Число полуволн в пролете определяется соотношениями
(П1.2)
Собственные частоты колебаний натянутого в пролете провода могут быть определены (без учета его провисания) из уравнения
(П1.3)
Для возникновения процесса вибрации необходимо, чтобы частота образования за проводом воздушных вихрей совпадала с одной из собственных частот колебаний провода . При установившейся вибрации, когда срыв вихрей регулируется колебательным движением провода, частота вибрации может сохраняться неизменной при изменении скорости ветра от первоначального значения в диапазоне от до .
1.2. Если известна частота колебаний провода, то длина полуволны вибрации может быть определена по формуле
(П1.4)
В тех случаях, когда частота образования воздушных вихрей в точности совпадает с одной из собственных частот провода, т.е. , формула для определения длины полуволны вибрации может быть представлена в виде
344 × 61 пикс.   Открыть в новом окне |
где приближенно принято равным 0,2 - среднему значению интервала .
Таким образом, зная диапазон скоростей ветра, возбуждающих вибрацию, по формуле (2.2) можно определить спектр возможных частот вибрации, а по формуле (П1.5) - соответствующие им длины полуволн колебания.
1.3. Амплитуда колебаний провода может быть определена экспериментально либо теоретически, например, по методу энергетического, баланса [2]. Абсолютное значение амплитуды вибрации в пучности зависит от длины волны и достигает максимальных значений при наибольших длинах волн, соответствующих низким частотам вибрации. Наибольшие двойные амплитуды вибрации (размахи колебаний 2А) провода в пучности полуволны обычно не превышают диаметра провода. С увеличением частоты вибрации и числа волн в пролете потери энергии колебаний в проводе, обусловленные его самодемпфированием, возрастают и амплитуды колебаний уменьшаются.
1.4. Опасность повреждения проводов вибрацией обусловлена не столько абсолютным значением амплитуд колебаний в пучности волны, сколько значением перегиба провода в местах его крепления. Значения этого перегиба характеризуются углом отклонения провода (углом вибрации) в узловых точках относительно нейтрального положения и может быть вычислено по формуле:
, (П1.6)
где - угол вибрации, рад;
А - амплитуда вибрации в пучности волны, м.
Более удобной для практического использования является формула
, (П1.7)
где - угол вибрации в угловых минутах (');
А - амплитуда вибрации в пучности, мм;
- полуволна вибрации, м.
Наибольшие угловые отклонения провода при вибрации, определяющие степень перегиба провода в местах выхода его из зажима, практически находятся в пределах от 30 до 35' и только при особо интенсивной вибрации могут достигать 40 - 50'.
1.5. Значение перегиба провода определяет величину знакопеременных циклических деформаций и напряжений в местах креплений, которые, складываясь со статической деформацией и напряжением в материале провода, могут привести к усталостным повреждениям. Знакопеременные изгибные деформации провода могут быть определены по формулам:
262 × 52 пикс.   Открыть в новом окне |
где d - диаметр проволоки наружного повива провода, мм;
- частота вибрации, Гц;
Е - модуль упругости, Па;
- момент инерции сечения провода, вычисленный в предположении о возможности свободного взаимного проскальзывания проволок, ;
- момент инерции сечения провода, вычисленный в предположении о невозможности проскальзывания проволок, .
Входящие в формулы (П1.8) значения изгибной жесткости провода могут быть вычислены по уравнениям
207 × 46 пикс.   Открыть в новом окне |
, (П1.10)
где , - модули упругости, соответственно, для алюминиевых и стальных проволок, Па;
, - диаметры проволок из алюминия и стали, мм;
, - число алюминиевых и стальных проволок в проводе;
, - моменты инерции i-го повива алюминиевых и j-го повива стальных проволок, .
Моменты инерции повивов вычисляются по одинаковым формулам как для алюминиевых, так и для стальных проволок
, (П1.11)
где (или ) - число проволок в повиве;
- диаметр проволоки в i-ом повиве, мм;
- радиус повива (рис. П1.1), мм.
1.6. Для оценки опасности появления усталостных повреждений необходимо иметь данные о циклических напряжениях в местах подвески провода. Если известна изгибная амплитуда , определяемая на расстоянии мм от последней точки контакта провода с зажимом (см. рис. 2.2), то изгибные напряжения в проволоках наружного повива наиболее достоверно могут быть определены по формуле
(П1.12)
где - амплитудное значение напряжения, ;
d - диаметр проволоки наружного повива, мм;
- модуль упругости наружного повива, ;
- изгибная жесткость провода, ;
мм;
- изгибная амплитуда, мм.