Файл: Хайзерук Е.М. Кабелеукладчики. Вопросы теории и расчета.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 18.06.2024
Просмотров: 108
Скачиваний: 0
кладываемые в морях и реках, имеют броню из круглых прово лок с наружным покровом.
Наружный покров—слой из волокнистых материалов поверх брони, накладываемой в правом направлении. Он предназначен для защиты оболочки и брони от коррозии и механических по вреждений. Нормальный наружный покров состоит из: 1) слоя битумного состава или битума; 2) пропитанной кабельной пряжи или штапелированного волокна; 3) слоя битумного состава или битума и 4) покрытия, предохраняющего витки кабеля от сли пания.
Существуют кабели, прокладываемые кабелеукладчиками, в ко торых роль оболочки выполняет сплошное пластмассовое запол нение промежутков между изолированными токопроводящими жилами. Есть кабели, наружный покров которых выполнен в виде пластмассового (поливинилхлоридного) шланга, а также кабели,
не |
имеющие брони или со сплошной полиэтиленовой |
изоляцией |
без |
защитных покровов. |
|
|
Кабели поставляются заводами строительными длинами, на |
|
мотанными на барабаны. В Советском Союзе размеры |
деревянных |
барабанов регламентированы ГОСТом 5151=—71 (табл. 16, рис. 68).
Номера барабанов 1
Таблица 16
Основные размеры деревянных барабанов, предназначенных для наматывания, транспортирования, хранения и прокладки электрических кабелей и проводов
(выписка из ГОСТа 5151—71)
Dщеки |
3 |
шейкиДлинаL в мм |
sщеки |
шейкруга iSки |
3 |
О S |
о |
поводкового |
РасстояниеА от оси барабанадо оси по водковогоотверстия ммв |
Ч о |
|
|
Количество |
Теоретическаямас барабанаса с .об ВшивкойКГ |
|
Д и а м е т р |
|
|
Толщина |
в мм |
|
|
Д и а м е т р |
|
|
Ш п и л ь к и |
|
|
|||
|
в мм |
|
|
|
|
|
|
отверстия |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
to |
|
|
|
|
•и' |
|
в |
|
|
|
Q |
|
|
|
|
|
|
•ч |
|
|
а. |
|
-J |
|
|
|
|
|
|
|
|
2 S |
о |
|
|
н |
|
га |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
QJ |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
3 |
е |
а |
|
|
я ^ |
|
|
|
|
|
W |
|
|
|
|
|
о |
|
|
ч s |
|
|
|||
|
|
|
|
|
ю о |
и |
|
|
|
|
|
|
4 |
400 |
200 |
200 |
38 |
23 |
16 |
16 |
35 |
35 |
100 |
12 |
320 |
3 |
12 |
5 |
500 |
200 |
230 |
38 |
23 |
16 |
16 |
35 |
35 |
100 |
12 |
350 |
3 |
18 |
5а |
500 |
310 |
180 |
38 |
23 |
16 |
16 |
35 |
35 |
100 |
12 |
300 |
3 |
18 |
6 |
600 |
200 |
250 |
38 |
23 |
19 |
16 |
35 |
35 |
100 |
12 |
370 |
3 |
25 |
8 |
800 |
450 |
230 |
38 |
23 |
19 |
16 |
50 |
50 |
180 |
12 |
350 |
4 |
• 40 |
8а |
800 |
450 |
400 |
38 |
23 |
19 |
16 |
50 |
50 |
180 |
12 |
515 |
4 |
50 |
10 |
1000 |
545 |
500 |
50 |
23 |
22 |
19 |
50 |
50 |
180 |
12 |
650 |
4 |
90 |
12 |
1220 |
650 |
500 |
50 |
23 |
22 |
19 |
70 |
50 |
250 |
12 |
650 |
4 |
120 |
12а |
1220 |
650 |
710 |
50 |
23 |
22 |
19 |
70 |
50 |
250 |
16 |
850 |
4 |
120 |
14 |
14 00 |
750 |
710 |
50 |
23 |
28 |
19 |
70 |
50 |
250 |
16 |
875 |
6 |
190 |
14а |
1400 |
900 |
500 |
50 |
23 |
99 |
19 |
70 |
50 |
250 |
16 |
650 |
6 |
165 |
17 |
1700 |
900 |
750 |
70 |
30 |
28 |
25 |
80 |
50 |
300 |
16 |
975 |
6 |
325 |
18 |
1800 |
1120 |
900 |
80 |
38 |
36 |
25 |
80 |
50 |
300 |
20 |
1120 |
6 |
485 |
20 |
2000 |
1220 |
1000 |
90 |
48 |
46 |
32'-. |
100 |
50 |
300 |
20 |
1250 |
6 |
700 |
20а |
2000 |
1000 |
1060 |
90 |
48 |
46 |
32 |
100 |
50 |
300 |
20 |
1320 |
6 |
690 |
22 |
2200 |
1320 |
1000 |
118 |
48 |
46 |
32 |
100 |
50 |
400 |
20 |
1250 |
S |
950 |
25 |
2500 |
1500 |
1300 |
130 |
58 |
56 |
4 0 |
120 |
50 |
400 |
24 |
1600 |
8 |
1470 |
26 |
2650 |
1500 |
1500 |
140 |
58 |
56 |
40 |
120 |
50 |
400 |
24 |
1800 |
8 |
1700 |
30 |
3000 |
1800 |
1800 |
180 |
58 |
56 |
40 |
150 |
50 |
4 00 |
24 |
2180 |
10 |
2700 |
|
Номер барабана |
соответствует д и а м е т р у |
его щеки |
в д е ц и м е т р а х . |
|
|
|
111
Момент инерции У б а р деревянного барабана с кабелем, без учета крепежных элементов, равен сумме моментов инерции бо
ковых щек |
/ щ б , кругов шейки Jmi *, шейки |
Уш и намотанного |
|
на шейки |
кабеля |
JKa6: |
|
|
"Азар — |
2^щб ~т~ (2 н- 3) / ш к -|- / ш |
-)- / к а б . |
Момент инерции боковой щеки относительно оси вращения
барабана |
определяется по |
формуле |
|
^m6' щ б = T - ^ m 6 D 2 кг-м2 , |
|
где / н щ б - |
масса боковой |
щеки; |
D- |
диаметр щеки. |
|
Рис. 68. Деревянный барабан по ГОСТу 5151—71:
/ — щека; 2 — шейка; 3 — обшивка; 4 — круг шейки; 5 — втулка; 6 — шпилька
Масса боковой.щеки пропорциональна ее объему Ущ6:
m щб |
щб |
К Г , |
где р •— плотность материала |
щеки в |
кг/м3 ; |
s—толщина щеки в м. |
|
|
Деревянные барабаны изготовляют из досок хвойных деревьев. При расчетах можно принимать р = 550 кг/м3 .
Таким образом, момент инерции боковой щеки барабана npD''s
Лц б = — £ — К Г - М 2
~3 2 ~
*Барабаны № 18 и выше должны иметь дополнительный круг в средней части шейки (третий круг).
112
Момент инерции круга шейки по аналогии с полученной фор мулой
|
•'шк — |
5о |
К Г - М , |
где Dm—: наружный |
диаметр |
круга |
шейки в м; |
S i •— толщина |
круга шейки |
в м. |
Момент инерции шейки барабана определяется как для пусто телого цилиндра:
' . - - w ( £ ) " + ( - ! w :
где |
тш—масса |
шейки |
в кг; |
шейки в м; |
|
£>!— наружный диаметр |
|||
|
s 2 — толщина стенки шейки в м. |
|||
|
Масса шейки |
|
|
|
|
тш |
= pVm = р ^— [d\ — {D\ — 2s2f] кг, |
||
где |
V m — объем |
стенки |
шейки в м3 . |
|
|
Подставив значение |
тш |
в формулу момента инерции Jv |
|
получим |
|
|
|
|
|
Jm |
= |
[Di — (Di - 2s2)4] кг-м2 . |
Момент инерции кабеля, намотанного на шейку барабана, за висит от полной длины L K намотанного кабеля, которая опреде ляется по формуле
L K |
= -^4- [£>н — Di] м, |
|
|
|
4rfj |
|
|
где dx — наружный диаметр |
кабеля в м; |
|
|
Dn—диаметр |
шейки с намотанным на нее кабелем в м. |
|
|
|
D — DH |
л* (0,1 -г-0,2) м. |
[2] |
Полную длину кабеля, намотанного на барабан, можно также определить по таблице приложения (стр. 194—195).
Момент инерции кабеля, намотанного на барабан, рассчиты вается как для полого цилиндра
Лаб = giLK [Dl + D]\,
где g± •— масса единицы длины кабеля в кг/км.
8 Е . М . Х а й з е р у к |
113 |
Приняв D„ = (D — 0,2) м, можно |
получить |
|
|
|
•Лсав = -YglLK |
[(D - 0,2)2 |
+ Dl] кг • м2 • |
|
|
Правила строительства линий силовых кабелей, магистраль |
||||
ных кабелей связи, а также линий радиофикации |
устанавливают, |
|||
что проложенный в грунте кабель не должен |
быть натянутым |
|||
(т. е. должен иметь слабину). Однако |
многие типы |
кабелеуклад- |
||
чиков прокладывают кабель в грунт |
с некоторым |
натяжением, |
||
величина которого зависит от степени |
совершенства |
конструкции |
||
кабелеукладчика и от способа подачи |
кабеля в кассету. |
В связи с этим в технических условиях на изготовление отдель ных типов кабелей, преимущественно новых конструкций, до пускаемая величина натяжения кабеля, прокладываемого в грунт кабелеукладчиком, регламентируется. Так, например, прокладка симметричных кабелей со сплошной полиэтиленовой изоляцией с помощью кабелеукладчика допускается при растягивающем усилии не более 50 кгс при отсутствии рывков [2].
В технических условиях на многие типы кабелей указывается величина разрывного усилия кабеля. Исследования, проведен ные в ЦНИИС МС СССР и в Московском энергетическом инсти туте в 1968 г., позволили определить поведение некоторых типов магистральных высокочастотных и коаксиальных кабелей связи при их растяжении. Как показали исследования, при растяжении кабеля его расчетную схему можно представить в виде системы параллельно и независимо растягиваемых стержней (жилы, изо ляции, оболочки, экрана и брони), если относительное удлинение кабеля не превышает 10—15%. Ввиду малости углов свивки жил в четверки и угла свивки четверок между собой поперечным взаимодействием жил и четверок можно пренебречь и рассматри вать все жилы в кабеле как систему параллельных независимо деформируемых стержней.
Разрушение отдельных элементов кабеля происходило при различном относительном удлинении ер : алюминиевой оболочки —
при |
Р р |
= 25%, свинцовой оболочки— при е р = 30% |
и полиэти |
лена |
и |
поливинилхлорида—при е р = 150 + 200%. |
В кабелях |
с бумажной и стирофлексной изоляцией медные жилы с диаметром проволок 1,2 мм разрушаются при е р = 10+20% вследствие возникновения сложного напряженного состояния на последнем этапе растяжения жил из-за взаимодействия их с соседними эле
ментами |
кабеля |
(изоляцией, оболочкой |
и т. д.). В этих кабелях |
изоляция |
разрушается примерно при |
е р = 4%. |
|
Установлено, |
что начальный участок |
диаграммы растяжения |
кабеля может быть построен по известным размерам его элементов с учетом их характеристик растяжения. При этом влиянием на
ружного покрова в виде джутового покрытия можно |
пренебречь. |
В пределах изменения е р от 0 до 2—3% кабель при |
растяжении |
проявляет свойства упругого тела, подчиняющегося закону Гука.
114
Если рассматривать элементы кабеля как систему параллельно растягиваемых стержней, то нагрузка, приложенная к одному элементу кабеля:
|
|
|
|
Р, |
|
|
|
|
|
|
|
£ |
EtSt |
|
|
|
|
|
|
1=1 |
|
|
|
где |
Р0бщ—сила |
растяжения |
кабеля; |
|
|||
EL |
и |
•— модуль |
упругости |
i-ro элемента |
конструкции ка |
||
|
|
беля и площадь его поперечного |
сечения. |
||||
Жесткость отрезка |
кабеля длиной |
/ при растяжении его на |
|||||
величину |
абсолютного удлинения |
А/ |
|
|
|||
|
|
|
|
|
i—n |
|
|
|
|
|
|
|
XI |
EiSi |
|
|
|
С : |
Л/ |
/ |
|
|
Погонная жесткость (жесткость единицы длины) кабеля
Робш}
С = •
Погонная жесткость некоторых кабелей, полученная при ис пытаниях образцов длиной 30 см, дана в табл. 17.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
17 |
Погонная жесткость |
кабелей связи, полученная |
|
|
||||||
при |
испытании |
коротких образцов |
(по данным МЭИ) |
|
|||||
|
Н а р у ж |
|
|
|
|
|
''общ |
||
|
Масса 1 км |
|
|
|
|
с — |
|
||
Тип кабеля |
|
ный |
''общ |
Е |
р |
в % |
х |
||
диаметр |
кабеля |
|
X Ю - 3 |
в |
|||||
|
go в кг/км |
в Н |
|
|
|
||||
|
d, |
в мм |
|
|
|
|
Н - м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
МКБ4Х 4X1,2 |
|
29,6 |
2100 |
7850 |
|
2,5 |
315 |
|
|
МКСБ4Х 4X1,2 . . . . |
27,4 |
1781 |
8230 |
|
|
2,0 |
412 |
|
|
МКСБ7Х 4X1,2 . . . . |
32,4 |
2372 |
7850 |
|
|
1,0 |
784 |
|
|
МКСГБ4Х4Х 1,2 . . . . |
24,4 |
1591 |
7850 |
|
|
3,0 |
262 |
|
|
МКПВБIX 4X1,2 |
• • • |
24,8 |
— |
2940 |
|
|
1,3 |
226 |
|
КМБ4Х 2,52/9,4 . . . . |
42,5 |
4657 |
8230 |
|
|
1,0 |
823 |
|
|
В технических условиях на изготовление и прокладку кабелей |
|||||||||
ограничивается |
величина их минимального |
радиуса |
изгиба ^ m l n : |
для большинства силовых кабелей и симметричных кабелей связи
^min = 15d1, |
для коаксиальных кабелей |
Rmin = (20-г-25) dx |
и для кабелей |
с алюминиевой оболочкой Rmln |
= ЗОе^. |
8* |
|
115 |