СТОЙКА ОПОРЫ ВОЗДУШНОЙ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к наземному строительству, а именно к длинномерным несущим конструкциям, применяемым при сооружении воздушных линий электропередачи.
Уровень техники
Известна стойка для опоры контактной сети (см. патент на полезную модель RU 134568, МПК: Е04Н 12/08, опубл. 20.11.2013), представляющая собой полую пространственную конструкцию коробчатого сечения, содержащую основание и два вертикальных несущих пояса из П-образных металлических профилей, установленных полками навстречу друг другу и соединенных между собой элементами решетки. Упомянутая конструкция отличается высокой технологичностью и простотой изготовления, благодаря тому, что решетку формируют из цельного металлического прутка, который изгибают с образованием горизонтальных и наклонных перемычек, прикрепляемых сваркой к полкам П-образных профилей. В такой конструкции отсутствуют нахлесточные (плоскостные) соединения, что позволяет применить для антикоррозионной обработки стойки эффективный метод горячего цинкования.
Однако пруток имеет гораздо меньшую жесткость и изгибную прочность, по сравнению с другими элементами проката, например, уголком, также применяемым для изготовления раскосов в подобных стойках, см. например, патент RU 83272 U1, МПК: Е04Н 12/10, опубл. 27.05.2009, или патент RU 100537 U1, МПК: Е04Н 12/10, опубл. 20.12.2010.
В качестве наиболее близкого аналога для заявляемого технического решения принята конструкция стойки, раскрытая в патенте на полезную модель RU 100536 U1, МПК: Е04Н 12/10, опубл. 20.12.2010.
Согласно упомянутому патенту, стойка содержит два вертикальных несущих пояса из П-образных металлических профилей - швеллеров, установленных на расстоянии друг относительно друга, обращенных полками навстречу друг другу и соединенных между собой раскосами из уголков - отрезков углового профиля. Уголки установлены ребрами на смежно расположенные полки швеллеров и приварены к ним угловыми швами.
К недостаткам ближайшего аналога можно отнести низкую надежность конструкции, обусловленную тем, что концы двух соседних раскосов приварены к несущему поясу в одной общей точке. В процессе сварки металл несущих поясов в зонах, примыкающих к точке схождения сварных швов, подвергается двойному высокотемпературному воздействию, в результате чего сильно нарушается структура металла несущих профилей, что ведет к его разупрочнению и высокой вероятности образования трещин в околошовных зонах в процессе эксплуатации конструкции.
Можно снизить упомянутые эффекты за счет увеличения толщины используемых профилей, однако в этом случае существенно увеличиваются металлоемкость и вес конструкции, что существенно усложняет ее транспортировку и установку.
Технической задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности конструкции и обеспечение возможности ее выполнения из облегченных профилей.
Раскрытие полезной модели
Упомянутая задача решена благодаря тому, что в стойке опоры воздушной линии электропередачи, содержащей два вертикальных несущих пояса из металлических П-образных профилей, установленных полками навстречу друг другу и соединенных между собой раскосами из уголков, приваренных ребрами к наружным поверхностям полок П-образных профилей угловыми швами, согласно заявляемой полезной модели, раскосы разнесены между собой по длине П-образных профилей с образованием между концами соседних раскосов промежутка в 35-50 мм и развернуты друг относительно друга на угол, обеспечивающий формирование угловых швов длиной не менее 40 мм.
Предельные значения промежутка между концами соседних раскосов обусловлены тем, что при упомянутом расстоянии менее 35 мм высока вероятность структурных изменений, приводящих к разупрочнению металла несущего пояса, увеличение же промежутка более 50 мм приведет к появлению существенного изгибающего момента на несущем поясе и снижению жесткости конструкции.
В предлагаемой конструкции стойки раскосы, а значит и сварные швы, соединяющие раскосы с несущими поясами, разнесены между собой на расстояние, предотвращающее разупрочнение металлических конструкций, при этом обеспечена требуемая длина сварных швов и их качественное проваривание, что в совокупности способствует повышению надежности конструкции стойки и исключает появление трещин, независимо от толщины используемого металла профилей.
Предпочтительно, если раскосы развернуты друг относительно друга на угол 125-135°. В этом случае не только обеспечивается требуемая длина сварных швов, но и достигается минимально возможное количество раскосов по высоте стойки, при обеспечении требуемой жесткости конструкции. Уменьшение числа раскосов способствует существенному снижению металлоемкости и веса конструкции.
Вертикальные несущие пояса - П-образные профили - могут быть установлены параллельно друг другу или наклонены навстречу друг к другу под углом не более 2°.
В качестве П-образных профилей могут быть использованы гнутые или горячекатанные профили - швеллеры.
П-образные профили могут быть выполнены в виде длинномерных цельнометаллических гнутых профилей, либо из состыкованных между собой секций.
В последнем случае предпочтительным является выполнение секций профилей с последовательным уменьшением толщины металла от нижней секции к верхней. Это позволяет перераспределить центр тяжести в нижнюю часть стойки и дополнительно повысить устойчивость и надежность конструкции.
Краткое описание чертежей
Возможность промышленной осуществимости предлагаемого технического решения подтверждается приведенным ниже примером и чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - стойка опоры воздушной линии электропередач, общий вид;
на фиг. 2 - вид А с фиг. 1;
на фиг. 3 - пример исполнения стойки с наклонными несущими поясами;
на фиг. 4 - сечение В-В с фиг. 1;
на фиг. 5 - фрагмент с фиг. 1, увеличено.
Осуществление полезной модели
Стойка опоры воздушной линии электропередачи (см. фиг. 1-2) включает основание 1 и два вертикальных несущих пояса из П-образных металлических профилей 2 и 3, установленных полками навстречу друг другу и соединенных между собой раскосами 4 из уголков, установленных ребрами на наружные, лежащие в одной плоскости, поверхности полок П-образных профилей 2 и 3 и жестко закрепленных к ним посредством сварных угловых швов.
Несущие П-образные профили могут быть установлены параллельно друг другу, см. фиг. 1 и 2, или могут быть наклонены навстречу друг к другу, как показано на фиг. 3. При этом угол наклона профилей составляет не более 2°.
В приведенных примерах профили 2 и 3 выполнены в виде длинномерных цельнометаллических гнутых профилей, изготовленных из листовой или полосовой стали и имеющих постоянное по длине поперечное сечение (см. фиг. 4).
При этом приведенные примеры не исключают возможности использования горячекатанных профилей, а также возможность выполнения несущих профилей 2 и 3 составными, из состыкованных между собой секций (на чертежах не показано).
В случае выполнения несущих профилей составными, целесообразным является выполнение секций с последовательным уменьшением толщины металла секций от нижней секции к верхней, что позволит дополнительно повысить устойчивость конструкции и обеспечит рациональный расход материалов.
Раскосы 4 представляют собой отрезки углового профиля, полученные путем прямых резов. Однотипность используемых раскосов обеспечивает простоту и технологичность конструкции.
Раскосы 4 разнесены между собой по длине несущих профилей с образованием между концами соседних раскосов промежутка s, соответствующего 35-50 мм (см. фиг. 5). Наличие такого промежутка - зазора между концами соседних раскосов обеспечивает возможность качественного проваривания сварных швов и при этом позволяет сохранить структуру металла в околошовных зонах, что исключает ослабление металлических конструкций, способствует повышению надежности и долговечности ее эксплуатации.
Дальнейшее уменьшение промежутка s (менее 35 мм) может привести к появлению существенных структурных изменений и разупрочнению металла несущего пояса. Увеличение промежутка s более 50 мм также нежелательно, т.к. ведет к существенному увеличению изгибающего момента и снижению жесткости конструкции.
При установке раскосы 4 разворачивают друг относительно друга на угол α, обеспечивающий длину угловых сварных швов не менее 40 мм. Иначе говоря, длина наименьшего из сварных швов ƒ составляет не менее 40 мм. Упомянутая длина сварного шва является минимальной для обеспечения требуемой надежности соединения элементов конструкции и их надежной последующей совместной работы.
Угол α между раскосами может составлять менее 90°, однако в этом случае существенно увеличивается количество устанавливаемых раскосов, что ведет к высокой металлоемкости конструкции.
Предпочтительнее, когда соседние раскосы 4 развернуты друг относительно друга на угол α, соответствующий 125-135°. В этом случае не только обеспечивается возможность формирования требуемых сварных швов, длиной не менее 40 мм, но и достигается минимально возможное число раскосов по длине стойки, при сохранении требуемой устойчивости конструкции на кручение. Уменьшение числа раскосов способствует снижению металлоемкости конструкции, уменьшению ее веса, позволяет существенно облегчить производственные и монтажные работы.
Для изготовления несущих поясов стойки в предлагаемой конструкции могут быть использованы тонкостенные П-образные профили с шириной полок от 65 мм. Предлагаемая конструкция стойки обеспечивает необходимые прочностные и жесткостные характеристики при минимальном расходе металла на изготовление.
Закрепление раскосов к полкам несущих поясов ребрами обеспечивает отсутствие в конструкции нахлесточных соединений и возможность применения горячего цинкования для антикоррозионной обработки стойки.
Проведенные испытания предлагаемой конструкции показали высокую прочность и жесткость конструкции, способность сохранения пространственной формы в условиях повышенных поперечных нагрузок, хорошую защищенность от коррозии.