МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ им. В.Г. ШУХОВА
Кафедра теоретической механики

КУРСОВАЯ РАБОТА
на тему: «Расчет опоры ЛЭП с помощью инструментально-экспертной системы APMWinMachine»

Студент_____________________________________________

ФИО, подпись
Преподаватель ______________________________________

ФИО, ученая степень, звание, подпись

СОДЕРЖАНИЕ
1. Расчет опоры ЛЭП 3

2. Расчетная схема задания 7

3. Расчет механической системы 7

4. Анализ результатов расчета 15

5. Вывод 16

6. Список использованной литературы 17

1. 
   РАСЧЕТ ОПОРЫ ЛЭП
   

В основе любого расчета лежит расчетная схема. При ее создании прибегают, естественно, к некоторой идеализации формы исходной конструкции, при этом степень идеализации влияет на достоверность результатов расчета.

В общем случае конструкция, изготовленная из реального материала, находящаяся под действием внешних нагрузок имеет много особенностей: несовершенство формы, неоднородность свойств материала, особенности нагружения и т.д. Учесть все эти особенности невозможно. Поэтому, приступая к расчетам, мы подменяем реальные тела – их идеализированными аналогами – механическими моделями.

Определенной идеализацией является и понятие внешней силы, так как в природе практически не встречается сосредоточенных сил.

Таким образом, физическая модель может быть наделена лишь частью свойств реальной конструкции. От того, насколько удачно выбрана физическая модель конструкции, зависит трудоемкость расчета и точность результатов.

Физической моделью опоры ЛЭП является пространственная стержневая система, находящаяся под действием ветровой нагрузки, нагрузки от веса проводов, собственного веса и т.д. В настоящем пособии рассматривается плоская модель такой стержневой системы. В теоретической механике такая модель носит название плоской фермы. Такое допущение, мы полагаем, будет оправдано с точки зрения учебного характера данной курсовой работы.

---

Тем не менее, выполнение инженерного анализа такой механической системы - необходимая часть подготовки специалистов в области электроснабжения. Под инженерным анализом понимается исследование напряженно-деформированного состояния модели проектируемого объекта, получение ее динамических характеристик при различных условиях внешнего нагружения. Выполнение его невозможно без использования современных вычислительных систем.

Современные автоматизированные системы расчета и проектирования конструкций разрабатываются преимущественно на основе метода конечных элементов (МКЭ). Популярность метода такова, что программные комплексы, реализующие МКЭ, используются в большинстве известных в настоящее время CAD-системах (UNIGRADHICS, ANSYS, NASTRAN, ABAQSи др.).

В общем случае алгоритм инженерного анализа с использованием любой CAD/CAM/CAE системы можно представить в виде:

• 
  Построение геометрической модели объекта;
  
• 
  Идеализация построенной модели;
  
• 
  Нанесение сетки конечных элементов;
  
• 
  Наложение связей;
  
• 
  Расчет построенной конечно-элементной модели;
  
• 
  Анализ полученных результатов.
  

В данной работе предполагаются использование отечественной CAD/CAM/CAE/PDM системы APMWinMachine, созданной в научно- техническом центре «Автоматизированное проектирование машины» (НТЦ АПМ) и представляющей собой бюджетную альтернативу указанным выше программным продуктам.

Проектирование конструктивной части воздушных линий основывается на проекте электрической части линии (значением номинального напряжения, марки проводов), специальном изучении метеорологических и геологических условий на трассе линии, технико-экономических расчетах, связанных с выбором трассы, оценке трассы и конструктивных решений с учетом экологических требований, а также на технико-эстетических соображениях.

Данная работа содержит расчет опоры, относящийся ко II ветровому району (нормативный скоростной напор ветра qmax=500Па). [2]. Расчетная толщина стенки гололеда принята равной 20 мм – III район гололедности [2]. Температура воздуха при гололеде равна минус 10^оC, скорость ветра – 12м/с. Расчетные температуры имеют следующие значения:

• 
  Абсолютный минимум -43^оС;
  
• 
  Абсолютный максимум +40^оС;
  
• 
  Среднегодовая температура 1,4^оС.
  

Для каждого типа опоры устанавливается область применения: напряжение ВЛ, количество цепей, район по гололеду, диапазон сечения проводов. По опыту эксплуатации в данной местности рекомендовано применение металлических опор, поэтому в работе принят вариант на стальных опорах.

---

Опоры рассчитаны на подвеску проводов АС-300/39 – АС-400/51 в I-IV районах по гололеду, что соответствует выбранному проводу Ас-240/32. Для опор приняты следующие длины пролетов [3]:

- длина габаритного пролета, lгаб=380м;

- длина весового пролета, lвес=475м;

- длина ветрового пролета, lветр=520м.

Расчет нагрузки на элементы опоры производим в следующем порядке:

1. 
   Нагрузка от массы провода :
   

где ускорение свободного падения;

=0,921 кг/м – масса 1м провода АС-240/32 [4]



Нагрузка от массы гололеда :



где =900 кг/м³ – плотность льда; b – толщина стенки гололеда; d=0,0216м – диаметр провода АС-240/32 [4].

Расчетное значение толщины стенки гололеда согласно ПУЭ определяется по следующему выражению:



где – коэффициент, учитывающий отличие действительного диаметра провода от 10 мм;

– поправочный коэффициент на высоту расположения приведенного центра тяжести всех проводов, учитываемый при h_пр.ср.>25м (принят равным 1);



Тогда



Нагрузка от массы провода и гололеда:





Нагрузка от давления ветра на провод без гололеда:




где α – коэффициент, учитывающий неравномерность скорости ветра по пролету ВЛ;

---

– аэродинамический коэффициент (при отсутствии гололеда =1,1, при наличии – =1,2).
Коэффициент неравномерности распределения скоростного напора по пролету ВЛ при q_vH=q_max=500Па определяется по формуле:





Тогда



Нагрузка от давления ветра на провод с гололедом:





Суммарная удельная нагрузка на провод от его массы и давления ветра (без учета гололеда):





Суммарная удельная нагрузка на провод от массы провода массы гололеда и давления ветра:





Это рассчитаны погонные нагрузки, приходящиеся на единицу длины провода ВЛ. Выбор значения погонной нагрузки с учетом гололеда или без учета зависит от расчета на неблагоприятное сочетание нагрузок. В дальнейшем берем для расчета значения . В целях упрощения сбора нагрузок на опору, опоры приняты расположенными на одном уровне. При этом участок сбора нагрузок на промежуточную опору принят равным сумме шаговых пролетов L₁/2 и L₂/2. Тогда суммарная нагрузка, приходящаяся на промежуточную опору от веса проводов, составляет:

2. 
   РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ЗАДАНИЯ
   

3. 
   РАСЧЕТ МЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
   

Опора ЛЭП крепится в железобетонном стакане к основанию, что исключает возможность перемещений и поворотов опоры относительно всех осей. Поэтому в качестве связи, которой крепится низ опоры к основанию, принята жесткая заделка.

---

Расчет выполняется с помощью модуля APMSTRUCTURE 3D системы APMWinMachine.

Геометрическую схему заданной опоры ЛЭП строим в системе APMWinMachine - модуль Structure 3D.

4. 
   АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА
   

Из полученных результатов расчета на ЭВМ видно что максимальное напряжение в узлах конструкции равно 24,22 Н/мм².

В качестве материала был выбран уголок равнополочный L 50x5 стальной. Марка стали Ст.3.

Допускаемые напряжения принимаем по нормам, систематизированных в виде таблиц, что удобнее для практического применения при проектировочных и проверочных прочностных расчетов.

Примечание. Условные обозначения термической обработки:

Римскими цифрами обозначен вид нагрузки (см. таблицу 1): I — статическая; II — переменная, действующая от нуля до максимума и от максимума до нуля (пульсирующая), III — знакопеременная (симметричная).

Допускаемые напряжения для углеродистых сталей обыкновенного качества в горячекатаном состоянии

табл.1
Марка стали по ГОСТ 380	Допускаемые напряжения, кгс/см2
	При растяжении [ σ р ]			При изгибе [ σ из ]			При кручении [ τ кр ]			При срезе [ τ ср ]				При смятии [ σ см ]
	I	II	III	I	II	III	I	II	III		I	II	III		I	II
Ст 2	1150	800	600	1400	1000	800	850	650	500		700	500	400		1750	1200
Ст 3	1250	900	700	1500	1100	850	950	650	500		750	500	400		1900	1350
Ст 4	1400	950	750	1700	1200	950	1050	750	600		850	650	500		2100	1450
Ст 5	1650	1150	900	2000	1400	1100	1250	900	700		1000	650	550		2500	1750

---

Смотрите также файлы

• Сізгеберілгенбес.docx

• Содержание Введение Влагооборот Водный баланс Круговорот воды в природе Влагооборот в атмосфере Заключение Список литературы Введение.docx

• Цель работы выяснить, для чего кошка живёт рядом с человеком и как влияет на его жизнь. Задачи исследования.odt

• Построение и анализ кривых обогатимости. Гравитационный (фракционный) анализ.docx

• Причины и характер революционной войны против Англии. Декларация независимости 1776 г. Статьи конфедерации 1781 г..docx