книги из ГПНТБ / Хайзерук Е.М. Кабелеукладчики. Вопросы теории и расчета
.pdf§ 4. НАТЯЖЕНИЕ КАБЕЛЯ ПРИ ЕГО |
ПРОТЯГИВАНИИ |
ЗА КАБЕЛЕПРОКЛАДОЧНЫМ |
НОЖОМ |
Протягивание кабеля за кабелепрокладочным ножом приме няется при прокладке линий в стесненных местах (в поселках).
Рассмотрим условие равновесия участка кабеля, протягивае
мого по прямолинейному дну |
|
|
траншеи |
на подъем с углом |
i >2 |
наклона |
к горизонту ссп |
|
(рис. 77). |
|
|
Р и с / 7 7 . |
Схема |
сил, |
приложен |
|
Рис . 78 . |
Схема сил, приложенных |
к участку |
|||||||
н ы х ^ |
участку |
кабеля, |
протя |
|
кабеля |
при протягивании |
его на |
повороте |
||||||
гиваемому |
по |
траншее |
|
на |
|
|
|
|
|
трассы: |
|
|
||
|
|
подъем |
|
|
|
|
а |
— на криволинейном участке; б — на прямых |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
и |
криволинейном |
у ч а с т к а х |
|
Сумма проекций действующих на этот участок сил на направ |
||||||||||||||
ление, |
параллельное |
дну траншеи: |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
Л + 7 - + О к 5 1 п а п - Р м = 0. |
|
(54) |
||||||||
где |
Pt |
|
|
|
|
|||||||||
натяжение, |
создаваемое |
предыдущим |
участком ка |
|||||||||||
Pi+i |
беля; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
— натяжение, |
приложенное |
к кабелю в |
направлении |
|||||||||||
|
|
протягивания |
его по дну траншеи; |
|
|
|||||||||
|
Т — сила трения |
кабеля |
о дно траншеи; |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
Т |
= |
/гА< cos а п ; |
|
|
||||
|
GK — вес участка |
кабеля, |
|
|
|
|
|
|||||||
|
g — ускорение |
|
|
0К |
= |
ggiL; |
|
|
|
|||||
здесь |
силы |
тяжести; |
|
|
|
|||||||||
gt |
— масса |
единицы длины |
кабеля; |
|
|
|||||||||
|
L |
— длина |
участка |
кабеля. |
|
|
|
|
||||||
С учетом |
приведенных зависимостей и выражения (54) |
|||||||||||||
|
|
|
Л+1 = p i + |
ggiL |
( A i c o s ап ± sin а п ) . |
|
|
|||||||
В этой формуле знак плюс перед sin а п соответствует протя гиванию кабеля на подъем, а знак минус — под уклон.
Для участка трассы, имеющей кривизну в плане (рис. 78, а), натяжение Pt в конце участка i + 1 будет возрастать по закону увеличения натяжения гибкой нити, огибающей выпуклый кон-
130
тур, который можно принять в форме окружности. Тогда по фор муле Эйлера натяжение для криволинейного участка
|
|
= Л - е ^ п + ggJL |
(f„ cos а„ ± |
sin ап ), |
|
||
где р п |
— угол |
поворота |
трассы, |
на |
котором |
она имеет |
однознач |
|
ную |
кривизну; |
|
|
|
|
|
а п |
— угол |
наклона |
участка |
к |
горизонту. |
|
|
В связи с тем, что коэффициент |
с увеличением |
угла по |
|||||
ворота р п быстро возрастает, на практике стремятся протягивать кабель по прямолинейным трассам. В Англии кабель протягивают, например, на прямых участках длиной до 280 м.
Коэффициент трения кабеля о грунт зависит от материала наружного покрова, кабеля, вида грунта и его влажности. При
расчетах для кабелей |
с |
джутово-битумным, |
поливинилхлорид- |
ным и полиэтиленовым |
покрытиями можно принимать / п = 0,3-н- |
||
-f-0,8. |
|
|
|
Следует отметить, |
что |
натяжение кабеля |
при протягивании |
его строительной длины будет различным в зависимости от на правления протягивания. На рис. 76, б изображен горизонталь ный участок трассы, поворот которого расположен не на одинако вом расстоянии от концов участка. При прочих равных условиях
натяжение кабеля |
при протягивании его в направлении, указан |
ном сплошной стрелкой, |
|
Pi+2 |
= ggifu (L3 + L 3 ef "p n + L 2 + Li), |
будет большим, чем при протягивании кабеля в противоположном
направлении |
(по пунктирной стрелке) |
|
|
||
поскольку |
|
Pt-i = ggiMLi |
+ ^ie f n P " + Li |
+ |
U), |
член |
|
|
|
||
|
|
L 3 e f n p n > £ 1 е / п р п , |
|
|
|
так как L 3 |
>> Ьг. |
|
|
|
|
§ |
5. |
МЕХАНИЗМЫ |
ПОДАЧИ КАБЕЛЯ |
В |
КАССЕТУ |
С целью уменьшения натяжения кабеля при его прокладке кабелеукладчики оснащаются механизмами подачи кабеля. Для подачи кабеля в кассету применяется механизм, состоящий из тормозных роликов и ведущего шкива, охватываемого витком кабеля (рис. 79). Ведущий шкив приводится во вращение гидро мотором. Тормозные ролики сжимают кабель перед ведущим шкивом. Механизм устанавливается в тракте прохождения кабеля перед входом в кассету.
Натяжение кабеля на участке тракта между тормозными роли ками и ведущим шкивом
9* |
131 |
где 5 2 — н а т я ж е н и е ветви кабеля, направляемого в кассету кабелепрокладочного ножа;
М— крутящий момент, создаваемый на валу ведущего шкива гидромотором;
г — р а д и у с желоба шкива, охватываемого витком кабеля. Отсутствие буксования кабеля по желобу шкива будет иметь
место |
при |
|
|
S i - S , ^ - ? - . |
(55) |
По |
формуле Эйлера |
|
|
Si |
|
где f1 — коэффициент трения между оболочкой кабеля и веду щим шкивом;
а, — угол охвата ведущего шкива кабелем.
Подставив значение S, из последней формулы в формулу (55), получим
S B ( e / ' « . - 1 ) 3 3 * 4 - Преобразуем это неравенство к виду
М
Таким образом, если известен приводной момент на ведущем шкиве, радиус шкива, коэффициент трения кабеля по шкиву и угол охвата шкива кабелем, то можно найти минимальное значе ние натяжения S2 ветви кабеля,
направляемого в кассету. Если значение
S 2 < |
М |
ф ^ . - 1 ) ' |
то шкив станет пробуксовывать относительно витка охватываю щего его кабеля. В противном слу чае ведущий шкив будет тянуть кабель с барабана, подавая его в кассету. Такое свойство рассмат риваемого механизма делает его саморегулируемым. ,
Для получения минимального натяжения S2 , при котором ведущий шкив будет увлекать кабель, необходимо перед ведущим шкивом создать натяжение
132
где
|
^2 mln — ' |
Ai |
|
|
( e / « « « _ 1) |
|
|
Если |
кабелепрокладочный |
нож имеет кассету без |
роликов, |
то натяжение кабеля на выходе из кассеты |
|
||
где а — угол перегиба кабеля |
в кассете; |
|
|
/ — |
коэффициент трения оболочки кабеля о стенку |
кассеты. |
|
|
|
|
|
|
|
L_J |
|
Т |
1 1 |
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
1—1 |
-1Г* |
1—I |
|
|
|
|
|
|||
|
Рис. 80. Схема |
механизма |
|
подачи |
кабеля |
с парой ве |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
дущих |
роликов: |
|
|
|
|
|
|||||
|
/ |
н 5 — ролики с пневмошннаыи; |
2 — коническая шестерня; |
|
||||||||||||
|
3 |
— цепная |
передача; |
4 — гндромотор; |
Б — кабель; 7 — |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
реборда |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Рассмотрим пример расчета этого механизма. Пусть М = |
20 Н -м.; г = 0,25 м; |
||||||||||||||
f = |
f i = 0,2; |
а = —; |
а1 = |
2л. Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
1) Минимальное |
натяжение на входе |
в |
кассету |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
5,2 mi п |
|
|
20 |
|
|
|
=31,1 н. |
|
|
|
|||
|
|
|
0,25 (е0,2( |
-6,28 - О |
|
|
|
|||||||||
|
2) Минимальное |
натяжение |
ветви, |
создаваемое |
тормозными |
роликами: |
||||||||||
|
|
|
Simin = |
5 2 m l n e ' ' a ' |
= 3 2 е 0 ' 2 - 2 п |
= 111 Н. |
|
|
|
|||||||
|
3) Натяжение кабеля на выходе |
из кассеты, |
не имеющей |
направляющих |
||||||||||||
роликов, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р = 5 2 m , n e ' a |
= 32е |
2 |
=41, 8 Н. |
|
|
|
|||||||
|
Таким образом, |
обеспечивая |
на |
выходе |
тормозных |
роликов |
натяжение |
|||||||||
11,3 |
кгс, можно обеспечить |
прокладку |
|
кабеля |
с |
натяжением 4,27 кгс. |
||||||||||
|
4) Наибольшее натяжение, создаваемое в кабеле механизмом на участке |
|||||||||||||||
между тормозными |
роликами и |
барабаном, |
определяется |
по |
уравнению (40) |
|||||||||||
с учетом методики § 3 гл. V. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Другой механизм для подачи кабеля в кассету состоит из пары ведущих роликов с пневмошинами, зажимающих подавае мый кабель и приводимых во вращение гидромотором (рис. 80).
466 |
133 |
Усилие натяжения кабеля, создаваемое механизмом:
где Rp — расстояние от центра ролика до зажимаемого участка кабеля;
М — суммарный крутящий момент на валу роликов;
|
|
М = |
Мпм^ммы, |
здесь |
и / а — передаточные |
числа цепной и зубчатой кони |
|
|
ческой |
передач; |
|
чЧ и Лз — к - п - Д- |
Цепной |
передачи и двух зубчатых ко |
|
|
нических передач; |
||
|
г|ш — коэффициент, учитывающий потери на деформа |
||
|
цию шин. |
|
|
Сила |
трения, возникающая |
в зоне зажима кабеля, |
|
|
|
Т = |
/киА |
где /кш — коэффициент трения наружного покрова кабеля о про тектор шины ролика (для поливинилхлоридного на ружного покрова и резинового протектора / к ш = = 0,2-0,3);
N — усилие сжатия кабеля в зоне зажима;
# = * ш ( Я ш - - г - ) ;
здесь Яш — радиус шину ролика в недеформированном состоя
|
нии; |
|
|
|
|
|
А — расстояние между |
центрами роликов; |
|
|
|||
/еш |
— коэффициент пропорциональности, учитывающий |
за |
||||
|
висимость |
радиальной нагрузки на ролик |
от ее |
ра |
||
|
диальной деформации (указанная зависимость прямо |
|||||
|
пропорциональна или близка к ней). |
|
|
|||
Значения кш |
определяются |
экспериментально для |
применяе |
|||
мой конструкции |
шин. |
|
|
|
|
|
Необходимое условие для работы механизма без буксования |
||||||
роликов |
относительно |
кабеля |
|
|
|
|
|
Р^1,2Т |
или / , < 1 , 2 / к ш А ш ( / ? ш — |
|
|
||
Для согласования скорости подачи кабеля в кассету со ско ростью поступательного движения кабелеукладчика подача ра бочей жидкости в гидромотор должна изменяться пропорцио нально скорости движения кабелеукладчика.
134
Глава VI
Р А С Ч Е Т О С Н О В Н Ы Х У З Л О В
КА Б Е Л Е У К Л А Д Ч И К О В
§1. РАСЧЕТ НА ПРОЧНОСТЬ КАБЕЛЕПРОКЛАДОЧНОГО
НОЖА И ЭЛЕМЕНТОВ ЕГО КРЕПЛЕНИЯ
Расчет кабелепрокладочного ножа и других элементов кабеле укладчнка должен проводиться для двух его состояний: 1) при работе в нормальных условиях и 2) при действии случайных на
грузок в результате встречи с препятствиями. Расчет |
выполняется |
||||||||||
на статические и |
динамические |
нагрузки. |
|
|
|
|
|||||
Схема сил, действующих на кабелепрокладочный |
нож в наи |
||||||||||
более |
неблагоприятном |
случае |
нагружения, |
представлена |
на |
||||||
рис. 81. В |
нормальных |
условиях на |
кабелепрокладочный нож |
||||||||
действуют силы R |
x и R y |
, величины которых и координаты точки |
|||||||||
приложения могут быть определены по данным |
§ 3 гл. I I . |
|
|||||||||
Горизонтальная |
составляющая |
R x |
имеет наибольшее значе |
||||||||
ние при взаимодействии |
носка |
ножа с жесткой |
преградой. С уче |
||||||||
том динамики процесса соударения в |
приближенных |
расчетах |
|||||||||
можно |
принимать, |
что значение |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
Rxpac |
= |
|
|
|
|
|
|
где АД 1 Ш = |
1,5-4-2 — коэффициент |
динамичности; |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Rx = |
Рх |
max > |
|
|
|
|
|
здесь |
Р х т а |
у — максимальное |
тяговое |
усилие, |
прикладываемое |
||||||
|
|
к |
прицепной |
серьге |
кабелеукладчнка, |
равное |
|||||
|
|
наибольшему |
значению тягового |
усилия |
Р с ц |
||||||
|
|
сцепа тракторов. |
|
|
|
|
|
|
|||
Более точно коэффициент |
динамичности следует |
определять, |
|||||||||
задаваясь жесткостью конструкции кабелеукладчнка и преграды.
В отечественных |
кабелеукладчиках, |
предназначенных для |
||||
прокладки |
магистральных кабелей связи на глубину 1,2—1,3 м, |
|||||
принимают |
расчетное R x — 60 тс. |
|
|
|||
Вертикальная составляющая тягового сопротивления кабеле |
||||||
прокладочного ножа |
при нормальных условиях |
работы |
||||
|
|
|
R a = (0,Зн-0,4) R x . |
|
|
|
Коэффициент |
динамичности |
для R u берется |
£ д н Н = 1,4ч-1,8. |
|||
Наибольшие |
значения R y |
могут иметь |
место при опоре на |
|||
носок ножа всей конструкции кабелеукладчнка в момент заглуб ления ножа в грунт.
Боковая |
сила R z при нормальных условиях близка к |
нулю. |
Ее значения |
возрастают при: а) наезде одного ряда опорных |
колес |
135
на препятствие; б) взаимодействии ножа с препятствиями, рас положенными сбоку, под углом к направлению движения ножа; в) при резком повороте кабелеукладчика. Точных сведений о мак симальных значениях боковой силы Rz нет.
Из условия поперечной устойчивости кабелеукладчика можно найти наибольшее значение боковой силы Rz, при увеличе нии которого поперечная устойчивость кабелеукладчика нару шается:
|
|
|
г, |
_ |
0 , 5 5 (G K -\- Ry) |
|
|
|
|
|
|
* г |
~ |
~h~R |
' |
|
|
где В — ширина |
колеи |
прицепного |
кабелеукладчика; |
|
||||
GK — общий |
вес кабелеукладчика; |
|
|
|
||||
hR — глубина, на которой расположена точка приложения Ry |
||||||||
и |
Rz |
(в |
данном |
случае глубина хода |
носка |
ножа). |
||
Заменяя |
Ru |
= |
0,3RX, |
получим |
|
|
|
|
|
|
|
г, |
_ |
0,5 5 (G K +0,37? . T ) |
|
|
|
Коэффициент динамичности для Rz |
берется |
/ед и н = |
1,2ч-1,5 |
|||||
(для скорости движения до |
3 км/ч). |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
h/2 |
|
|
QA |
|
|
У |
|
0s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
В
0*1
fix h/2
S)
Рис. 81. Схема сил, действующих на кабелепрокладочный нож при горизонталь ном (а) и вертикальном (б) расположении пальцев крепления
При расположении пальцев крепления ножа в горизонталь ной плоскости, когда передний палец имеет более плотную по садку в отверстии ножа и хребтовой балки, чем задний, горизон тальная и вертикальная реакции в точках крепления А и В оп-
136
ределяются |
из уравнения |
проекции |
сил |
на |
горизонтальную |
ось |
||||||||||||
и уравнений |
моментов |
относительно |
точек |
А |
я |
В |
(рис. 81, а): |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
£ х |
= |
0; |
QA |
= |
RX; |
|
|
|
|
|
|
|
|
£ М В |
= |
0; |
Rxa±Ry(c |
|
+ |
b0)-QAb0 |
= |
0; |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
п |
|
Rxa + Ry(c + b0) . |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
Q |
a ~ |
|
|
к |
|
|
' |
|
|
|
|
|
|
|
|
£ М Л |
= |
0; |
Rxa |
+ |
|
|
Ryc-QBbo=0; |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
Rxa + |
Ruc |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
VB= |
|
г |
|
• |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
°o |
|
|
|
|
|
|
|
|
Если пальцы крепления ножа расположены |
по |
вертикали |
||||||||||||||||
(рис. 81, б), |
то |
|
|
|
|
|
|
QA = Ry\ |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Цу |
= |
0; |
|
|
|
|
|
||||
|
|
£ М В |
= |
|
0; |
^ ( a i |
+ |
6i) + |
^ i - Q > i |
= 0 ; |
|
|||||||
|
|
|
Q'A |
= |
RAa1±b^±RyCL. |
|
|
£ М Л = 0 ; |
|
|
|
|||||||
|
|
Rxai + |
|
|
- Q > 2 = 0; QB = ^ |
|
+ |
. |
|
|
||||||||
Горизонтальная |
сила |
вызывает изгиб ножа в вертикальной |
||||||||||||||||
плоскости х—у |
и создает |
перерезывающую |
силу Qx. |
Вертикаль |
||||||||||||||
ная сила Ry изгибает нож моментом: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
в |
схеме |
а |
|
|
|
|
М'г = Ry |
( - | - + |
с 0 ) ; |
|
|
|
|
|
||||
в |
схеме |
б |
|
|
|
|
|
Mz |
= RyCi |
|
|
|
|
|
|
|
||
и растягивает нож вдоль оси у. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Боковая |
сила |
Rz |
|
создает |
крутящий |
момент: |
|
|
|
|||||||||
в |
схеме |
а |
|
|
|
|
Мк = Rz |
(с„ + |
- ?г); |
|
|
|
|
|
||||
в |
схеме |
б |
|
|
|
|
|
Мк |
= |
RzcL |
|
|
|
|
|
|
||
и изгибает нож в поперечной плоскости у—z |
моментом (в схе |
|||||||||||||||||
мах а |
и б) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
max Мх |
= R2a и max Мх |
= |
Rza\. |
|
|
|
|||||||||
Воздействие сил Rx, |
Ry |
и Rz |
на нож |
может |
быть |
раздельным |
||||||||||||
или совместным. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Нормальное напряжение от изгибающих моментов, действую |
||||||||||||||||||
щих |
в плоскости |
х—у |
в сечении с моментом сопротивления |
Wz, |
||||||||||||||
удаленном на |
расстояние уг |
от носка |
ножа |
(рис, 81, а) |
|
|||||||||||||
Мг
137
Здесь изгибающий момент при совместном действии Rx и Ry
|
M2 |
= Rxy1 + |
M'z=:Rxx1-\-Rl/(±- |
+ |
coy |
В |
кабелепрокладочных ножах находят применение четыре |
||||
вида |
сечений: |
сплошное |
прямоугольное, |
полое |
прямоугольное |
толстостенное или тонкостенное и корытное. Геометрические ха рактеристики этих сечений указаны в табл. 19.
Действие на кабелепрокладочный нож сплошного сечения кру
тящего момента |
Мк |
= Му, изгибающих |
моментов |
Мх, |
Мг, |
|
поперечных сил |
Qx, Qz |
и продольной |
силы |
Sy = Ry |
изображено |
|
на эпюрах рис. 82, |
Сопоставляя |
эти |
эпюры для опасного |
|||
138
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 19 |
|
Геометрические характеристики |
плоских |
сечений |
|||||
|
|
кабелепрокладочных |
ножей |
|
||||
(плошадь |
F, осевые моменты инерции |
моменты |
сопротивления W, |
|||||
|
|
координата |
центра тяжести хс) |
|||||
X |
|
|
|
|
|
|
|
|
ж . |
|
|
F^blr, |
^ |
= 1 Г |
, |
^ = - 1 2 " , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
\ |
|
|
|
|
|
|
|
|
. \ |
|
|
|
|
|
|
|
|
угольник |
|
|
|
|
|
|
|
|
Прямо) |
|
|
|
|
|
|
|
|
* я |
|
|
v |
пи |
, , |
r |
|
BHs-bhs |
о : |
|
|
|
|||||
|
|
F = BH — bh-, JZ = |
— j 2 — ; |
|||||
- |
< |
|
||||||
, |
|
HB5 |
— hb3 |
|
|
BH3 — bh3 |
||
4»! |
|
|
|
m |
||||
|
x |
~ |
|
12 |
' |
w * - |
6H |
|
|
|
|
||||||
В ^ |
|
|
|
|
|
HBS |
- |
Л ft3 |
|
|
|
|
" x |
|
65 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Полый прямоу гольм к
6, |
V |
|
r |
|
F-bh1 |
||
|
|
r |
|
<; |
• г |
Jz= |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
• Со |
|
|
|
- »С |
г |
* 3 ( A + |
|
|
||
-С" , |
|
* |
|
Корытно е сечение
, |
о , |
, |
xc= |
bh\ |
+ |
2blh(2h1 |
+ ft) |
|||
+ |
2b1k; |
2 |
{ b h i + |
2 b i h ) |
|
J |
||||
bh31 |
+ 2blh3 |
+bh1[xe |
( |
|
, |
j |
v |
+ |
||
|
|
1 |
2 |
|
|
2 l |
|
|||
|
+ 2b1h(-j- |
+ h1 |
|
- x e ) " ; |
|
|
|
|||
|
|
|
fti)-*(6-26x)s. |
|
|
|
J z |
|||
|
|
12 |
|
' |
' |
|
Л + |
|
Лх— л-с ' |
|
( A + / ! ! ) & » - f t ( Ь - 2 6 г ) *
~66
pj_
^ = 2 6 ( 5 + / / ) ; /,= 6 f |
( |
д
Полый прямоугольник с одинаковой толщино и стенок
139