Равномерно распределенная сила f создает изгибающий момент, : , (30.6)

где _пи — длина пролета между опорными изоляторами шинной конструкции, м;

— шина рассматривается как многопролетная балка, свободно лежащая на опорах.

Напряжение в материале шины, возникающее при воздействии изгибающего момента, МПа :

где W – момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной действию усилия, см 3 ; зависит от размеров, формы и расположения шин.

Шины механически прочны, если

где — допустимое механическое напряжение в материале шин.

Для алюминиевых шин

Механический расчет двухполосных шин

Если каждая фаза выполняется из двух полос, то возникают усилия между полосами и между фазами. Усилие между полосами не должно приводить к их соприкосновению. Для того, чтобы уменьшить это усилие, в пролете между полосами устанавливают прокладки.

Пролет между прокладками _n выбирается таким образом, чтобы электродинамические силы, возникающие при КЗ, не вызывали соприкосновения полос

Механическая система две полосы – изоляторы должны иметь частоту собственных колебаний больше 200 Гц, чтобы не произошло резкого увеличения усилия в результате механического резонанса.

Схема крепления двухполосных шин. График изменения коэффициента формы

Исходя из этого, величина _n выбирается еще по одному условию:

В последних двух формулах:

a_n – расстояние между осями полос, см;

J_n = — момент инерции полосы, см 4 ;

K_ф – коэффициент формы (рисунок 4);

m_n – масса полосы на единицу длины, кг/м;

E – модуль упругости материала (таблица 30.2).

В расчет принимается меньшая из двух l_n величин, определенных по этим формулам.

Таблица 30.2.

Читайте также: Зимние шины yokohama 165

Силу взаимодействия между полосами в пакете из двух полос можно найти по формуле:

где b – толщина полос.

Напряжение в материале шин от взаимодействия полос, МПа:

, (30.11)

где W_n – момент сопротивления одной полосы, см 3 ;

– расстояние между прокладками, м.

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз определяется по формуле :

где _пи – длина пролета между изоляторами, м;

W_ф – момент сопротивления пакета шин , см 3 ;

а_ф – расстояние между осями фаз.

Шины механически прочны, если:

Механический расчет шин коробчатого сечения (Рисунок 30.5)

Шины коробчатого сечения имеют значительно больший момент инерции, чем шины прямоугольного сечения. Например, шина (100 ) мм 2 при расположении на ребро имеет

а одна шина швеллерного профиля сечением 10 мм 2 имеет

Соответственно, при расположении прямоугольной шины плашмя

Следовательно, в шинах коробчатого сечения частота собственных колебаний значительно больше (cм. выше для f₀), чем для шин прямоугольного сечения. Это позволяет производить расчет без учета механических колебаний. Если шины расположены в горизонтальной плоскости (рисунок 30.5,а) и швеллеры соединены жестко между собой, то .

При отсутствии жесткого соединения W_ф = 2W_у-у.

Если шины расположены в вертикальной плоскости (рисунок 30.5,б), то W_ф = 2W_x—x.

Напряжение в материале шин от взаимодействия фаз определяется по формуле (30.12):

В данном случае можно принять l_пи = 0,5 … 1,5м.

Онлайн калькулятор по расчету характеристик прямоугольного сечения

Калькулятор онлайн рассчитывает геометрические характеристики (площадь, моменты инерции, моменты сопротивления изгибу, радиусы инерции) плоского сечения в виде прямоугольника по известным линейным размерам и выводит подробное решение.

Формулы для определения момента инерции j и момента сопротивления w поперечных сечений шин

;

;

;

;

;

a»1/6 для стандартных двутавровых профилей

;

;

Сечение прокатных профилей стандартных размеров

двутавровый профиль на «ребро»

швеллерообразный (корытный) профиль на «ребро»

Ориентировочная оценка момента сопротивления относительно центральной оси:

для сплошного симметричного сечения

; ;

для полого симметричного сечения

;

;

где S — площадь сечения; h, b — высота и ширина сечения соответственно; l — длина периметра; D — толщина стенки (для полого сечения)

* Если прокладки приварены к обеим полосам пакета, моменты инерции и момент сопротивления принимаются равными: и .

7.3.3.2. Максимальное напряжение в материале шин и нагрузку на изоляторы шинной конструкции, в которой шины расположены в одной плоскости, а изоляторы обладают высокой жесткостью, следует определять по формулам:

(7.19)

, (7.20)

(7.21)

, (7.22)

где h — коэффициент динамической нагрузки, зависящий от расчетной основной частоты собственных колебаний шины f₁. Значения коэффициента для двухфазного и трехфазного КЗ в зависимости от отношения f₁/f_c (f_c = 50 Гц) следует определять по графику на рис. 7.5.

Значения расчетной частоты собственных колебаний (f₁) в герцах следует определять в соответствии с п. 7.3.3.4.

7.3.3.3. Максимальные нагрузки на проходные изоляторы следует определять по формуле

, (7.23)

где l_пр — расстояние от торца проходного изолятора до ближайшего опорного изолятора фазы, м.

7.3.3.4. Расчетную частоту собственных колебаний шины в герцах следует определять по формуле

, (7.24)

где Е — модуль упругости материала шины, Па;

J — момент инерции поперечного сечения шины, м 4 ;

т — масса шины на единицу длины, кг/м;

r₁ — параметр основной собственной частоты шины.

Значения параметра частоты зависят от типа шинной конструкции и представлены в табл. 7.1.

7.3.3.5. Максимальное напряжение в материале составных шин следует определять по формуле

где s_ф.max — максимальное напряжение в материале шин, которое следует определять в зависимости от вида КЗ по формуле (7.19) или (7.21);

s_эл.max — максимальное напряжение в материале шины, которое следует определять по формуле

, (7.26)

где h_эл — коэффициент динамической нагрузки, зависящий от основной частоты (f_1эл) собственных колебаний элементов составной шины, который следует определять по расчетному графику, приведенному на рис. 7.5.

Рис. 7.5. Зависимость динамического коэффициента для изоляторов и шин от частоты собственных колебаний шины, где 1 при К_уд ³ 1,60; 2 при К_уд = 1,40;

Расчетную основную частоту собственных колебаний элементов составной шины фазы в герцах следует определять по формуле

, (7.27)

где l_эл — длина пролета элемента шины между прокладками, м;

J_эл — момент инерции поперечного сечения элемента шин, м 4 ;

т_эл — масса элемента на единицу длины, кг/м;

а_эл — расстояние между осями элементов составных шин (рис. 7.4), м.

7.3.3.6. Максимальные напряжения в материале шин и максимальные нагрузки на опорные и проходные изоляторы при расположении шин по вершинам треугольника (рис. 7.2, б, в, г) следует определять с учетом их пространственных колебаний по формулам

; (7.28)

; (7.29)

, (7.30)

где W — меньший из двух моментов сопротивлений поперечного сечения шины (момента сопротивления W_J при изгибе в плоскости J и момента сопротивления W_t при изгибе шины в плоскости t) (рис. 7.2), м 3 ;

, — электродинамические силы, определяемые соответственно по формулам (7.10) и (7.11);

z_s, z_F — коэффициенты, значения которых для наиболее распространенных типов шинных конструкций (рис. 7.2, б, в, г) приведены в табл. 7.5.

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле