वायर पुलिंग के दौरान तनाव और बल के पीछे भौतिकी को समझना

वायर पुलिंग में तनाव और बल की कोर भौतिकी

वायर खींचने विद्युत निर्माण, औद्योगिक विनिर्माण और दूरसंचार बुनियादी ढांचे में एक महत्वपूर्ण कार्य है। हर बार एक कंडक्टर को नाली या केबल के माध्यम से खींचा जाता है, जो भूमिगत नलिका के माध्यम से थ्रेड किया जाता है, तनाव और बल के सिद्धांत यह निर्धारित करते हैं कि स्थापना सफल होती है या विफल हो जाती है। गरीब तकनीक के परिणामस्वरूप क्षतिग्रस्त तार, समझौता इन्सुलेशन या श्रमिकों को चोट होती है। यह लेख वायर खींचने के दौरान तनाव और बल के पीछे भौतिकी की जांच करता है, जिससे इंजीनियरों, इलेक्ट्रीशियन और प्रोजेक्ट मैनेजर सुरक्षा में सुधार करने, सामग्री अपशिष्ट को कम करने और वर्कफ़्लो को अनुकूलित करने के लिए तकनीकी नींव होती है।

Tension आंतरिक अक्षीय बल है जो एक तार के साथ विकसित होता है जब यह एक खींचने वाले भार के अधीन होता है। यह समान रूप से कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शन के पार काम करता है और उपज बिंदु तक सामग्री को लोचदार रूप से फैलता है। उपज बिंदु से बाहर स्थायी विरूपण का कारण बनता है; आगे बढ़ जाता है गर्दन और घटना ब्रेकेज। Force बाहरी प्रयास है जो एक खींचने वाली पकड़, चरखी या मैनुअल प्रयास के माध्यम से लागू होता है ताकि तार को नाली के माध्यम से स्थानांतरित किया जा सके। लागू बल, आंतरिक तनाव और ताकत के प्रतिरोध के बीच संबंध निर्धारित हो।

स्थिर या अर्ध-स्थिर तार खींचने में जहां त्वरण नगण्य है, नेट लागू बल सभी प्रतिरोधी बलों के योग के बराबर है। न्यूटन का पहला कानून बताता है कि बाकी पर एक वस्तु तब तक रहती है जब तक कि असंतुलित बल द्वारा कार्य नहीं किया जाता है। इसलिए, खींचने की शक्ति को ढलानों पर घर्षण, गुरुत्वाकर्षण घटकों से संयुक्त प्रतिरोध से अधिक होना चाहिए, और गति को शुरू करने और बनाए रखने के लिए प्रतिरोध को मोड़ना चाहिए। एक बार आगे बढ़ने के बाद, तार के साथ किसी भी बिंदु पर तनाव उस बिंदु पर इन प्रतिरोधों का संचयी परिणाम है। इस बेसलाइन को समझना चिकित्सकों को यह भविष्यवाणी करने की अनुमति देता है कि तनाव किस तरह बढ़ सकता है या खींचने वाले बिंदुओं को रोकने या खींचने के लिए।

मौलिक भौतिक सिद्धांत गोवर्निंग वायर पुलिंग

न्यूटन का दूसरा कानून और वायर त्वरण

हालांकि तार खींच आमतौर पर कम गति पर प्रदर्शन किया जाता है, बुनियादी संबंध F = m·a] लागू होता है। खींचने की शक्ति को प्रतिरोधक भार और तार द्रव्यमान के किसी भी त्वरण को दूर करना चाहिए। व्यवहार में, त्वरण छोटा है, इसलिए प्रमुख शब्द प्रतिरोधी बल है। हालांकि, बाकी के स्टार्टअप के दौरान, स्थिर घर्षण गतिशील घर्षण से अधिक है, जिसके लिए प्रारंभिक घर्षण को खींचने के लिए एक क्षणिक स्पाइक की आवश्यकता होती है। यह स्पाइक लंबे समय तक चलने या भारी कंडक्टर के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है। उदाहरण के लिए, 500 फुट का रन लगभग 1.6 फुट का वजन कम है।

तनाव और तनाव की सीमा

तनाव बनाता है तनाव , प्रति यूनिट क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र (P = F/A) के रूप में परिभाषित किया गया है। प्रत्येक तार में अधिकतम स्वीकार्य तन्यता तनाव होता है, अक्सर इसकी अंतिम तन्य शक्ति का प्रतिशत के रूप में निर्दिष्ट होता है। तांबे के कंडक्टर के लिए, विशिष्ट खींचने वाले तनाव 40% से 60% तक की दूरी पर है, जिसमें एल्यूमीनियम के लिए कम मूल्य के कारण इसकी कम लचीलापन और उच्च संवेदनशीलता के कारण क्रीप। तनाव, प्रति यूनिट लंबाई बढ़ाव, समानांतर में तनाव के साथ बढ़ जाती है जैसे कि हुक के कानून द्वारा वर्णित। स्थायी क्षति तब होती है जब लोचदार सीमा अधिक हो जाती है, जिससे तांबे के कंडक्टर में 10% की कमी हो सकती है।

कैपस्तान प्रभाव: बेंड पर तनाव बढ़ाव

जब एक तार एक मोड़ के आसपास गुजरता है, तो बाहर जाने वाले पक्ष पर तनाव आने वाले पक्ष की तुलना में अधिक होता है। यह एक्सोनेंशियल संबंध कैप्टन समीकरण द्वारा दिया जाता है: T2 = T1 · e^(μ·)), जहां μ घर्षण का गुणांक है और θ रेडियन में कुल मोड़ कोण है। उदाहरण के लिए, लगभग 1.6 तक μ = 0.3 गुणा तनाव के साथ 90 ° मोड़ (π/2 त्रिज्या) = 360 ° (N) = कुल मोड़ (N) = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 = 0 =

घर्षण और वायर खींचने प्रतिरोध में इसकी भूमिका

घर्षण एक तार खींचने के दौरान मुख्य प्रतिरोधक बल है। यह तार जैकेट और नाली की आंतरिक सतह के बीच संपर्क से उत्पन्न होता है। घर्षण बल F f = μ · N, जहां N नाली दीवार के खिलाफ तार को दबाकर सामान्य बल है। सामान्य बल गुरुत्वाकर्षण के कारण तार के वजन से आता है और पार्श्व बलों से जब तार को मोड़ या ऑफसेट के खिलाफ मजबूर किया जाता है। घर्षण का प्रभाव अधिक नहीं हो सकता; कई लंबे, सीधे क्षैतिज पुलों में, कुल प्रतिरोध के 80-90% के लिए घर्षण लेखा।

घर्षण मानों का गुणांक

गुणांक μ संपर्क में सामग्री पर निर्भर करता है। शुष्क स्थितियों के लिए विशिष्ट मानों में शामिल हैं:

• पीवीसी-jacketed केबल के साथ पीवीसी नाली: μ ≈ 0.4-0.6
• पीवीसी जैकेट के साथ स्टील नाली: μ ≈ 0.35-0.55
• पीवीसी जैकेट के साथ एल्यूमीनियम नाली: μ ≈ 0.3-0.5
• चिकनाई वाली सतहें: μ 0.05-0.15 तक गिर सकती हैं

का उपयोग करके, वाणिज्यिक तार खींचने वाले स्नेहक में काफी कमी आती है, तनाव को कम करने और जैकेट घर्षण को रोकने में कमी आती है। स्नेहक चयन को रासायनिक गिरावट से बचने के लिए दोनों नाली सामग्री और केबल जैकेट से मेल खाना चाहिए। उदाहरण के लिए, पेट्रोलियम आधारित स्नेहक कुछ रबर जैकेट में सूजन पैदा कर सकते हैं, जबकि पानी आधारित स्नेहक गर्म वातावरण में लुप्त हो सकते हैं, जिससे अवशेषों को लंबे समय तक खींचते हैं।

स्लोप्ड और वर्टिकल रन पर ग्रेविटी प्रभाव

इच्छुक नाली पर, ढलान के समानांतर तार के वजन का घटक आवश्यक खींचने बल से जोड़ देता है या घटा देता है। क्षैतिज रन के लिए, वजन केवल सामान्य बल में योगदान देता है। एक ऊर्ध्वाधर या ढलान वाले रन के लिए, खींचने वाले बल को घर्षण के अलावा मिलीग्राम · साइन (θ) को दूर करना चाहिए। एक ऊर्ध्वाधर राइजर में, केबल का पूरा भार खींचने वाले बिंदु से लटका होता है, जो तनाव के सैकड़ों पाउंड जोड़ सकता है। उदाहरण के लिए, लगभग 0.6 पौंड / फीट वजन वाले 4 / 0 कॉपर केबल के 100 फुट ऊर्ध्वाधर रन को गुरुत्वाकर्षण से तनाव के अतिरिक्त 60 पाउंड बनाता है। यह मध्यवर्ती समर्थन करता है या अक्सर बढ़ जाता है।

कंडिट बेंड्स और ज्यामिति का प्रभाव

नाली झुकता अतिरिक्त घर्षण संपर्क और बल पुनर्निर्देशन पेश करते हैं। प्रत्येक मोड़ पर भौतिकी में घर्षण और कैप्टन प्रभाव दोनों शामिल हैं। तार को एक घुमावदार पथ के माध्यम से खींचा जाना चाहिए जहां यह मोड़ की आंतरिक दीवार के खिलाफ प्रेस करता है। सामान्य बल तनाव के साथ बढ़ता है, एक फीडबैक लूप बनाता है: उच्च तनाव उच्च सामान्य बल की ओर जाता है, जो घर्षण को बढ़ाता है, जो आगे तनाव बढ़ाता है। यह आत्म-पुनर्धारण चक्र क्यों झुकता है, यह स्टाल के लिए या केबलों के लिए क्षतिग्रस्त होने के लिए सबसे आम स्थान है।

साइडवॉल दबाव और बेंड त्रिज्या

एक मोड़ पर तार पर sidewall दबाव (SWP) SWP = T / R द्वारा दिया जाता है, जहां T मोड़ पर तनाव है और R त्रिज्या मोड़ है। उच्च sidewall दबाव इन्सुलेशन को कुचल सकता है या कंडक्टर को विकृत कर सकता है। कई केबल निर्माताओं अधिकतम SWP निर्दिष्ट करते हैं, आम तौर पर 150-300 lbs प्रति इंच मोड़ त्रिज्या के आसपास। एक बड़ा मोड़ त्रिज्या का उपयोग SWP को कम करता है और उच्च खींचने वाले तनाव को नुकसान के बिना अनुमति देता है। मानक EMT नाली मोड़ में कई त्रिज्या मोटे तौर पर 4-6 गुना होता है, लेकिन क्षेत्र झुकना तंग हो सकता है। उदाहरण के लिए, एक 2-इंच EMT तनाव के लिए SWP त्रिज्या है जो कि 1 s spin को मोड़ने के लिए है।

एकाधिक बेंड और पुल बॉक्स प्लेसमेंट

अत्यधिक तनाव निर्माण को रोकने के लिए, बिल्डिंग कोड को प्रत्येक संचयी 360 डिग्री के बाद पुल बॉक्स या पुल पॉइंट की आवश्यकता होती है। लंबे समय तक, मध्यवर्ती खींचने वाले बिंदु प्रत्येक बॉक्स पर तनाव को शून्य करने की अनुमति देते हैं। बहु-झुकाव रन के लिए तनाव की गणना करने के लिए विधिवत योगदान की आवश्यकता होती है: दूर अंत से शुरू करें जहां तार स्पूल से बाहर आता है, और प्रत्येक मोड़ पर तनाव वृद्धि को जोड़ते हैं, जिसमें कैप्टन समीकरण का उपयोग किया जाता है, साथ ही मोड़ के बीच सीधे-धारा घर्षण भी होता है। एक आम दृष्टिकोण "सहनात्मक तनाव" विधि है जो पुल-प्लानर जैसे सॉफ्टवेयर में उपयोग की जाती है और आईई 399 (ब्राउन्ड बुक) में वर्णित होती है।

प्रैक्टिकल तनाव और बल गणना

एक सीधे क्षैतिज अनुभाग के लिए, घर्षण से तनाव का योगदान टी = μ · डब्ल्यू · एल है, जहां डब्ल्यू तार की प्रति यूनिट लंबाई है और एल लंबाई है। एकाधिक कंडक्टरों के लिए, डब्ल्यू कुल वजन है। ऊर्ध्वाधर या ढलान वाले वर्गों के लिए, डब्ल्यू · एल ·सिन (θ) जोड़ें। एक मोड़ पर, आउटगोइंग तनाव के लिए ई ^ (μ · ) द्वारा आने वाले तनाव को गुणा करते हैं। कुल खींचने वाली शक्ति आवश्यक सभी खंड योगदानों का योग है, जो दूर से शुरू होता है और खींचने के अंत की ओर काम करता है।

एक विस्तृत उदाहरण illustrates कैसे छोटे तनाव नाटकीय रूप से गुब्बारे: एक 150 फुट क्षैतिज रन 3/C # 10 तांबे केबल वजन 0.1 lb/ft स्टील नाली में μ = 0.4 के साथ वजन पर विचार करें। सीधे अनुभाग घर्षण तनाव T0 = 0.4 × 150 = 6 lbs है। अब दो 90° झुकना (A = π / 2 प्रत्येक) जोड़ते हैं। पहले मोड़ के साथ 6 पाउंड की वापसी, आउटगोइंग तनाव T1 = 6 × e^(0.4 × π / 2) = 6 × 1.87 = 11.2 lbs. दूसरे मोड़ के लिए, T2 = 11.2 × 1.87 2 1.7 पाउंड की गति से आगे की गति को बढ़ा देता है।

अधिक सटीक विश्लेषण के लिए, इंजीनियर्स ]]IEE गाइड फॉर सेलेक्टिंग एंड इंस्टालिंग पॉवर केबल्स (IEEE 576) या सॉफ्टवेयर जो केबल कठोरता के लिए खाते हैं, एकाधिक-कंडक्टर पुलों में जैमिंग, और त्वरण के दौरान गतिशील प्रभाव।

तनाव प्रबंधन के लिए उपकरण और तकनीक

मैकेनिकल पुलिंग उपकरण

विनचेस, कैप्टन hoists, और मछली टेप तार खींचने के लिए प्राथमिक उपकरण हैं। बड़े कंडक्टरों के लिए, एक पुल-इन पकड़ जैसे टोकरी बुनाई या Kellems पकड़ जैकेट की लंबी लंबाई पर बल वितरित करती है, बिंदु लोड करने से बचना जो इन्सुलेशन के माध्यम से कटौती कर सकती है। पकड़ को पूरी तरह से लोड करने के लिए खींचने वाली आंखों को रोकने के लिए तार के खींचने वाले सिर के पीछे थोड़ा लागू किया जाना चाहिए। चेतावनी]Tension मीटर या लोड कोशिकाएं वास्तविक समय तनाव प्रतिक्रिया प्रदान करती हैं, जिससे ऑपरेटर को सुरक्षित सीमा के भीतर रहने की अनुमति मिलती है।

स्नेहन प्रणाली और चयन

सही स्नेहक को लागू करना उतना महत्वपूर्ण है जितना कि खींच बल को नियंत्रित करना। लंबे समय तक चलने के लिए, फीड एंड या आवधिक मैनुअल एप्लिकेशन पर स्वचालित स्नेहक इंजेक्टर लगातार घर्षण को कम करते हैं। पानी आधारित स्नेहक आम हैं लेकिन गर्म परिस्थितियों या लंबे पुलों में सूख सकते हैं, जिससे चिपचिपा अवशेष निकल सकते हैं। सिलिकॉन आधारित या बहुलक स्नेहक लंबे समय तक चलते हैं लेकिन कुछ केबल जैकेट सामग्री को प्रभावित कर सकते हैं। हमेशा संगतता को सत्यापित करें: कुछ तेलों के संपर्क में आने पर पॉलीयूरेथेन जैकेट swell हो सकते हैं, और कुछ स्नेहक समय के साथ एक्सएलपीई इन्सुलेशन को कम कर सकते हैं। ANSI/NECA मानकों ] केबल चयन और सामग्री पर आधारित लंबाई के लिए दिशानिर्देश प्रदान करते हैं।

तकनीक और सर्वश्रेष्ठ अभ्यास खींचना

एक स्थिर, धीमी गति को बनाए रखने के लिए, आम तौर पर बड़े केबलों के लिए 5-10 फीट / मिनट। जेर्की या फास्ट प्रभाव बलों को शुरू करता है जो तार को तनाव देता है और जैकेट को फिसलने या क्षतिग्रस्त करने के लिए खींचने वाली पकड़ का कारण बन सकता है। एक पुलिंग आंख का प्रयोग करें जो कंडक्टर को मोड़ने से रोकने के लिए swivels को खिलाती है, जो आंतरिक तनाव पैदा कर सकती है और लचीलेपन को कम कर सकती है। बहुचालक केबलों के लिए, फीड स्पूल को प्रवेश बिंदु पर झुकने से बचने के लिए नाली अक्ष के साथ संरेखित रखें। जब झुकना, तो एक कार्यकर्ता घर्षण को कम करने और बाध्यकारी को रोकने के लिए मोड़ पर तार को खिलाती है।

सुरक्षा विचार और वायर अखंडता

तार खींचने के दौरान सुरक्षा में मानव कारक और भौतिक सीमा दोनों शामिल हैं। यांत्रिक खतरों में तनाव के तहत रस्सी ब्रेक शामिल हैं, जो एक व्हीएच खतरा पैदा करते हैं जो गंभीर चोट का कारण बन सकते हैं, साथ ही उपकरण टिप-ओवर और पंखों और कैप्टन पर अंक। उचित व्यक्तिगत सुरक्षात्मक उपकरण में घर्षण और कटौती के खिलाफ सुरक्षा के लिए दस्ताने शामिल हैं, यदि रस्सी या पकड़ विफल हो जाती है, तो उड़ान मलबे के खिलाफ आंख की सुरक्षा, और ओवरहेड खतरों वाले क्षेत्रों में कड़ी टोपी।

एक सामग्री स्टैंडपॉइंट से, तार के से अधिक अधिकतम तनाव स्थायी बढ़ाव पैदा कर सकता है। एक 10% बढ़ाव लगभग 10% तक तांबा कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को कम कर सकता है, जो मौजूदा-कैरीइंग क्षमता को बढ़ाता है। इससे समाप्ति और समय से पहले विफलता पर अति ताप हो सकता है। साइडवॉल दबाव या घर्षण से इन्सुलेशन क्षति बाहरी रूप से दिखाई नहीं दे सकती है लेकिन कमजोर बिंदुओं को बना सकती है जो शॉर्ट सर्किट महीने या साल के लिए स्थापना के बाद होती है। हमेशा अधिकतम तनाव और साइडवॉल दबाव सीमा के लिए केबल निर्माता की डेटा शीट को संदर्भित करता है। ये मान मोटे-लंबन के बीच में काफी भिन्न होते हैं।

खींचने के बाद, एक मेगर का उपयोग करके निरंतरता परीक्षण और इन्सुलेशन प्रतिरोध परीक्षण करें ताकि यह सत्यापित किया जा सके कि पुल के दौरान कोई नुकसान नहीं हुआ। निर्माता की बेसलाइन की तुलना में इन्सुलेशन प्रतिरोध में एक महत्वपूर्ण गिरावट संभावित जैकेट क्षति को इंगित करती है। खींचने वाले रिकॉर्ड को दस्तावेज़ दें, जिसमें अधिकतम तनाव रीडिंग, स्नेहक का इस्तेमाल किया जाता है, और किसी भी विसंगतियों को देखा जाता है, जो स्थापना के लिए गुणवत्ता आश्वासन प्रक्रिया के हिस्से के रूप में देखा जाता है।

निष्कर्ष

तार खींचने के दौरान तनाव और बल की भौतिकी परियोजना की सफलता, लागत और सुरक्षा को सीधे प्रभावित करती है। घर्षण को समझने के द्वारा, कैप्टन प्रभाव, ज्यामिति को मोड़ना, और कंडक्टर की यांत्रिक सीमा, पेशेवर जोखिम को कम करने और दक्षता को अधिकतम करने की योजना बना सकते हैं। इन सिद्धांतों पर आधारित सही उपकरण, स्नेहक और तकनीकों को लागू करना यह सुनिश्चित करता है कि तार अपने गंतव्य पर पहुंच जाए और समाप्ति के लिए तैयार हो जाए। केबल स्थापना प्रथाओं पर आगे पढ़ने के लिए, NEC]], IEEE 576 [FLT: 3]], और एनईसीए जैसे केबल इंजीनियर (A) के रूप में एसोसिएशन के रूप में एसोसिएशन के उद्योग हैंडबुक)]]]]]।