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

Ограничитель, изображенный на рис. 71, а, предотвращает сход с направляющего ролика кабеля, углы подхода которого изменяются в горизонтальной и вертикальной плоскостях, а также при выходе кабеля из ручья (желобчатой канавки) направ­ ляющего ролика. Ограничители, показанные на рис. 73, б, в, и д, предотвращают сход кабеля, вызванный только изменением его углов подхода к направляющему ролику.

ж)

Рис. 73. Ограничители хода кабеля на направляющих роликах

Для освобождения кабеля в ограничителях формы б, в и г между отогнутыми концами стоек /, 2 и роликом 3 предусматри­ вается зазор s, больший по величине, чем наружный диаметр d1 кабеля.

В случаях больших поперечных перемещений кабеля направ­ ляющий ролик выполняют скальчатой формы и снабжают огра­ ничителями хода кабеля в виде усов (рис. 73, д). Если кабель имеет небольшой наружный диаметр, то вместо поддерживающих направляющих роликов применяют ограничитель в форме спи­ рального проволочного витка (рис. 73, г). В подводных кабелепрокладчиках ограничитель выполнен в виде раструба (рис. 73, е).

120

Таблица 18

Кассеты кабелепрокладочных ножей

С осью шарнира Трубчатые в вертикальной

плоскости

1_

Многошарнир­

ные

С несколькими каналами в верти кальной плоскости

С параллельными каналами

Выход кабеля из ручья ролика может быть предотвращен двумя роликами-ограничителями, закрепленными на обойме (рис. 73, ок). Для освобождения кабеля обойму сдвигают вдоль радиальной прорези кулисы.

Основные формы кассет, по которым кабель проходит в грунт, показаны в табл. 18. Жестко соединенные с кабелепрокладочный ножом кассеты применяются для кабелей небольшого диаметра и позволяют уменьшить размеры ножа, так как стенки кассеты служат силовыми элементами последнего. Трубчатые кассеты создают плавные перегибы прокладываемого кабеля, однако, как правило, не допускают освобождения кабеля из кассеты в лю­ бой момент его прокладки.

В кассетах с прямоугольным каналом заднюю ее стенку (крышку) часто выполняют съемной, что дает возможность легко

121

мых с небольших барабанов. В случае прокладки кабеля с круп­ ных барабанов последние обычно вращают вручную \ создавая

Рис. 75. Расчетная схе­ ма тракта прохожде­ ния кабеля для опре­ деления его натяже­ ния:

провисание (слабину) кабеля перед направляющим роликом. Однако в этом случае также не исключено вращение барабана под действием натяжения кабеля.

1 На некоторых навесных кабелеукладчиках вращение барабану сообщает гидромотор, подачу рабочей жидкости в которой регулирует тракторист, управ­ ляющий кабелеукладчиком.

122

Особенно неблагоприятными в отношении возникновения по­ вышенного натяжения кабеля являются два случая: 1) раскрутка барабана за счет рывка кабеля при установившемся движении

Крутящий момент М, приложенный к барабану натяжением кабеля, равен сумме касательных сил инерции барабана, момента трения оси барабана в опорах и момента Мот, возникающего при отрыве разматываемого витка кабеля от находящихся на барабане

времени.

Натяжение кабеля на участке L 3 между барабаном и направ­ ляющим роликом

где R — радиус слоя кабеля, с которого происходит его размотка. Если пренебречь моментом касательных сил инерции направ­ ляющего ролика, то натяжение кабеля на участке L a между на­

правляющим роликом и кассетой можно найти по формуле

конструкции. Для кассеты, не имеющей роликов, направляющих ход кабеля, это натяжение можно найти по известной формуле Л. Эйлера, используемой для определения силы трения гибкой нити по цилиндру. Тогда

где /—коэффициент трения кабеля о заднюю стенку (крышку)

123

Это удлинение кабеля должно быть равно пути, пройденному кабелеукладчиком за время разгона кабельного барабана без величины отрезка кабеля, размотанного за это время с барабана, т. е.

Выражение (46) есть линейное неоднородное дифференциаль­ ное уравнение второго порядка с постоянными коэффициентами. Общее решение этого уравнения представляет собой сумму его частного решения и общего решения однородного уравнения вида

124

Характеристическое уравнение, соответствующее этому одно­ родному уравнению:

где А1 и Л2 — постоянные, задаваемые исходя из начальных условий. Угловая частота

Для нахождения частного решения неоднородного дифферен­ циального уравнения (46) необходимо задаться законом изме­ нения скорости поступательного движения кабелеукладчика.

В случае раскрутки барабана (v = const) при установившемся движении кабелеукладчика со скоростью v можно принять

Правая часть этого уравнения может быть представлена функ­ цией

Ф„ = At + В,

где А и В — некоторые постоянные. Заметив, что

~1Г ~ А и ~Wr - и>

подставим значения фн и ее второй производной в левую часть уравнения (48). Тогда

125

Приравнивая коэффициенты при однородных членах, содер­ жащих и не содержащих t, найдем

Таким образом, общее решение уравнения (48) Ф = А1 cos со^ + А2 sin ®t -\- At -\- В.

2) Дифференциальное уравнение динамики барабана с кабелем

^ + 10,9ф = 6,63 /— 0,098.

• Характеристическое уравнение и его корни

Р 2 + 1 0 , 9 = 0; р1л = ± i J/T09 = ± 3.3U.

Угловая частота

со = / 1 0 9 = 3,31.

3) Частное решение неоднородного дифференциального уравнения

Ф„ = At+ В.

Определяем

л = ^ = з Ж Г д Г = ° ' 6 1 1 ;

126

= 10 100//= 1030 кгс.

Натяжение кабеля на выходе из кассеты в случае трогания кабелеукладчика можно найти, если задаться ускорением е по­ ступательного движения кабелеукладчика. Для этого необхо­ димо решить уравнение

Решение этого уравнения будет характеризовать процесс разгона барабана во время трогания кабелеукладчика при ус­ ловии, что перед началом движения на тракте прохождения ка­ бель не провисает.

Анализ уравнений (48) и (49) с учетом рассмотренного примера показывает, что натяжение кабеля на выходе из кассеты воз­ растает при увеличении его жесткости, момента инерции барабана и сопротивлений его вращению, вызываемых трением в опорах

127

При безбарабанном способе размотки кабеля (см. рис. 69, ж и з) натяжение кабеля на выходе из кассеты может быть определено

кабеля

р-JMiL

где gx — погонная масса каоеля; g— ускорение силы тяжести;

/— расстояние, на котором входной участок кабеля под­ нимается над поверхностью грунта, отсчитываемое от

проходу кабеля в кассете (без роликов) натяжение кабеля на выходе из кассеты

Из формулы следует, что натяжение кабеля на выходе из кас­ сеты быстро возрастает с увеличением расстояния /, на котором входной участок кабеля поднимается над поверхностью грунта.

На некоторых кабелеукладчиках, прокладывающих тонкие кабели с малым разрывным усилием, направляющий ролик под-

128

вешивают на упругой подвеске (рис. 76), чтобы снизить-натяже­ ние кабеля на выходе из кассеты при раскрутке барабана. Обо­ значив натяжения кабеля на участках тракта через Рх, Р2 и Р3, выразим значения Рх и Р2 через Р3:

ный момент вращения барабана, можно вычислить максимальное натяжение кабеля на выходе его из кассеты по формуле (49). Получаемое при этом максимальное натяжение будет меньше, чем при жестко закрепленном направляющем ролике, поскольку подпружиненный направляющий ролик существенно снижает жесткость участка тракта кабеля между барабаном и кассетой.