книги из ГПНТБ / Хайзерук Е.М. Кабелеукладчики. Вопросы теории и расчета

Глава V

ВОЗДЕЙСТВИЕ КАБЕЛЕУКЛАДЧИКА НА ПРОКЛАДЫВАЕМЫЙ КАБЕЛЬ

пара проводов (или группа из нескольких проводов) образует электрическую цепь, по которой передается электромагнитная энергия. Прокладываемыми кабелеукладчиками силовые кабели бывают одно-, двух-, трех- и четырехжильными с пропитанной бу­ мажной изоляцией.

Кабели связи по конструкции рабочей цепи разделяются на симметричные, коаксиальные и комбинированные. У симметричных кабелей оба провода (жилы) физической цепи (пары) являются однотипными, т. е. изготовлены из однородного материала, имеют одинаковые диаметр, тип изоляции и т. п. Основным элементом коаксиального кабеля является коаксиальная пара — гибкая металлическая трубка (внешний провод), внутри которой в центре находится излированный от нее проводник (внутренний провод).

.Комбинированные кабели имеют симметричные и коаксиальные рабочие цепи.

Токопроводящие провода или жилы симметричного кабеля изготовляются из медной отожженной проволоки или алюминие­ вых проволок, скрученных в жгут и покрытых изоляцией из пласт­ массы, резины или бумаги.' Жилы скручиваются в группы, а группы, скрученные вместе, образуют сердечник кабеля. Сердеч­ ник покрывается поясной изоляцией, состоящей из нескольких слоев кабельной бумаги или пластмассовой ленты, и заключается в оболочку, которая герметизирует сердечник. Оболочка выпол­ няется из свинца, алюминия, стали или пластмассы.

Для предохранения оболочки от механических повреждений поверх нее накладываются защитные покровы, которые могут со­ стоять из подушки, брони и наружного покрова. Подушка—слой из волокнистых материалов поверх оболочки под броней, на­ кладываемых в левом направлении. Она предохраняет оболочку кабеля от повреждения бронелентами или бронепроволоками и одновременно защищает ее от химической и электрохимической коррозии.

В кабелях, прокладываемых в земле со свинцовой, алюминие­ вой или неметаллической оболочкой, которые не подвергаются действию значительных усилий при прокладке, применяется броня в виде стальной ленты с наружным покровом, а в кабелях, под­ вергающихся значительным растягивающим усилиям •— в виде прямоугольной проволоки с наружным покровом. Кабели, про-

110

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,

барабанов регламентированы ГОСТом 5151=—71 (табл. 16, рис. 68).

111

Момент инерции У б а р деревянного барабана с кабелем, без учета крепежных элементов, равен сумме моментов инерции бо­

Момент инерции боковой щеки относительно оси вращения

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:

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

Момент инерции шейки барабана определяется как для пусто­ телого цилиндра:

' . - - w ( £ ) " + ( - ! w :

Момент инерции кабеля, намотанного на шейку барабана, за­ висит от полной длины L K намотанного кабеля, которая опреде­ ляется по формуле

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.

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 —

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

кабеля может быть построен по известным размерам его элементов с учетом их характеристик растяжения. При этом влиянием на­

проявляет свойства упругого тела, подчиняющегося закону Гука.

114

§ 2. ТРАКТ ПРОХОЖДЕНИЯ КАБЕЛЯ ПРИ ЕГО ПРОКЛАДКЕ

Воздействие кабелеукладчика на прокладываемый кабель зависит от схемы тракта его прохождения перед кабелепрокладочным рабочим органом и непосредственно в кассете этого рабочего органа. На рис. 69 представлены схемы трактов прохождения кабеля, получившие распространение при различных технологи­ ческих приемах строительства кабельных линий.

Схема тракта прохождения кабеля зависит от конструкции кабелеукладчика, способа размотки кабеля (барабанный или без­ барабанный) и места расположения барабана (контейнера) с ка­ белем.

Наибольшее распространение получили схемы, в которых ка­ бель разматывается с барабана, установленного непосредственно на кабелеукладчике (рис. 69, а и б). В этом случае кабель про­ ходит к кассете кабелепрокладочного рабочего органа через один или несколько направляющих роликов и подвергается изгибам в двух противоположных направлениях. Причем в кассете ка­ бель получает изгиб в направлении, противоположном направле­ нию изгиба его на барабане и на направляющем ролике. Такая форма тракта применяется при прокладке силовых и симметрич­ ных кабелей связи.

В схеме тракта на рис. 69, в барабан с кабелем установлен на прицепе (кабельном транспорте), буксируемом по трассе кабелеукладчиком. На направляющем ролике и в кассете кабель из­ гибается в одном направлении, совпадающем с направлением изгиба его на барабане. Этот тракт применяется при прокладке

разматывают по поверхности грунта вдоль трассы строящейся линии или параллельно ей. Во время движения кабелеукладчика кабель проходит в кассету через направляющие ролики, установ­ ленные на тракторе (рис. 69, г и д).

Кабелеукладчики с вибрационным рабочим органом, имеющие

рабочим органом в ряде случаев прокладывают строительные длины кабеля протягиванием его в грунте за рабочим органом (рис. 69, и). Такая прокладка кабеля уменьшает передачу вибра­ ции рабочего органа кабелю. В рассматриваемой схеме конец прокладываемого кабеля через зажимное приспособление, вы­ полненное в виде проволочного чулка, соединяется с нижней ча­ стью тыльной стороны рабочего органа. Однако за счет трения о дно и стенки траншеи кабель прокладывается с натяжением, зависящим от усилия трения, угла наклона и радиусов поворо­ тов трассы.

116

Получает распространение безбарабанный способ размотки кабеля из контейнера, в который кабель предварительно уклады­ вают упорядоченными витками (рис. 70). Схемы трактов прохож­ дения кабеля в кассете кабелепрокладочного органа при безба-

f

с барабана.

Кабельный барабан обычно устанавливается на оси, вращаю­ щейся в опорах. Конструкция оси (карандаша) деревянного кабель­ ного барабана изображена на рис. 71. Ось имеет трубу 1, пропу­ скаемую через осевые отверстия втулок в щеках барабана, и

117

муфты 2, фиксируемые на трубе установочными винтами 3, концы которых входят в радиальные отверстия, выполненные в стенке трубы. Муфты имеют подвесы 4 для соединения оси с крюками крана при погрузке (разгрузке) барабана на кабелеукладчик.

2 споа

Рис. 70. Схема укладки кабеля в контейнер для безбарабанной размотки:

1—111 — этапы укладки кабеля . Стрелками показано направление д в и ж е н и я контей ­ нера при размотке кабеля

Рис. 71. Ось кабельного барабана

Наряду с деревянными кабельными барабанами применяются и металлические (в США, Японии). Они имеют размеры, близкие

барабана с опорными роликами 1. Фиксация цапф оси на роликах обеспечивается откидным прижимом 2, стопорение которого про-

118

изводится пальцем 3. Опорные ролики упрощают установку барабана на опоры и создают меньший момент трения, чем под­ шипники скольжения.

Ка кабелеукладчиках, рассчитанных на работу с металличе­

На кабельных транспортерах (специальных прицепах для пере­ возки кабеля) наряду с креплением барабана на оси применяется также схема установки барабана на роликах, служащих опорами

Рис. 72. Роликовые опоры оси кабельного барабана

шекам барабана. Такое крепление барабана наиболее пригодно для кабельных транспортеров большой грузоподъемности. От барабана кабель проходит по направляющим роликам в кассету кабелеукладчика. Направляющие ролики, поддерживающие пря­ молинейный участок кабеля над кабелеукладчиком, имеют не­ большой диаметр и устанавливаются на осях с подшипниками скольжения или качения. Направляющие ролики, на которых ка­ бель получает перегиб на несколько десятков градусов, выпол­ няют увеличенного диаметра, с тем чтобы уменьшить деформацию кабеля. На некоторых кабелеукладчиках направляющий ролик, устанавливаемый на входе в кассету, выполнен в форме катка с пневмошиной.

Для предотвращения схода кабеля с направляющих роликов последние снабжают ограничителями хода кабеля, устанавливае­ мыми непосредственно у роликов (рис. 73).

119