Основні фізики натягу та примусу в проточному протяжці

Дрітовий тяг є критичною операцією по електробудівлі, промисловому виробництві та телекомунікаційній інфраструктурі. Кожен раз провідник протягується через кондиту або кабель протягується через підземний канал, принципи натягу та сили визначають, чи вдасться установка або не вдається. Техніка пороги призводить до пошкодженого дроту, збуджена утеплення або травми працівників. У статті розглянуто фізику за натяжкою і силою під час протягування дроту, що дає інженерам, електроапаратам, а менеджерам проекту технічний фундамент для підвищення безпеки, зменшення матеріальних відходи, і оптимізації робочого процесу.

Tension - це внутрішня осьова сила, яка розвивається уздовж дроту, коли вона піддається натягуванню навантаження. Вона діє рівномірно через переріз провідника і розтягує матеріал пружно до досягнення точки виходу. Виключаючи точку виходу викликає постійне деформування; далі збільшує привід до зшивання і появного розриву. Force] - зовнішні зусилля, що застосовуються через витягування зчеплення, лебідка, або ручні зусилля, щоб перемістити дріт через кондиту. Зв'язки між застосованою силою, внутрішнім натягами, визначають результат.

У статичному або квазістатичного дроту, що витягується, де прискорення недбалий, сила наноситься дорівнює сумі всіх протипожежних сил. Перше право Ньютона говорить, що об'єкт у стані спокою залишається, якщо діяв на небалансовану силу. Тому сила тягової маси повинна перевищувати комбіновану стійкість від тертя, гравіраційні компоненти на схилах, а стійкість до згину і стійкого руху. Після переміщення натяг в будь-якій точці вздовж дроту є кумулятивним результатом цих опор від витягування кінця до цієї точки. Розуміння цієї базової лінії дозволяє практикувати, де напруга може спіймати, як правило, загинати або витягнуті заходи, як натягти, так і тягти, як тягти тягти тягти тяг, як тяг, так і тяг, так і тягувати тяг, як тяг, як тяг, так і тяг, як тяг, так і тягувати тягувати тяг, так і тяг, як тягувати тягувати тягувати

Основи управління тягами

Друге право Ньютона та прискорення дроту

Хоча дротові тяги зазвичай виконуються при низькій швидкості, базове співвідношення F = m·a]. Витяжна сила повинна подолати як резидивні навантаження, так і будь-який прискорення дротової маси. На практиці прискорення невелике, тому домінуючий термін є протипожежною силою. Однак при запуску з інших, статичний тертя вище, ніж кінетична тертя, що вимагає миттєвого протягування в тяговій силі. Цей щук може бути значним для довгих проходів або важких провідників. Наприклад, 500-фут МК, вагою приблизно 1,6 фунта / фрика вимагає перетягування 20 секунд, що може перевищення фрика може перевиміряти фрика

Стрес і обмеження навантаження

Натяг створює стрес, визначений як сила на одиницю поперечно-секційний район (σ = F / A). Кожен дріт має максимальну допустиму напружену напругу, часто вказаний як відсоток його кінцевої міцності розриву. Для мідних провідників типовий діапазон натягів від 40% до 60% розриву, з меншими значеннями для алюмінію через його нижній протоки і більш високу схильність до creep. Напружність, подовження на одиницю довжини, збільшує лінійно з напругою в пружній області, як описано законом Гаке. Постійне пошкодження відбувається, якщо еластичний ліміт може перевищений, 10%

Капстан ефект: посилення напруженості на бродах

Коли дріт проходить навколо вигину, напруга на виходній стороні більше, ніж на вхідній стороні. Цей експоненціальний зв'язок дається рівнянням капстану: T2 = T1 · e^(μ··год), де μ є коефіцієнтом тертя і ¢ є загальним кутом вигину в редисках. Наприклад, 90° вигину (π/2 радианів) з мк = 0,3 багатошарові натяг приблизно 1.6. Кілька вигинів з'єднання цей ефект різко. Запуск з трьох 90° вигинів і коефіцієнта тертя буде бачити загальний багатоприп'ятель e^(0.3 × 3π / 2) ≈ [1F [1F]

Фрикція та його роль у відтягування дроту

Фрикція є основною протипожежною силою під час протягування дроту. Вона виникає від контакту між дротяною курткою і внутрішньої поверхнею кондиту. Фрикційна сила F f = μ · N, де N є нормальною силою, що натискає дріт проти стінки опалювального. Нормальна сила походить від маси дроту через тяжіння і від бічних сил, коли дріт примусово проти вигинів або отворів. Вплив тертя не може бути перестареним; в багато довгих, прямі горизонтальні відтяжки, тертя облікові записи на 80-90% загальної опори.

Коефіцієнти фракційних цінностей

Коефіцієнт μ залежить від матеріалів, які контактують. Типові значення для сухих умов включають:

  • ПВХ-кондиту з ПВХ-джектом: μ ≈ 0,4–0.6
  • Сталь кондиту з ПВХ куртки: μ ≈ 0.35–0.55
  • Алюмінієвий кондит з ПВХ курткою: μ ≈ 0.3–0.5
  • Змащені поверхні: μ може знизитися до 0,05-0,15

Використання commercial дроту, що витягують мастильний матеріал зменшує мкм значно, знижує натяг і запобігає стирання куртки. Змащувальний вибір повинен відповідати як матеріал кондиту і кабельний жилет, щоб уникнути хімічного деградації. Наприклад, мастильні матеріали на основі нафти можуть викликати набряки в певних гумових куртках, при цьому мастила на водних основі може випаруватися в гарячих середовищах, залишаючи залишки, що збільшує тертя на довгих смужках.

Ефекти гравітації на недбалих і вертикальних забігах

На нахилених конденсах компонент ваги дроту паралельно до схилу додає або віднімає від необхідної сили натягання. Для горизонтального ходу вага сприяє тільки нормальній силі. Для вертикального або схилового ходу зусилля слід подолати мг ·син (і) крім тертя. У вертикальному підйомнику повна вага кабелю висить від точки витягування, що може додати сотні фунтів напруги. Наприклад, 100-фут вертикальний пробіг 4 / 0 мідного кабелю вагою близько 0,6 фунт / фт створює додаткові 60 фунтів напруги від ваги окремо. Саме тому проміжні опори або тяги часто необхідні затирання.

Вплив кондиту та геометрії

Кондит вигини вводять додатковий тертяльний контакт і силовий переадресація. Фізика на кожному вигині передбачається як тертя, так і ефект капстану. Дріт необхідно протягнути через вигнутий шлях, де він натискає на внутрішню стіну вигину. Нормальна сила збільшує натяг, створюючи зворотну петлю: вища напруга призводить до більш високої нормальної сили, що збільшує тертя, яка підвищує натяг. Цей самореанімаційний цикл полягає в тому, що вигини є найбільш поширеним розташуванням для тягів, щоб застигнути або для кабелів, щоб стати пошкодженими.

Напір для боковини та бенді Радіус

Напір боковини (SWP) на дріт при вигині дається SWP = T / R, де T є натяг на вигин і R є радіусом вигину. Високий тиск боковини може подрібнити утеплювач або деформувати провідник. Багато виробників кабелів вказують на максимальну SWP, як правило, близько 150-300 фунтів на дюйм радіусу вигину. Використання більшого радіуса вигину зменшує SWP і дозволяє більш витягувати натяг без пошкоджень. Стандартний EMT згини має радіус грубо 4-6 разів діаметром кондиту, але великі вигини можуть бути більш щільно. Наприклад, 2-дюймовий ElbP має стандартний радіус тримачів довжиною близько 150

Кілька Bends і Pull Box Placement

Щоб запобігти надмірному натяжності, будівельні коди вимагають витяжки ящиків або витяжок після кожного кумулятивного 360 градусів вигинів. У довгих проходах проміжні точки витягування дозволяють натягувати на нульову при кожній коробці. Розрахунок натягу для багатоступінчастого ходу вимагає затягування внесків методично: починаючи від далекого кінця, де дріт виходить на шпильку, і додають натяжні припуски на кожен згин за допомогою рівняння капстана, плюс прямо-секційний тертя між вигинами. Загальний підхід - метод «кумулятивного натягу», що використовується в програмному забезпеченні, як Pull-Planner і описаний в IEEE 399 (коричневий .

Практичні розрахунки напруженості та примусу

Для прямої горизонтальної ділянки внесок напруги від тертя - це T = μ · L, де w - вага за одиницю довжини дроту і L - довжина. Для декількох провідників, w - загальна вага. Для вертикальних або схилових секцій додайте w·L·sin(¢). На згину, помножте вхідний натяг по e^(μ·) для зовнішнього натягу. Загальна сила витягування вимагає - сума всіх вкладів сегмента, починаючи від далекого кінця і працювати в напрямку до витягування кінця.

Детальний приклад ілюструє, як невелика натяжна повітряна куля різко: Розглянемо 150 футів горизонтальний пробіг 3 / C #10 мідного кабелю вагою 0,1 фунт / фт у сталевому кондиці з м'язом = 0,4. Пряма секція тертя натяжність T0 = 0,4 × 0,1 × 150 = 6 фунтів. Тепер додайте два 90 ° вигини (см = π/2 кожен). Для першого згину з вхідним натягом 6 фунтів, зовнішній натяг T1 = 6 × ^(0.4 × π / 2) = 6 × 1.87 = 11.2 фунтів. Для другого згину 0.8 T2 = 11.7 × 11.2 × 20

Для більш точного аналізу, інженери використовують методи з керівництво IEEE для вибору та встановлення електричних кабелів (IEEE 576) або програмного забезпечення, яке облікове записи для жорсткості кабелю, загартування в декількох провідниках, і динамічних ефектів при прискорення.

Інструменти та методи управління натяжністю

Механічне тягове обладнання

Вінчі, капстанські підйомники, і риба стрічками є основними інструментами для протягування дроту. Для великих провідників, pull-in grip, такі як кошик плетіння або Kellems grip розподіляє силу над більш тривалістю куртки, уникаючи точкового завантаження, що може зрізатися через утеплювач. Гріп повинен бути застосований злегка затягуванням дроту, щоб запобігти витягування очей від навантаження на весь пристрій. Тягові лічильники або навантажувальні клітини забезпечують в режимі реального часу зворотний зв'язок, що дозволяє операторукати тільки в усіх куточках.

Системи змащення та вибір

Застосування правого мастила є важливою, оскільки контрольна сила витягування. Для довгих проходжень автоматичні мастильні форсунки на кінці корму або періодичне ручне застосування знижують тертя безперервно. Водно-на основі мастила є загальним, але може висихати в гарячих умовах або довгому витяжці, залишаючи липкий залишок. Силіконові або полімерні мастила довше, але можуть впливати на певні кабельні матеріали. Завжди перевірте сумісність: поліуретанові куртки можуть пробухати при підході деяких масел, а деякі мастила можуть деградувати ізоляції XLPE протягом часу.

Методика та кращі практики

Підтримуючи стабільну, повільну швидкість натяг, як правило, 5-10 футів / хв для великих кабелів. Жерки або швидко починають створювати ударні сили, які напружують дріт і можуть викликати зчеплення зчеплення, щоб ковзати або пошкодити куртку. Використовуйте тягучий очей, який гальмує, щоб запобігти скручування провідників, які можуть створювати внутрішні напруження і зменшити гнучкість. Для багатопровідних кабелів тримати піддон, вирівняний з віссю кондиту, щоб уникнути вигину в місці входу. При натягуванні навколо вигинів, мати робоче джерело живлення на вигин, щоб зменшити тертя і запобігти зв'язанню. Це особливо важливо для затя, де кінцевий струмінь

Зваження безпеки та цілісність дроту

Безпека під час протягування дроту включає в себе як людські фактори, так і матеріальні межі. Механічні небезпеки] включають мотузкові розриви під натяжку, які створюють збиту небезпеку, яка може викликати сильні травми, а також обладнання наконечники і щіпки на лебідках і капстанах. Правильне особисте захисне обладнання включає рукавички для захисту від стирання і різів, захист очей від літаючих сміття, якщо мотузка або болгарка не зникає, і жорсткі капелюхи в районах з накладними небезпеками.

З точки зору матеріалу, що перевищує провід максимум натягує натяг] може викликати постійне подовження. 10% подовження може зменшити перерізний стан міді приблизно 10%, збільшення стійкості і зменшення струму до транспортування. Це може призвести до перегріву при розірванні і передчасної недостатності. Усунення пошкодження від бокового тиску або стирання може бути не видно зовнішньо, але може створювати слабкі точки, які призводять до скорочення часу проводів або років після установки. Завжди відноситься до кабелю виробника, який має максимальний натяг і обмеження тиску на бічні стінові. Ці значення мають значення, ніж усередні типи кабелю, ніж у низьких струмінь.

Після витягування, виконання випробувань безперервності та інульсолідості тестів за допомогою меґгера для перевірки, що не відбулося пошкодження під час натягу. Значна краплина в захисній стійкості порівняно з базовою схемою виробника вказує на можливі пошкодження куртки. Документація запису, включаючи максимальні читання напруги, мастило, використовувані, і будь-які аномалії, що спостерігаються, в складі процесу забезпечення якості для установки.

Висновок

Фізика напруги і сили під час протягування дроту безпосередньо впливає на успіх проекту, вартість та безпеку. З розумінням тертя, ефект капстану, геометрія вигину, а також механічні обмеження провідників, фахівці можуть планувати смокти, які мінімують ризик і максимальну ефективність. Застосування правильних інструментів, мастильних матеріалів і методів на основі цих принципів забезпечує, що дріт прибуває в його призначення непошкоджений і готовий до припинення. Для подальшого читання на практиці монтажу кабелів, зверніться до NEC], IEEE 576, і галузеві посібники з таких організацій, як NEAulate