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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

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

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

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 кг2 ,

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 —

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