Osnovna fizika napetosti i sile u povučenju žica

U ovom članku se proučava fizika napetosti i sile tijekom povučavanja žica, što inženjerima, električarima i projektnim menadžerima daje tehničku osnovu za poboljšanje sigurnosti, smanjenje otpada materijala i optimizaciju radnog protoka.

Napetnja je unutarnja osijska sila koja se razvija duž žica kada je podvrgnuta povlačenju. Ona jednako djeluje preko prejela konduktoru i elastično proteže materijal dok se ne doseže tačka povlačenja. Prelaziti tačku povlačenja uzrokuje trajno deformaciju; daljnje povećanje dovodi do vratnog i konačnog slomljenja.

U statičkom ili kvazitskom trakiranju žice gdje je ubrzanje zanemarivo, primjenjena snaga je jednaka skupu svih otpornih snaga. Newtonov prvi zakon kaže da objekt u miru ostaje u miru osim ako ga ne utječe neravnotežena sila. Stoga, privlačna sila mora premašiti kombinirani otpor od trčanja, gravitacijskih komponenti na padovima i otpor za pokretanje i održavanje pokreta. Nakon što se kreće, napetost u bilo kojoj točki duž žice je kumulativni rezultat tih otpornih snaga od kraja trčanja do te točke. Shvaćanje ovog osnovnog reda omogućuje praktičarima da predvidi gdje može rasti napetost, obično u skretnostima ili blizu kraja trčanja, i preduzmu preventivne mjere poput korištenja maziva ili povećanja broja tačaka.

Osnovni fizički načeli koji uređuju povlačenje žica

Newtonov drugi zakon i ubrzanje žica

Iako se povući žice obično izvode na niskim brzinama, primjenjuje se osnovni odnos FLT:0 F = m·a. Vlačenje mora prevazići i otporne terete i bilo kakvo ubrzanje mase žice. U praksi je ubrzanje malo, pa je dominantni termin otporna sila. Međutim, tijekom pokretanja od odmora, statičko trenje je veće od kinetičkog trčanja, što zahtijeva trenutačni vrhunac u trčanju. Ovaj vrhunac može biti značajan za dugog trčanja ili teških voditelja.

Stresi i ograničenja stresa

Napetost stvara stres , definiran kao sila po jedinici prečnika površine (σ = F/A). Svaki žica ima maksimalnu dopuštenu napetost u povučenju, često određenu kao postotak svoje krajnje čvrstoće u povučenju. Za bakrene voditelje, tipične napetosti u povučenju se kreću od 40% do 60% otpora, s nižim vrijednostima za aluminij zbog svoje manje ductility i veće osjetljivost na kretanje. Napetost, produženje po jedinici dužine, linearno se povećava s pritiskom u elastičnom području kako je opisano Hookeovim zakonima. Stalne štete se javljaju ako je elastična granica prekoračena, uzrokujući smanjenu aktivnost ili izolacijske pukotine.

Capstanov efekt: pojačanje napetosti na nagnjenjima

Kada žica prolazi oko savijanja, napetost na izlaznom stranom je veća od na prihađanoj strani. Ovaj eksponencijalni odnos daje Capstanova jednačina: T2 = T1 · e^(μ·θ), gdje je μ koeficijent trnjeve i θ je ukupni ugao zatvora u radijanima. Na primjer, 90° zatvara (π/2 radijan) s μ = 0,3 množi napetost oko 1,6.

Trigura i njezina uloga u otpornosti na povlačenje žica

Tvrdnja je glavna otporna sila tijekom povlačenja žice. Ona nastaje nakon kontakta između žicke žice i unutrašnje površine vodova. Tvrdnja sila F_f = μ · N, gdje N je normalna sila koja pritiska žicu na zid vodova. Normalna sila dolazi od težine žice zbog gravitacije i od bočnih sila kada je žica prisiljena protiv savijanja ili kompenzacije.

Koefficient vrijednosti trčenja

Koefficient μ ovisi o materijalima u kontaktu.

  • Uvod iz PVC-a s kablom sa PVC-kompresom: μ ≈ 0,40,6
  • Čelični vod s PVC jaknom: μ ≈ 0,350,55
  • Uvod iz aluminija s PVC jaknom: μ ≈ 0,30,5
  • Mjerni površini: μ može pasti na 0,050,15

Koristeći komercijalni lubrikant za povučivanje žica FLT:1 značajno smanjuje μ, smanjuje napetost i sprečava otkazivanje jakne. Izbor lubrikantova trebao bi se udružiti i sa materijalom za vodenje i kablovom jaknom kako bi se izbjeglo kemijsko razgradnja.

Učinak gravitacije na sklopne i vertikalne trke

Na nagnutim vodovima, komponenta težine žice paralelna na padinu dodaje ili oduzima od potrebne snage povlačenja. Za horizontalnu vožnju, težina doprinosi samo normalnoj sile. Za vertikalni ili nagnutni vožnju, sila povlačenja mora nadvladati mg·sin(θ) osim trčanja. U vertikalnom podnošenju, punja težina kabla visi od točke povlačenja, što može dodati stotine funti napetosti.

Uticaj okvira vodova i geometrije

U svakom zatvaranju fizička funkcija uključuje i trčanje i kapstanov efekat. Željez mora biti povučen kroz zakrivljen put gdje se pritiska na unutarnji zid zatvaranja. Normalna sila povećava s samom napetostom, stvarajući povratnu petljicu: viša napetost dovodi do višeg normalnog sila, što povećava trčanje, što dodatno povećava napetost.

Tlak na bočnoj zidu i radij nagibanja

S.W.P. je najveći pritisak na bočnoj zidnoj staklici. S.W.P. je najveći pritisak na bočnoj zidnoj staklici. S.W.P. je najveći, što je najveći u nizu.

Razmjerno skretanje i postavljanje kutije za povlačenje

Za sprečavanje pretjerane nagomilavanja napetosti, građevinski kodovi zahtijevaju puške ili puške točke nakon svakog kumulativnog 360 stupnjeva savijanja. U dugim vožnjama, međuvremeni puške točke omogućavaju da se napetost nastavi na nula na svakom polju.

Praktična napeta i izračunavanja sile

Za ravne horizontalne dijelove, napona doprinos od trčenja je T = μ · w · L, gdje w je težina po jedinici dužine žice i L je dužina. Za više provodnika, w je ukupna težina. Za vertikalne ili nagle dijelove, dodati w·L·sin(θ). Na zaklenu, pomnožite prihađenu naponu za e^(μ·θ) za izlazni napon.

Podatak je: "Trenjanje u pravcu je u pravcu, a u pravcu, u pravcu i u pravcu, u pravcu i u pravcu". U pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i u pravcu i pravcu u pravcu i pravcu u pravcu i pravcu i pravcu u pravcu i pravcu u pravcu i pravcu i pravcu u pravcu i pravcu u pravcu i pravcu i pravcu u pravcu i pravcu i pravcu u pravcu i pravcu i pravcu u pravcu i pravcu i pravcu i pravcu u

Za precizniju analizu, inženjeri koriste metode iz Priručnika za odabir i instalaciju kablova za napajanje (IEEE 576) ili softvera koji uzima u obzir čvrstost kabla, zaglavljanje u više-provodnika i dinamičke efekte tijekom ubrzanja.

U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 1.

Mekanološka oprema za povlačenje

Za velike voditelje, glop za povlačenje, poput tkiva u košari ili glop Kellemsa, distribuira snagu na dužu dužinu jakne, izbjegavajući tačku za punjenje koja bi mogla preći izolaciju. Grip se mora primijeniti malo iza glave za povlačenje žicka kako bi se spriječilo da oko zavuče cijeli teret.

Sistemi lubrikacije i odabir

Primjena pravog lubrikanta je važna kao i kontrola sila povlačenja. Za dugotrajne vožnje, automatski injektori lubrikanta na kraju hrane ili periodično rukovremeno primjenu smanjuju trkanje. Lubrikanti na bazi vode su česti, ali se mogu sušiti u vrućim uvjetima ili dugim povlačenjima, ostavljajući lepljivi ostatak. Lubrikanti na bazi silikona ili polimera traju duže, ali mogu utjecati na određene materijale kablovog kablova. Uvijek provjerite kompatibilnost: poliuretanne jakne mogu se otkucati kada su izložene nekim uljima, a neki lubrikanti mogu razoriti XLPE izolaciju tijekom vremena.

Tehnika i najbolje prakse povlačenja

Udržati stabilnu, sporu brzinu povlačenja, obično 5-10 ft/min za velike kable. Glazno ili brzo počinje stvoriti utjecajne sile koje stresiraju žič i mogu uzrokovati otkupljanje i štetu jakni. Koristite otkupljivo oko koje se okreće kako bi se spriječilo okretanje voditelja, što može stvoriti unutarnje napetosti i smanjiti fleksibilnost. Za višekonduktivne kable, držite spool za ispitivanje usklađen s voditeljskoj osom kako bi se izbjeglo savijanje u točki ulaza.

Razmatranja o sigurnosti i integritet žica

Sigurnost tijekom povučivanja žica uključuje i ljudske čimbenike i materijalne granice. Mechanicalne opasnosti uključuju prekidove lana pod napetostom, što stvara opasnost od bičeva koja može uzrokovati teške ozljede, kao i tip-over opreme i točke šipke na vinčovima i kapstane.

Iz materijalnog gledišta, premašavanje maksimalne povučljive napetosti žice može uzrokovati trajno produženje. 10% produženje može smanjiti površinu prekršca bakarnog voditelja za oko 10%, povećati otpornost i smanjiti kapacitet prenosa struje. To može dovesti do pretoprevanja na završetku i prijevremeno propadanje. Oštećenje izolacije od pritiska na bočnoj zidovi ili otkucaju može biti nevidljivo vanjski, ali može stvoriti slabe točke koje dovode do kratkih krugova mjeseci ili godina nakon instalacije. Uvijek se obratite na tabelu podataka proizvođača kabla za maksimalnu napetost i granične pritiske na bočnoj zidovi. Ove vrijednosti znatno razlikuju između vrsta kabla; na primjer, srednjovoltačne kable s deblim izolacijom imaju niže napetosti od granice nizovnih sila.

Nakon povučavanja, provjerite testove kontinuiteta i otpornosti na izolaciju pomoću meggera kako bi se provjerilo da se tijekom povučavanja nije dogodila šteta. Značajan pad otpornosti na izolaciju u odnosu na osnovnu liniju proizvođača ukazuje na moguće štete jakne. Dokumentizajte zapis o povučenju, uključujući maksimalne otiske napetosti, upotrebljeni mazivac i bilo kakve anomalije koje su uočene, kao dio procesa osiguranja kvalitete za instalaciju.

U skladu s člankom 1.

Fizička napetost i sila tijekom povučivanja žica direktno utječu na uspjeh projekta, troškove i sigurnost. Shvaćanjem trčenja, efekta kapstana, geometrije savijanja i mehaničkih granica voditelja, stručnjaci mogu planirati povučivanje koje minimiziraju rizik i maksimiziraju učinkovitost. Primjena ispravnih alata, lubrikantova i tehnika na temelju tih načela osigurava da žica stigne na svoju destinaciju nepoškodivana i spremna za okončanje. Za daljnje čitanje o praksama instalacije kabla, pogledajte NECT:0NECFLT:1, IEEE 576FLT:3 i industrijske priručnike od organizacija poput NECA i AICEable.