Izpratne par stiepļu vilkšanas spēju

Stiepļu vilkšana ir viens no visrutālākajiem, bet fiziski grūtajiem uzdevumiem elektroinstalācijas un zemsprieguma iekārtās. Katra vilkšana – vai tas ir dienesta ieejas kabelis dzīvojamā mājā vai optisko šķiedru līniju komplekts datu centrā – ir saistīta ar vilkšanas iekārtu mehānisko integritāti. Slodze, kas definēta kā maksimālais spriedze vai svars, ar ko ierīce var tikt galā bez mehāniskas kļūmes, veido pamatu drošai un efektīvai kabeļu izvietošanai. Ja slodzes jauda ir nepareizi aprēķināta, sekas svārstās no dārgiem kabeļu bojājumiem līdz katastrofāliem iekārtu bojājumiem un nopietniem darba ņēmēju ievainojumiem. Salauzta vilkšanas virve zem sprieguma var pātaties ar nāvējošu spēku; neveiksmīga saķere var nosūtīt kabeļu gala asiņošanai caur caur caur šablonu. Šī rokasgrāmata nodrošina praktisku, soli pa solim izmantojamu metodi, lai aprēķinātu slodzes apjomu stiepļu vilkšanas sistēmās. Tā ir paredzēta gan iesācējiem, gan pieredzējušiem tehniķiem, nodrošinot rīkus, kas nepieciešami, lai informētu, kodus atbilstošu lēmumu pieņemšanai katrā darbā.

Kas ir slodzes jauda un kāpēc tā ir svarīga?

Slodze ir maksimālais spriegums, ko parasti mēra mārciņās (lbs) vai kilogramos (kg) – un ko droši var uzturēt stieples vilkšanas ierīce. Sistēma ietver vilkšanas virvi, vilkšanas saķeri (piemēram, grozu pinumu vai Kellemsa satveri), pašu vilkšanas ierīci un jebkuru papildu aparatūru, piemēram, grozāmos, važas vai velkot acis. Katrai sastāvdaļai ir ražotāja noteikta kategorija, un kopējo sistēmas jaudu regulē vājākais posms. Ignorējot šos vērtējumus, rodas trīs galvenie atteices režīmi:

  • Kabeļa bojājums: Pārmērīgs spriegojums stiepjas vadi, asaru izolācija, vai atdala kabeļu jaku. Optisko šķiedru kabeļu mikroizliekšanas zudumi var rasties pat pirms redzamu bojājumu parādīšanās.
  • Iekārtu atteice: Ropes snap, truļu rāmji saliekties, vinčas pārnesumu sloksnes, un satver slīdēšanu vai pārtraukumu. Bojāta pulleris var veikt dienas, lai labotu, aizkavējot visu projektu.
  • Drošības apdraudējums: Pēkšņi atbrīvojot uzkrāto enerģiju, var tikt ievainoti pātagas, krītošas ierīces vai nokrist no kāpnēm un sastatnēm.

Tādi regulatīvie dienesti kā Valsts Elektriskais kodekss (]NEC) un Darba drošības un veselības aizsardzības pārvalde (]OSHA) pilnvaro ievērot ražotāja noteiktās jaudas. Strukturētiem kabeļu pārvadājumiem TIA/EIA standarti nosaka maksimālo spriedzi un pareizas metodes, lai novērstu signālu degradāciju. OSHA standarts celtņiem un urbjiem ietver arī takelāžas praksi, kas attiecas uz nospriegotām vilkšanas sistēmām.

Galvenie faktori, kas ietekmē slodzes jaudas prasības

Pirms aprīkojuma izvēles, jums ir jānovērtē mainīgie, kas nosaka faktisko spriedzi, kas nepieciešama, lai pārvietotu kabeli pa tā ceļu. Overing jebkurš faktors var novest pie bīstami nepietiekami pull.

1. Kabeļa svars un būvniecība

Kabeļa svars uz vienu pēdu ir ļoti atšķirīgs. Vara vadi ir ievērojami smagāki par alumīniju; bruņu kabelis (AC vai MC) ir smagāks par nemetālisko (NM) apvalku. Vairāku vadu vadi sver vairāk nekā viena mērierīces atsevišķi vadi. Kabeļa diametrs ietekmē arī kontaktberzi pret vada sienām. Vairāku kabeļu vilkšana vienlaikus palielina kopējo svaru un palielina starpkabeļu berzi.

Piemērs: A 4/0 AWG vara THN kabelis sver aptuveni 0,633 mārciņas uz vienu pēdu. 1000 pēdu horizontālajā braucienā statiskais svars ir 633 mārciņas pirms apsvērt berzi. 500 kcmil vara kabelis sver aptuveni 1,45 mārciņas uz vienu pēdu, padarot 500 pēdu skriešanu sver 725 mārciņas. Optisko šķiedru kabeļiem svars ir daudz mazāks – aptuveni 0,1 lbs uz vienu pēdu 12-strand brīvā caurules kabelim – bet spriedzes robežas ir daudz stingrākas (parasti 200–400 lbs maksimālais izvilkums).

2. Palaist garums un Ķēdes Routing

Garāki braucieni palielina gan svaru, gan kumulatīvo berzi. Tomēr trajektorijas ģeometrijai ir vēl lielāka nozīme. Bends-90 grādu slaucīšana, vilkšanas kastes un nobīdes-dramatiski palielina vilkšanas spriedzi. Katrs 90 grādu līkums palielina taisnas skriešanas berzes ekvivalentu 15-20 pēdu garumā. Kopējā lieces berze ir eksponenciāla; vairāki līkumi ātri savelk nepieciešamo spriedzi.

Arī kondicionēšanas koeficients ietekmē berzi. NEC 9. nodaļas aizpildījuma tabulās norādīti maksimālie aizpildījuma procenti, lai nodrošinātu atbilstošu attīrīšanu un samazinātu sānu spiedienu. Stingrs pildījums (netālu 40%) palielina virsmas kontaktu un padara vilkšanu grūtāku. Pārpildīti cauruļvadi var pārsniegt kabeļu spraiguma robežas vidusplāksnī.

3. Velkot spriedzes aprēķināšana

Velkot spriedze ir kopējais spēks, kas nepieciešams, lai pārvietotu kabeli. Tas sastāv no:

  • Svars spraigums: Kabeļa svars reizināts ar berzes koeficientu (μ) starp kabeļu apvalku un kabeļu materiālam. Kopējas μ vērtības: eļļots PVC = 0,2–0,3, nelubricēts tērauda cauruļvads = 0,5–0,8, RLDPE interdukts = 0,25–0,4.
  • Bend spriedze: Spriedzes sapludina ap līkumiem pēc formulas T2 = T1 × e^(μθ), kur θ ir līkuma leņķis radiānos. 90° līkums (π/2 radiānos) ar μ=0,3 palielina spriedzi ar koeficientu aptuveni 1,6. Ar μ=0,5 koeficients kļūst par 2.2.
  • J-nospriegojums (vertikāli velkošie vilcēji): Vertikāliem vai slīpiem braucieniem gravitācija palielina vertikālā kabeļa sekcijas svaru tieši vilkšanas spriegojumam. Īstā vertikālā vilcējā spriegojums augšdaļā ir vienāds ar kabeļa svaru plus jebkuru berzi no apakšējiem posmiem.

Profesionālie tehniķi velkmju laikā izmanto dinamometru (sprieguma mērītāju), lai salīdzinātu faktisko spriegumu ar aprēķinātajām vērtībām. Šis reālā laika mērījums ir zelta standarts, lai noturētos drošās robežās.

4. Iekārtu specifikācijas un drošības markas

Katrai vilkšanas sastāvdaļai ir nominālā maksimālā darba slodze (MWL). Ražotāji norāda arī pārrāvuma izturību, kas parasti ir 3–5 reizes lielāka par MWL. Nevienā gadījumā neizmanto pārrāvuma izturību kā darba robežu. Standarta drošības rezerve 25–50% virs aprēķinātā sprieguma ir standarta prakse. Grūtiem vai nezināmiem vilcējiem — piemēram, tiem, kam ir vairākas nobīdes, cieši izliekumi vai nav piekļuves smērvielai — izmanto augstāko robežu (1,5× vai vairāk).

Parastais aprīkojums MWL diapazoni ietver:

  • Ar roku darbināmi trīši: 1500–3000 lbs
  • Ar akumulatoru darbināmi pulleri: 2000–6 000 lbs
  • Hidrauliskie pulleri: 6000–12 000 lbs
  • Pulsēšanas troses (polipropilēns, neilons vai tērauds): 2000–20 000+ lbs atkarībā no diametra un konstrukcijas
  • Kellemu satveršana (baseinu aust): 1000–8000 lbs, kas mainās pēc kabeļa diametra un saķeres veida
  • Šķērsi un važas: Tipiski 1000–12 000 lbs; vienmēr atbilst virves vai saķeres vērtējumam

Vienmēr pēc drošības rezerves piemērošanas izvēlieties aprīkojumu, kura MWL ir vienāda ar aprēķināto pieprasījumu vai lielāka par to.

Pakāpeniska slodzes aprēķināšana

Turpmāk minētā metode nodrošina konservatīvu minimālo iekārtu kravnesības novērtējumu Augsta riska vai ar kodu apzīmētu vilkšanas veidu gadījumā pārbauda ar faktisko sprieguma mērījumu, izmantojot dinamometru.

darbība: Aprēķināt kabeļa svaru

Iegūst troses svaru uz vienu pēdu no ražotāja datu lapas. Sareizina ar kopējo palaišanas garumu, ieskaitot jebkuras servisa cilpas vai galvas stelpu abos galos.

Formula: Kopējais kabeļa svars = svars uz vienu pēdu × braukšanas garums

Piemērs: 500 pēdu 500 kcmil vara kabelim pie 1,45 lbs/ft → 725 lbs statiskā svara. Trīs 4/0 AWG vara kabeļu komplektam (0,633 lbs/ft katrs): 3 × 0,633 × 500 = 949,5 lbs kopējā kabeļa svara.

2. darbība: Aprēķināt frakcijas pretestību taisnajām sekcijām

Berze ir atkarīga no materiāla, kabeļu apvalka un lubrikanta izmantošanas. Izvēlieties piemērotu berzes koeficientu (μ). Lielākajai daļai eļļoto velkmju PVH, izmantojiet μ = 0,3; eļļotam tēraudam μ = 0,4; nelubrikētam tēraudam μ = 0,6 līdz 0,8. Ja nav zināms, pieņemiet sliktāko gadījumu vai mēriet ar lenti.

Formula: Taisnā pull Spriegums = Kabeļa svars × μ

Piemērs (komplekts): 949,5 mārciņas × 0,3 = 284,9 lbs taisnā pull spriegojums.

3. darbība: Bends konts

Katrs līkums palielina ieejas spriegumu. Izmanto T2 = T1 × e^(μθ) kur θ ir līkuma leņķis radiānos (90° = 1,57 rad, 45° = 0,785 rad). Vairāku līkumu gadījumā reizina secīgi.

Piemērs: Ar vienu 90° līkumu pēc taisna posma, kas ved 284,9 lbs un μ=0,3: e^ (0,3×1.57) ≈ 1,60, tātad spriegojums pēc pirmā līkuma = 284,9 × 1,60 = 455.8 lbs. Ar otru 90° līkumu: 455.8 × 1,60 = 729,3 lbs. Ja līkumi ir dažādās plaknēs, tad uz katru līkumu attiecas tie paši aprēķini.

Piezīme: Ja līkumi ir cieši kopā (dažu pēdu robežās), spriedzes palielinājums var būt nedaudz zemāks kabeļu atslābuma dēļ, bet drošības nolūkos ieteicama konservatīva reizināšanas metode.

4. solis: Ievērojiet drošības rezervi

Sareizina galīgo aprēķināto vilkšanas spriegojumu ar 1,25 līdz 1,50, lai iegūtu nepieciešamo iekārtu minimālo jaudu. Izvēlieties visas sastāvdaļas, kas atbilst šai vērtībai vai pārsniedz to.

Piemērs: Aprēķinātais spriegums = 729,3 lbs. Ar 40% drošības rezervi: 729,3 × 1,4 = 1,021 lbs. Tāpēc būtu lietderīgi izmantot aprīkojumu, kura MWL ir vismaz 1100 lbs. A 1500 lb rokas pullers, 1500 lb virve un 1200 lb saķere.

5. solis: pārbaudīt pret komponentu vērtējumiem

Sistēma ir tikai tik spēcīga kā tās vājākā sastāvdaļa. Ja virve ir novērtēta 2000 lbs, bet Kellemsa satvēriens ir tikai 1000 lbs, sistēma ir ierobežota līdz 1000 lbs. Nodrošināt aprēķināto pieprasījumu (ar drošības rezervi) ir zem MWL katra gabala vilkšanas līnijā.

Izvēloties pareizo pulling aprīkojumu jūsu slodze

Kad esat aprēķinājis nepieciešamo jaudu, atbilst iekārtu veidiem, lai pull profilu.

Roņi

Polipropilēna troses ir vieglas un peldošas, bet ar zemāku nodiluma pretestību. Nilonas troses ir spēcīgākas un elastīgākas, bet stiept zem slodzes – tas var būt problemātiski precīzai vilkšanai. Tērauda troses ir ļoti spēcīgas, bet smagākas un mazāk elastīgas; tās izmanto visaugstākajiem nospriegošanas vilcējiem. Vienmēr izmantojiet virvi ar pietiekamu MWL un apsveriet līkumu rādiusu ap šķērēm vai trīšiem.

Gripas

Kellems grips (muša grozu pin) sadalīt spriedzi pa ilgu kabeļa garumu, samazinot sānu spiedienu. Tie ir pieejami izmēros, lai atbilstu kabeļu diametrus no 0,25 in līdz vairāk nekā 4 in. Vienmēr izvēlieties saķeri, kas ir nominālā kabeļu tipam (piem, nav indukcijas šķiedras, korozijas izturīgs āra). Daudzkanālu vilcējiem izmantot vilkšanas grozā vai daudzkanālu vilkšanas satvērienu, kas paredzēts, lai vienmērīgi izplatītu spēku, nešķērsojot kabeļus.

Velkoņi

Ar roku darbināmi trīši ir piemēroti vieglākām slodzēm (zem 3000 lbs) un īsceļiem. Ar akumulatoru darbināmi trīši nodrošina pastāvīgu spriedzes kontroli vidējai slodzēm. Hidrauliskie trīši nodrošina vislielāko spēku smagās rūpniecības vilcējiem un bieži ietver iebūvēto spriedzes ierobežošanu. Pārliecinieties, ka vilkšanas ierīces MWL atbilst vai pārsniedz sistēmas robežu.

Real-Pasaules apsvērumi

Izmanto smērvielas

Kabeļu vilkšanas smērvielas samazina berzes koeficientu par 30% līdz 60%, krasi samazinot nepieciešamo spriegumu. Ūdens bāzes smērvielas ir kopīgas PVC caurulei; gēla smērvielas strādā labāk tērauda vai stingru pildījumu. Vienmēr piemērot smērvielas saskaņā ar ražotāja norādījumiem-pārāk maz garām priekšrocības, pārāk daudz var radīt haoss vai izraisīt kabeli pielīmēt. Pārrēķina spriedzi pēc pievienojot smērvielu, izmantojot samazināts μ. Piemēram, samazinot μ no 0,5 līdz 0,2 var samazināt vilkšanas spriedzi vairāk nekā uz pusi.

Vertikālās un slīpās gaitas

Vertikālajos stāvokļos kabeļa svars pieliek tieši pie augšējās spriegojuma. 200 pēdu vertikālajam 4/0 kabeļa skriešanas solim (0,633 lbs/ft) tīra svara komponents ir 126,6 lbs. Pievienojiet to jebkurai berzei no apakšējiem horizontālajiem posmiem. No slīpiem skriešanas posmiem tikai kabeļa svaru vertikālajai komponentei palīdz izmantot vektoru matemātiku precīziem aprēķiniem.

Vienlaikus tiek vilkti vairāki kabeļi

Vairāku kabeļu savilkšana kopā palielina kopējo svaru un starpkabeļu berzi. Izmantojiet daudzkanālu vilkšanas satveri vai vilkšanas šūpuli, lai nodrošinātu kabeļu izlīdzināšanu un samazinātu sajūgu. Daži kodi (piemēram, NEC 392.22) ierobežo vairāku kabeļu kombinēto aizpildījumu līdz 40% no šķērsgriezuma. Ja tiek vilkti vairāki kabeļi, efektīvais berzes koeficients var palielināties, jo kabeļi nospiež viens pret otru. Parasti tiek izmantots 10–20% no aprēķinātā spriedzes intercei.

Temperatūras efekti

Aukstās temperatūras stīvas kabeļu jakas-PVC jakas kabeļi kļūst trausli un prasa lielāku spēku. Saldēšanas apstākļos, samazina pull garumus, pirms sasilda kabeli, ja iespējams, un izmanto smērvielas, kas paredzētas zemām temperatūrām. Augsta temperatūra var mīkstināt dažas smērvielas un palielināt berzi. Vienmēr pārbaudiet ražotāja ieteikumus darba temperatūras diapazonu.

Kopējā kļūda slodzes aprēķinos

  • Neuztverot vājāko posmu: Izmantojot lielas ietilpības vilkšanas ierīci ar mazizmēra virvi vai satveršanas ierīci. 6000 lb vilkšanas ierīce ir bezjēdzīga, ja saķere ir 800 lbs.
  • Izmantojot pārrāvuma izturību kā darba slodzi: Lūzuma spēks ir tikai katastrofālu bojājumu gadījumā. Vienmēr izmantojiet ražotāja noteikto MWL.
  • Novirzošā līkuma berze: Vienkāršs aprēķins tikai ar svaru var par zemu novērtēt spriegojumu ar koeficientu 2–4 vai vairāk braucieniem ar vairākiem līkumiem.
  • Overview cable spoles inerce: Lai sāktu izvilkšanu no stacionāra spoles, ir nepieciešams papildu spēks, lai pārvarētu statisko berzi un spoles momentānās “pārrāvuma” spēks var būt 2–3 reizes lielāks par līdzsvara spriegumu. Lēni, kontrolēti iedarbiniet un pakāpeniski palieliniet ātrumu.
  • Lai pārrēķinātu pēc izmaiņām: Ja jūs pievienojat lubrikantu, mainiet maģistrāles tipu vai pievienojiet līkumu, pārrēķiniet spriegumu. Velt, kas bija drošs bez smērvielas var būt pārprasme, bet viens, kas bija margināls var kļūt nedrošs, ja smērviela izžūst.
  • Neuzskaita sānu spiedienu: Pārmērīgs spriegojums ap līkumiem var salauzt kabeli pret vada sienu. Sānu sienas spiedienu aprēķina kā spriegumu, kas dalīts ar liekuma rādiusu. vara kabeļiem uztur sānu spiedienu zem 500 lbs/ft; šķiedrām – zem 300 lbs/ft.

Instrumenti velkmes nostiepuma mērīšanai

Jebkurai vilkšanai ar ievērojamu risku – augstu spriegojumu, gariem braucieniem, trausliem kabeļiem – izmanto dinamometru (sprieguma slodzes šūnu) starp vilkšanas virvi un kabeļu satvērienu. Šīs ierīces nodrošina reālā laika sprieguma datus un bieži vien tām ir maksimālā noturība. Daži modeļi integrējas ar vinčas vadības ierīcēm, lai automātiski apturētu vilkšanu, ja spriegums pārsniedz noteikto robežu. Daudzi profesionāli vilkšanas bloki tagad ietver iebūvētos sprieguma mērītājus, kas rāda spēku uz digitālās nolasīšanas.

Grainger piedāvā plašu sprieguma mērītāju un vilkšanas iekārtu izvēli, kas ir piemērota dažādām pielietom. Lai iegūtu dziļāku tehnisko informāciju, EC&M Magazine ceļvedis kabeļu vilkšanas aprēķiniem nodrošina uzlabotas formulas, tostarp sānu spiedienu un maksimālo vilkšanas garumu. Izmantojot dinamometru, tiek novērsts minējums un sniegti dati dokumentācijai un drošības atbilstībai.

Nozares standarti un noteikumi

Vairāki nozares standarti tieši informē par kravnesības aprēķiniem un iekārtu izvēli:

  • NEC 300. pants (Apgāšanās metodes) un 392. pants (Kabeļa takas): nosaka vispārējas prasības kabeļu instalācijām un spriegojuma robežu vilkšanai.
  • TIA/EIA-568: Norāda maksimālo vilkšanas spriegumu savītam pāra varš (25 lbs uz pāru) un optisko šķiedru kabeļiem (200–400 lbs atkarībā no konstrukcijas). Šo ierobežojumu pārsniegšana var pasliktināt veiktspēju.
  • OSHA 29 CFR 1926.251 (Atšķirība): Nepieciešama aprīkojuma izmantošana nominālās ietilpības robežās un tā pārbaude pirms katras lietošanas reizes. Tas attiecas uz virvēm, cilpām un aparatūru, ko izmanto vilkšanas sistēmās.
  • NECA/FOA 301: standarts optisko šķiedru kabeļu uzstādīšanai, ieskaitot pull testu un maksimālās spriedzes rekomendācijas.

Šo standartu piemērošanas iespēja palīdz nodrošināt gan drošību, gan drošību pārbaužu laikā. OSHA būvju drošības rokasgrāmata nodrošina papildu kontekstu takelāžas un vilkšanas drošībai.

Padomi stiepļu vilkšanai

  • Pirms katras vilkšanas jāpārbauda visas troses, rokturi, pulleri un aprīkojums, kas paredzēti nodilumam, korozijai vai bojājumiem.
  • Valkāt pareizu PPE: cimdi, lai pasargātu no griezumiem, drošības brilles no snap-back, un cietas cepures. Augstas izturības vilkšanai, stāvēt no uguns līnijas.
  • Nekad nepārsniedz MWL jebkuras sastāvdaļas. Ja iespējams, izmantojiet spriedzes ierobežotāju vai sajūgu uz spēka pievadiem.
  • Izveidot skaidru komunikāciju starp pull un barot galus. Izmantojiet rokas signālus, radio, vai iepriekš sakārtoti zvani. Apturiet pull nekavējoties, ja vizuālais kontakts ir zaudēts.
  • Velkot lūkās vai virs galvas, nodrošina, ka takelāžas punkti – piemēram, stara spailes, izkliedētāja stieņi vai porthole veltņi – ir kopējās slodzes nomināli. Izmantojiet tikai noslodzes mērītas važas un karabīnes; nekad neizmantojiet vadus vai bez reitinga aparatūru.
  • Vertikālā cēlāja vilkšanai, nostipriniet trosi apakšā, lai novērstu tā slīdēšanu atpakaļ, ja tiek atlaists spriegojums. Izmantojiet kabeļu pieturvietas vai separācijas skavas.
  • Ja velciet kļūst grūtāk nekā gaidīts, pārtraukt un izmeklēt. Nelietojiet brutālu spēku, jo tas norāda bloķēšanu, cieši saliekt, vai bojāta satvēriena.
  • Lai novērstu saķepināšanu, darba zonas jātur tīras un bez klupšanas riska. Kabeļi un virves uz grīdas ir jāorganizē.

Secinājums

Vadu vilkšanas aprīkojuma slodzes aprēķināšana nav tikai matemātisks uzdevums. Tas ir drošas, profesionālas kabeļu instalācijas pamats. Sistemātiski novērtējot kabeļa svaru, berzi, liekuma efektus un piemērojot stingras drošības rezerves, jūs varat izvēlēties aprīkojumu, kas droši darbosies bez kļūmes riska. Reālā laika mērīšana ar dinamometru palielina drošības līmeni, ko nevar nodrošināt tikai aprēķini. Katrs vilces ķēdes komponents ir jāievēro, un nav jāsaīsina izmaksas par neveiksmīgu vilkšanu vai ievainotu strādnieku. Ar pakāpenisku metodi un apsvērumiem šajā rokasgrāmatā jūs varat pietuvoties jebkuram kabelim, kas velk gan jūsu aprīkojumu, gan jūsu komandu. Atcerieties: mēriet divreiz, velciet vienu reizi un vienmēr ievērojiet robežas. Tālākai nolasīšanai, osu konstrukcijas drošības rokasgrāmata[ un NECA standarti piedāvā autoritatīvas atsauces. Plāns rūpīgi aprēķināms un droši velk.