Трос одинарной свивки

Полезная модель относится к канатному производству, применяется в области электротехники в качестве грозотросов и в других отраслях промышленности.
Известны тросы одинарной свивки по ГОСТ 3063, ГОСТ 3064, имеющие точечное касание проволок в слоях.
Недостатком данных тросов является высокие контактные напряжения проволок в слоях, невысокая прочность, что вызывает  разрушением проволок, проплавление; не регламентированные провисания, связанные с сильным гололедообразованием.
Известен грозозащитный трос, содержащий центральную проволоку и скрученные вокруг нее один и более повивов из проволок, отличающийся тем, что центральная проволока и повивы вокруг нее выполнены из стальной плакированной алюминием проволоки (RU 93178, МПК H01B 5/08, H01B 7/00, 20.04.2010 г.).
Недостатком грозозащитного троса известной конструкции является низкая стойкость к ударам молнии вследствие невысокой прочности, а также стальная плакированная алюминием проволока не обеспечит достаточную защиту от коррозии.
1
2
3
1
2
1
3
Известен (принят за прототип) грозозащитный трос, состоящий из восемнадцати оцинкованных проволок по группе «ОЖ» (ОЖ – цинковое покрытие для особо жестких условий эксплуатации), отличающийся тем, что, с целью увеличения стойкости к воздействию удара молнии, токам короткого замыкания, эоловой вибрации и пляске, конструкция выполнена по схеме, содержащей в себе центральную стальную проволоку диаметром D, первый повив из шести стальных проволок диаметром D и второй повив из одиннадцати стальных проволок диаметром D, причем свивка первого и второго повивов произведена в противоположенном направлении с разными шагами свивки, соотношения диаметров составляющих проволок: D/D=(1-1,3), D/D=(1-1,3) проволоки первого и второго повивов пластически деформированы, грозозащитный трос в целом уплотнен, кратность шагов свивки при изготовлении первого и второго повивов составляет 7-12 (RU 113061, МПК H01B 5/08, 27.01.2012 г.).
Недостатком прототипа является высокая жесткость вследствие точечного касания проволок в слоях и противоположных направлений свивки в слоях, что вызывает преждевременное  разрушение проволок.
Технический результат полезной модели – получение троса одинарной свивки с повышенной стойкостью к удару молнии, вибрации, галопированию, к воздействию токов короткого замыкания и коррозионной стойкостью.
Технический результат достигается тем, что трос одинарной свивки, состоящий из стальных оцинкованных проволок круглого сечения с увеличенной поверхностной плотностью цинка на 5% от нормированной, свитых, в 2-3 концентрических слоя, с углом свивки в наружном слое равным 16-20°, по типу полосового касания со степенью обжатия площади поперечного сечения 7-9%, причем второй слой выполнен из чередующихся проволок, имеющих разный диаметр; при этом соотношение диаметра центральной стальной оцинкованной проволоки к диаметру троса составляет 1:(4,2-5,3).
Трос используется на воздушных линиях электропередач, предназначен для защиты от прямых ударов молнии.
Абсолютно устойчив к разрядам молнии до 147 Кл, ветровым и вибрационным нагрузкам.
В таблице приведены технические характеристики троса одинарной свивки в сравнении со стандартным тросом по ГОСТ 3063.
2
Как видно, из таблицы минимальное разрывное усилие МBL для маркировочной группы 1770 Н/мм у троса одинарной свивки выше троса по ГОСТ 3063, то есть прочность выше при том же диаметре.
Трос одинарной свивки стоек к эоловой вибрации не менее 100 млн. циклов, частота которой должна соответствовать ближайшей резонансной частоте, возбуждаемой скоростью ветра от 4 до 8 м/с, при приложении к нему растягивающей нагрузки.
Также стоек к галопированию (пляске), когда в процессе его эксплуатации под воздействием поперечного ветрового потока возникает знакопеременная аэродинамическая подъемная сила, которая при определенных соотношениях параметров крутильных и поступательных движений троса может возбуждать автоколебательный процесс.
Трос одинарной свивки стоек к термическому воздействию тока короткого замыкания, возникающего в процессе эксплуатации троса при однофазных и двухфазных замыканиях на землю.
Трос одинарной свивки обладает абсолютной молниестойкостью (класс 4) с сохранением 100% прочности; стойкостью к последовательным видам воздействий: удар молнии – полный цикл вибраций.
Свивка проволок по типу полосового касания со степенью обжатия площади поперечного сечения 7-9%, обеспечивается максимальное заполнение площади поперечного сечения троса, позволяет при меньшем диаметре сохранить технические характеристики троса и увеличить прочность.
Таблица
Наименование
Диаметр, мм
Маркировочная группа, Н/мм<sup>2</sup>
Минимальное разрывное усилие МBL, кН
Вид воздействия
Электрическое сопротивление постоянному току 1 км, Ом
Модуль упругости, кг/мм<sup>2</sup>
Стойкость к удару молнии(испытания)
Эоловая вибрация после ударов молнии(испытания)
Разряд, Кл
Падение прочности, после разряда, % МПР*
Подтверждение класса молнестойкости
Количество циклов
Падение прочности, после вибрации, % МПР*
Трос ГОСТ 3063-80
9,1
1770
75,9
40
на 50,4
не соответствует
0
разрушение
3,43
160
Трос одинарной свивки
9,2
1770
83,1
110
отсутствует
соответствует 4 класс
10<sup>8</sup>
0
2,83
185
* МПР – механическая прочность на разрыв.
Меньший диаметр позволяет снизить вес и стрелы провеса тросов, не увеличивая для воздушных линий электропередач горизонтальные нагрузки от тяжения на опоры и не ухудшая их термическую стойкость.
Полосовое касание проволок в тросе обеспечивает стойкость к циклическому, знакопеременному воздействию ветровой нагрузки. В процессе эксплуатации трос подвержен вибрации, что вызывает усталостные разрушения проволок в местах контактов, что, в свою очередь, провоцирует преждевременные разрушения таких конструкций в наиболее нагруженных изгибающими нагрузками местах, например, вблизи крепления провода к опоре, на выходе из арматуры крепления. Полосовое касание проволок исключает усталостные разрушения.
С увеличением диаметра троса возрастает количество концентрических слоев и может быть 2-3.
Угол свивки в наружном слое равен 16-20° обеспечивает параллельное расположение проволок всех слоев, что исключает износ внутренних проволок и контактные напряжения проволок при эксплуатации троса одинарной свивки.
Соотношение диаметра центральной стальной оцинкованной проволоки к диаметру троса составляет 1:(4,2-5,3), что обеспечивает необходимую геометрию троса и зазор между проволоками в слоях.
Второй слой выполнен из чередующихся проволок, имеющих разный диаметр, что обеспечивает максимальное заполнение площади поперечного сечения троса и увеличению  прочности.
Трос одинарной свивки обладает высокой коррозионной стойкостью  за счет применения оцинкованной проволоки круглого сечения с увеличенной поверхностной плотностью цинка на 5% от нормируемой, и  уменьшения суммарной поверхности контакта поверхности троса с окружающей средой.
Полосовое касание проволок троса обеспечивает высокий модуль упругости, что снижает относительное удлинение, которое уменьшает провисания при эксплуатации. Не происходит снижения прочности, разрывов или оплавления проволок по основному металлу после ударов молнии мощностью до 147 Кл.
За счет полосового касания проволок трос одинарной свивки имеет гладкую, ровную поверхность. Благодаря меньшей площади, гладкой поверхности обеспечивается меньшее по массе гололедообразование и стойкость к ветровым воздействиям.
Достоинством заявляемой полезной модели, помимо большей прочности и лучшей стойкости к коррозии, является повышенная стойкость к воздействию импульса тока молнии от 85 Кл и выше.
Рассмотрим подробное изготовление троса одинарной свивки.
На фигуре представлено поперечное сечение троса одинарной свивки конструкции 1хК36(1+7+7/7+14), где 1 – центральная стальная оцинкованная проволока круглого сечения; 2 – первый слой троса; 3 – второй слой троса с чередующимися проволоками разного диаметра; 4 – наружный слой троса.
Трос одинарной свивки изготавливается из стальных оцинкованных проволок по ГОСТ 7372-79 «Проволока стальная канатная. Технические условия», но с увеличенной поверхностной плотностью цинка на 5% от нормированной по ГОСТ 7372-79.
Изготовление троса одинарной свивки производится за одну технологическую операцию на канатовьющем оборудовании. При этом на канатовьющем оборудовании установлена роликовая клеть-волока для получения полосового касания проволок.
Стальные оцинкованные проволоки круглого сечения распределяются согласно конструкции в распределительном шаблоне, затем поступают в обжимные плашки, свиваясь, трос сразу же поступает в роликовую клеть-волоку, где происходит радиальное обжатие со степенью обжатия площади поперечного сечения 7-9%. Так образуется полосовое касание проволок в слоях. Трос выполнен с одинаковым шагом свивки в слоях, при этом угол свивки проволок наружного слоя 4 составляет 16-20°. Далее, для снятия упругих напряжений трос подвергается рихтовке в рихтовальном приспособлении, наматывается на вытяжной шкив и поступает в приемный механизм.
Трос одинарной свивки, в отличие от стандартных канатов, сохраняет работоспособность даже в районах с повышенными значениями вероятности сильных грозовых разрядов.