Метод измерения тяжений в оттяжках мачт РРС

Контрольные измерения тяжений в оттяжках мачт предназначены для проверки правильности эксплуатации стальных конструкций мачт. С их помощью выясняется, не испытывает ли ствол мачты статических моментов сил на излом, нет ли оттяжек с тяжением, близким к предельному, одновременно с проверкой вертикальности определяется, верно ли в целом разгружен ствол мачты и соответствует ли это проектным нормам.

Известно достаточно большое количество способов измерения тяжений в тросовых оттяжках мачт, начиная от базисного - включение динамометра до усложненных косвенных - измерение прогиба троса при эталонном боковом давлении, измерение угла провеса троса по цепной линии, измерение скорости распространения звуковых волн при ударе. Этим способам свойственны различные недостатки: громоздкость и неоперативность проведения измерений, использование специальных приборов, низкая точность, применение измерительных средств на тросе определенного диаметра и пр.

Этих недостатков лишен предложенный В.Г. Холиным (ТЦУМС-12) достаточно простой способ определения тяжений по измерению периода механических колебаний оттяжек. Способ оперативен (на обмер трехьярусной мачты затрачивается до 30 мин рабочего времени), опробован на практике на различных видах мачт, диаметрах тросов и длинах оттяжек, он сверен по точности измерения с другими методами.

Тросовая оттяжка мачты в достаточно близком приближении представляет собой однородную напряженную струну. Как известно, период собственных (свободных) колебаний струны однозначно связан с ее напряжением, что и положено в основу предлагаемого способа измерений.

Способ осуществляется в следующей последовательности:

1. возбуждение механических колебаний;
2. измерение периода колебаний;
3. расчет тяжения;
4. построение карты тяжений всех оттяжек мачты;
5. проверка и анализ полученных результатов.

1. Возбуждение механических колебаний осуществляется синхронным воздействием на оттяжку в ее нижней части. Следув" различать следующие виды колебаний: вибрацию, пляску и чисто хроматические колебания на основной или кратной гармонике (рис. 1). Оператору, который находится у основания оттяжки, хорошо видны составляющие колебаний. При некотором навыке легко удается выделить чистый вид колебаний или даке перевести один вид в другой. Тип возбужденной волны, амплитуда колебаний и плоскость их поляризации ощутимого влияния на измерения не оказывают. Слегка поддерживая колебания, если в этом есть необходимость, приступают к измерению периода.

Вибрация Пляска К=1 К=2    К=3    Рис. I

2. Измерение периода колебаний начинают с какого-либо крайнего положения троса, например, в правом положении нижней пучности. Со счетом "ноль" запускают секундомер и производят отсчет достаточно большого, для повышения точности, количества периодов (например, 50). Показания секундомера вместе с номером гармоники, на которой проводилось измерение, наносятся на предварительно подготовленный план мачты (рис. 2). Измерение периода можно производить по секундной стрелке часов. В этом случае замеряется количество колебаний в минуту. На каждой оттяжке полный цикл "возбуждение-измерение" занимает 3-5 мин. После обмера всех оттяжек мачты приступают к расчету тяжения.

3. Расчет тяжения начинают с заполнения таблицы паспортными данными оттяжек мачты. Общая зависимость тяжения от периода колебаний представляется следующей формулой:

Таким образом, из паспортных данных требуется знать длину оттяжки и погонный вес используемого троса, который может быть получен как частное от деления общей массы троса оттяжки на ее длину.

Общая формула (I) для упрощения расчетов приводится к виду, состоящему из некоторого числового коэффициента и соотношения

Так, для троса диаметром 36 мм по ГОСТ 14954-69, имеющего удельный вес 5.410 кГ/м, при отсчете 50 периодов колебаний формула приобретает следующий вид:

Расчет проводится на логарифмической линейке или калькуляторе. Для точности расчета достаточно трех знаков.

4. Построение карты тяжений в оттяжках мачты. Сила, с которой натянута оттяжка, может быть разложена на две составляющие: вертикальную и горизонтальную (рис. 3). Действие вертикальной составляющей на ствол мачты - сдавливающее, горизонтальной - изгибающее. Для вертикально стоящей, равномерно разгруженной мачты при отсутствии ветра тяжение оттяжек в каждом ярусе должно быть равным. В балансе сил, действующих на ствол, могут учитываться только горизонтальные составляющие, так как именно они оказывают изгибающее действие на ствол.

Для каждого яруса геометрическим суммированием горизонтальных составляющих может быть построена общая боковая сила, действующая на ствол мачты в этом ярусе (рис. 4). При правильно проведенных замерах тяжений боковые составляющие сил должны компенсироваться либо в разных ярусах (ствол испытывает изгибающее действие), либо другими факторами (ветер, наклон мачты).

5. Проверка и анализ полученных результатов. Необходимость в построении карты тяжений возникает обычно для ускорения работ при первичной подгонке до нормы основных показателей мачты - вертикальности и равномерности тякения в разных ярусах, например, в случае, представленном на рис. 4, ясно, что оттяжки под номерами 2-2 и 4-1 требуется ослабить. При текущих проверках необходимости в построении баланса сил, как правило, не возникает, так как при этом просто подтверждается соответствие тяжений проектным нормам.

В том случае, если в одной из оттяжек производится изменение тяжения, составленный баланс сил перераспределяется по мачте. При этом требуется повторный промер тяжений в остальных оттяжках. В наиболее распространенных вариантах мачт с четырьмя оттяжками в ярусе расхождение тяжений происходит в одной диагонали по всем ярусам. Для этого типа мачт регулировка тяжений может производиться независимо в каждой диагонали с учетом данных о вертикальности и прогибе ствола.

Заключение.

К особенностям описанного метода относится его техническая простота, оперативность, использование для тросов разного сечения и тяжения, отсутствие специальных приспособлений, безопасность проведения измерений, высокая производительность и точность. Факторы, приводящие к снижению точности измерений, в порядке убывания можно разделить по следующему составу: влияние натяжного приспособления; реакция ствола мачты; субъективные и расчетные ошибки.

1. На длинных оттяжках масса натяжного приспособления может составлять до 20% массы оттяжки, однако близкое расположение натяжного приспособления к нижней точке крепления оттяжки не приводит к относительной ошибке, превышающей 2 - 3%. Эту величину в расчетах, где практический интерес в первую очередь представляют различия в тяжениях разных оттяжек, можно совершенно не учитывать, так как аналогичные приспособления находятся и на других оттяжках.

На коротких и тонких оттяжках масса натяжных приспособлений может вносить существенную ошибку в расчетное значение тяжений в сторону их снижения. Величина ошибки выражается зависимостью аппроксимируемой функцией:

График по формуле (3) в обобщенном виде представлен на рис. 5.

2. Реакция мачты (кручение) монет рассматриваться как ошибка в отсчете длины оттяжки. Она не может быть хуже, чем перенос верхней точки крепления с края в центр отвала (см. рис. 3):

что обычно не превышает 2%.

В паспортных данных на мачту г-роектные и исполнительные длины оттяжек могут иметь существенное несовпадение, в связи с чем в расчеты желательно вводить фактическую длину оттяжек, измеренную каким-либо способом с помощью инструмента.

3. Субъективные ошибки измерений можно подразделять на ошибки, связанные с возбуждением колебаний и отсчетом времени. Как достаточно добротная колебательная система (добротность > 10) оттяжка мачты имеет острый резонанс, и возбуждение на близких к резонансной частотах требует больших дополнительных усилий. Поэтому ошибки в измерениях периода по этим факторам у разных операторов с использованием секундомера не превышают десятых долей секунды при времени измеряемых циклов 40 - 100 с.

Отметим еще одно обстоятельство: настоящнч методом производится измерение некоторого интегрального тяжения в оттяжке. Его величина должна быть приблизительно на треть масса оттяжки выше показаний динамометра, включенного у нижнего края, так как с подъемом по оттяжке напряжение в ней за счэт собственного веса растет.

Норма тяжения в оттяжке определяется известными формулами:

где

• N - искомая величина тянения при температуре Т;
• N₁ - тяжение при температуре +40°С;
• N₂ - тяжение при температуре -40°С;
• N_с - проектное среднегодовое тяжение;
• Т_с - среднегодовая температура.