Узел решетчатой опоры воздушной линии электропередачи

Область техники
Полезная модель относится к области электрических сетей и может найти применение при конструировании и изготовлении стальных решетчатых опор для воздушных линий электропередачи (ВЛ).
Уровень техники
Известен выбранный в качестве прототипа узел решетчатой опоры для воздушной линии электропередачи, содержащий трубчатые пояса, состыкованные с помощью фланцев [«Металлические конструкции». Под ред. Горева В.В., том 3, рис. 9.26», 1999.].
В прототипе трубчатый пояс, представляющий собой металлическую трубу с постоянной (определяемой расчетом) толщиной стенки, непосредственно состыковывается (приваривается) к фланцу. Для обеспечения стойкости к повышенным изгибающим напряжениям, возникающим в околофланцевой зоне, к трубчатому поясу и к состыкованному с ним фланцу равномерно по окружности приваривают ребра жесткости, количество и размеры которых определяют расчетом.
Недостаток прототипа - необходимая устойчивость стыкового узла достигается за счет приваривания множества ребер жесткости, что увеличивает металлоемкость узла и трудоемкость его выполнения.
Раскрытие полезной модели
Технический результат полезной модели - снижение металлоемкости и трудоемкости изготовления узлов стыка трубчатых поясов и соответствующее уменьшение металлоемкости и трудоемкости изготовления решетчатой опоры ВЛ.
Предметом полезной модели является узел решетчатой опоры воздушной линии электропередачи, содержащий трубчатые пояса, состыкованные с помощью фланцев, отличающийся тем, что каждый трубчатый пояс соединен с соответствующим фланцем через обечайку, толщина стенки которой со стороны фланца превышает толщину стенки трубчатого пояса, а со стороны указанного пояса совпадает с ней.
Это позволяет получить вышеуказанный технический результат.
Полезная модель имеет развития, которые состоят в том, что:
- наружный или внутренний диаметр обечайки может совпадать с соответствующим диаметром трубчатого пояса, а на торце обечайки со стороны трубчатого пояса, выполнена фаска;
- внутренний диаметр обечайки может совпадать с внутренним диаметром трубчатого пояса, а ее наружная поверхность выполнена конической;
- фланец может быть приварен к обечайке;
- фланец может быть выполнен заодно с обечайкой посредством литья и/или механической обработки;
- высота обечайки может составлять 0,7÷1,3 внешнего диаметра трубчатого пояса;
- толщина стенки обечайки со стороны фланца может превышать толщину стенки трубчатого пояса в 1,5÷2,5 раза.
- фланцы могут быть выполнены с центральным отверстием, например, кольцевыми.
Краткое описание фигур
На фиг. 1 приведен схематический чертеж заявляемого узла стальной решетчатой опоры ВЛ, в котором обечайки приварены к фланкам. На фиг. 2 показано продольное сечение фланца с приваренной к нему обечайкой. На фиг. 3 приведен схематический чертеж заявляемого узла стальной решетчатой опоры ВЛ, в котором обечайки выполнены заодно с фланцами. На фигуре 4 показано продольное сечение обечайки, выполненной заодно с фланцем.
Осуществление полезной модели с учетом ее развитий
На фигурах показаны:
1 - трубчатый пояс;
2 - обечайка;
3 - фланец.
Кроме того, на фигурах 1 и 3 показаны другие элементы фермы решетчатой опоры ВЛ:
4 - фасонки;
5 - раскосы.
Пояса 1 выполнены из трубчатого проката и состыкованы между собой с помощью фланцев 3. Каждый пояс 1 соединен с соответствующим фланцем 3 через обечайку 2 (и соответственно укорочен). Обечайка 2 соединена сварным швом встык с поясом 1.
Раскосы 5 крепят к обечайке 2 при помощи привариваемых к ней фасонок 4, образуя пространственную ферму решетчатой опоры.
При этом соединение обечайки 2 с поясом 1 выполняют встык сварным швом, а соединение обечайки 2 с фланцем 3 имеет два частных случая выполнения:
- фланец приварен к обечайке 2 (фиг. 1 и 2);
- фланец 3 выполнен заодно с обечайкой 2 посредством литья и/или механической обработки (фиг. 3 и 4).
Обечайка 2 имеет, как и пояс 1, трубчатое сечение. Толщина ее стенки со стороны фланца 3 превышает толщину стенки пояса 1, а со стороны приваренного к ней пояса 1 совпадает с толщиной стенки пояса 1.
Это общее условие, необходимое для получения технического результата, выполняется, например, в следующих частных случаях:
- наружный диаметр обечайки 2 совпадает с наружным диаметром пояса 1, а внутри обечайки 2 на ее торце со стороны пояса 1 выполнена фаска 6 (например, с уклоном 1:5), выравнивающая толщину стенки обечайки 2 с толщиной стенки, свариваемого с ней торца пояса 1 (фиг. 2);
- внутренний диаметр обечайки 2 совпадает с внутренним диаметром пояса 1, снаружи обечайки на ее торце со стороны пояса 1 выполнена фаска 6 (например, с уклоном 1:5), выравнивающая толщину стенки обечайки 2 с толщиной стенки, свариваемого с ней торца пояса 1 (фиг. 4);
- внутренний диаметр обечайки 2 совпадает с внутренним диаметром пояса 1, а наружный диаметр увеличивается в околофланцевой зоне, например, за счет того, что наружная поверхность обечайки 2 выполнена конической (с плавным переходом к фланцу 3).
Как показали расчеты, проведенные согласно СП 16.13330.2017, а также эксперименты по апробации разработанной конструкции, соединение пояса 1 с соответствующим фланцем 3 через обечайку 2, толщина стенки которой со стороны фланца 3 превышает толщину стенки трубчатого пояса 1, а со стороны пояса 1 совпадает с ней, обеспечивает необходимую прочность для восприятия усилий в поясах и в околофланцевой зоне, равномерное распределение усилий и снижение влияния изгибающих моментов.
Оптимальная высота обечайки 2 составляет 0,7÷1,3 ее внешнего диаметра, а оптимальная толщина стенки обечайки 2 со стороны фланца 3 превышает толщину стенки пояса 1 в 1,5÷2,5 раза.
Фланцы 3 целесообразно выполнять с центральным отверстием, например, кольцевыми. Это обеспечивает технологическую возможность горячего цинкования конструкции, собранной из пояса 1, обечайки 2 и фланца 3, в соответствии с ГОСТ 9.307-89, согласно которому в конструкции, подвергаемой горячему цинкованию, не должно быть карманов, закрытых полостей и воздушных мешков.
Как следует из вышеизложенного, заявленное решение (соединение пояса 1 с соответствующим фланцем 3 через обечайку 2, толщина стенки которой со стороны фланца 3 превышает толщину стенки пояса 1, а со стороны пояса 1 совпадает с ней) обеспечивает необходимую прочность узла соединения поясов без установки ребер жесткости и, благодаря этому, снижает металлоемкость и трудоемкость изготовления узла и решетчатой опоры ВЛ в целом.