cabluri

Click here to load reader

Post on 02-Feb-2016

276 views

Category:

Documents

2 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

Echipamente Mecanice Industriale

B.1. Cabluri din otel. Tipuri constructive. Clasificare.

Cablurile de oel sunt organe flexibile alctuite dintr-un ansamblu de srme i/sau toroane, grupate prin nfurare n jurul unei inimi de oel, ntr-unul sau mai multe straturi concentrice. Toronul (fig.1.1) sau cablul simplu, este constituit dintr-un mnunchi de srme rsucite n jurul unei inimi centrale, ntr-un singur strat sau n mai multe straturi concentrice. Srmele pot fi de acelai diametru sau de diametre diferite. De obicei, un strat este format din srme de acelai diametru.

Inima cablului reprezint partea central, metalic sau nemetalic a cablului, n jurul creia se nfoar srmele sau toroanele lui. Inima central poate fi vegetal, sintetic, mineral sau metalic.

Inima vegetal este confecionat din fibre dure naturale (sisal, manila) sau din fibre moi (cnep, bumbac, iut) i asigur o mare flexibilitate a cablului, o ungere din interior a acestuia, ntruct este impregnat iniial cu lubrifiant neutru i asigur o amortizare a ocurilor n funcionare.

Inima sintetic se confecioneaz din fibre sintetice (nylon, capron) sau textile sintetice (poliamid, polietilen, polipropilen) i ndeplinete aceleai funcii ca i inima vegetal.

Inima mineral se confecioneaz din fibre de azbest neimpregnate n unsori consistente i este frecvent ntlnit la cablurile care lucreaz n medii cu temperaturi nalte.

Inima metalic se confecioneaz din aceeai srm din care este confecionat i cablul, avnd forma unui toron de aceeai construcie cu cea a cablului. Se utilizeaz n cazul n care cablul este supus unor solicitri transversale mari i reduce flexibilitatea acestuia.

Operaia de nfurare n form de spire elicoidale a srmelor n toroane sau a toroanelor pe inima cablului, poart denumirea de cablare.

Fig.1.1.Seciunea transversal printr-un toron

a b c

Fig.1.2.Seciunea transversal prin cabluri simple

Din punct de vedere al modului de nfurare, n seciune transversal, cablurile pot fi: simple, duble i triple.

Cablul simplu este alctuit dintr-un singur toron nfurat n jurul unei inimi centrale. n funcie de construcia stratului exterior, cablurile simple pot fi: deschise, semideschise i nchise (fig.1.2).

Cablurile simple deschise au stratul exterior format numai din srme de seciune circular (fig.1.2.a).

Cablurile simple semideschise au stratul exterior format din srme profilate care alterneaz cu srmele de seciune circular, astfel nct mpreun formeaz o

suprafa cilindric care asigur o nchidere relativ a straturilor interioare (fig.1.2.b).

Cablurile nchise au stratul exterior format din srme profilate, dispuse n aa fel nct s formeze o suprafa cilindric ct mai neted, asigurnd n acest mod o

bun nchidere a straturilor interioare (fig.1.2.c).

Cablurile duble sunt alctuite din mai multe cabluri simple nfurate n jurul unei inimi centrale. Ele pot fi de construcie normal, flexibil i concentric (fig.1.3). Denumirea cablului rezult din faptul c n afar de srmele centrale ale toroanelor, toate celelalte srme componente sunt de dou ori nfurate n elice: odat n jurul axei toronului i a doua oar mpreun cu toronul n jurul cablului.

a) construcia normal b) construcie flexibil c) construcia concentric;

Fig.1.3 Cabluri compuse duble

Cablurile de construcie normal sunt cablurile obinute prin nfurarea unui singur strat de toroane pe o inim central. Toroanele pot fi construite din srm de oel de acelai diametru (fig.1.3.a) sau de diametre diferite (fig.1.4), iar inima poate fi vegetal, mineral sau metalic.

Cablurile de construcie normal cu toroane formate din srm de diametre diferite pot fi de construcie Seale, construcie Warington i construcie Filler.

La cablurile de construcie Seale (fig.1.4.a), fiecare toron este alctuit dintr-o srm central groas peste care se nfoar un strat sau dou straturi de srme groase care se aeaz n adnciturile dintre srmele subiri ale stratului precedent.

La cablurile de construcie Warington (fig.1.4.b), ntre srmele ultimului strat al fiecrui toron sunt intercalate srme de diametru mai mic.

La cablurile de construcie Filler (fig.1.4.c), srmele de diametru mai mic sunt intercalate ntre srmele cu diametru mai mare ale straturilor interioare ale toroanelor.

a) Construcie Seale b) Construcie Waringtonc) Construcie Filler

Fig.1.4.Cabluri compuse duble, de construcie normal, cu toroane din srme de diametre diferit

Cablurile triple sunt cabluri care se obin prin nfurarea mai multor cabluri duble n jurul unei inimi centrale i pot fi de construcie normal sau concentric (fig.1.5).

Fig.1.5.Cablu compus, construcie tripl

Srmele utilizate la confecionarea cablurilor de oel sunt realizate prin trefilare, din oel carbon de calitate, mrcile OLC 35, OLC 45, OLC 55 i OLC 60.

Acestea se execut fie cu suprafaa n stare neacoperit, mat, fie n stare acoperit n scopul proteciei mpotriva coroziunii, n una din variantele: zincat nainte de trefilare sau zincat tras (zt), zincat cu strat gros de zinc (G), zincat electrolitic (g) i stanat (S).

Din punct de vedere al sensului de nfurare al stratului exterior al cablului, (adic sensul de nfurare al srmelor i al toroanelor din acest strat exterior), se deosebesc dou sensuri de cablare:

a) cablare pe stnga, simbolizat cu litera s

b) cablare pe dreapta, simbolizat cu z.

a) cablare stnga; b) cablare dreapta

Fig.1.6.Sensuri de cablare Aceste simbolizri provin de la direcia n care sunt ndreptate spirele cablului cnd acesta este privit n poziia vertical (fig.1.6).

Toroanele pot avea, funcie de cerinele de exploatare, diferite moduri de nfurare n cablu i anume: S/z; Z/z; S/s; Z/s i Z/sz.

Notaiile au urmtoarele semnificaii: prima liter arat sensul de nfurare al toronului n cablu, iar cea de-a doua liter sensul de nfurare al srmei n toron.

Cablarea paralel este atunci cnd sensul de nfurare al toronului coincide cu sensul de nfurare al srmelor n toroane (fig.1.7.a,b).

Cablarea n cruce se obine atunci cnd sensul de nfurare al toroanelor este

invers sensului de cablare al srmelor din toroane (fig.1.7.c,d).

Cablarea mixt este atunci cnd toroanele au sensul de nfurare pe dreapta sau pe stnga, iar sensul de nfurare al srmelor din toroane este att pe stnga ct i pe dreapta, alternnd succesiv (fig.1.7.e).

a) cablare paralel dreapta (Z/) b) cablare paralel stnga (S/s)

c) cablare n cruce Z/s d) Cablare n cruce S/z

e) cablare mixt Z/sz i S/sz

Fig.1.7.Tipuri de cablri

Stabilirea relaiei pentru calculul tensiunii maxime din srmele cablului, reprezin o problem dificil din cauza complexitii strii de solicitare a acestuia.

Particularitile constructive i caracterul solicitrilor cablurilor n timpul exploatrii, determin apariia n cabluri a unor fenomene complexe, datorit crora tensiunea maxim din srmele cablului poate fi determinat analitic numai cu oarecare aproximaie.

B.2. Metode folosite in calculul cablurilor.

Reflect att problemele de rezisten ale cablurilor n exploatare ct i problemele referitoare la durata de serviciu a acestora. Se cunosc dou metode de calcul a cablurilor: o metod bazat pe rezistena admisibil a materialului srmelor din care este confecionat cablul i o metod bazat pe calcule de durabilitate a cablului n exploatare.

B.3. Calculul cablurilor din otel prin metoda rezistentelor admisibile.

Const n determinarea seciunii transversale a cablului innd seama de valoarea rezistenei admisibile a oelului din care este executat cablu. Metoda este propus de Reuleuax, corectat de Bach i ine seama att de solicitarea la ntindere, ct i de solicitarea la ncovoiere produs de nfurarea cablului pe organele de ghidare i acionare; aceste dou solicitri au valoare semnificativ n comparaie cu celelalte dou (rsucirea i presiunea de contact), care se neglijeaz n calcule.

Tensiunea normal de ntindere care apare n cablu se determin cu relaia:

(1.1)

n care:

S fora de traciune n ramura cea mai ncrcat a cablului, [N];

A aria seciunii transversale nete a cablului, [mm2];

Pentru determinarea tensiunii normale de ncovoiere, se consider cazul simplificat, cnd o singur srm cu diametru ( se nfoar peste o rol de deviere cu diametrul D (fig.1.8).

Fig.1.8 Schema de calcul a tensiunii normale de ncovoiere Lungimea fibrei exterioare a srmei este:

n care:

D diametrul rolei de

ghidare a cablului, [mm];

( - diametrul srmei [mm];

( - unghiul de nfurare,

[grade].

nainte de ncovoiere, aceast fibr a avut o lungime egal cu lungimea axei neutre a poriunii nfurate, adic:

Alungirea fibrei considerate este:

ntruct: , se consider i vom avea .

n baza legii lui Hooke, avem:

(1.2)

n care:

- modulul de elasticitate longitudinal al materialului srmei.

Aceast tensiune calculat se corecteaz cu un coeficient ( care ine seama de toate srmele din componena cablului. Dup Bach, acest coeficient se ia egal cu 3/8, astfel c formula de calcul (1.2) devine:

(1.3)

Tensiunea maxim din cablu este:

(1.4)

Din relaia (1.4) se deduce aria seciunii transversale necesar a cablului:

n care:

(r rezistena la traciune a materialului srmelor, [N/mm2];

c coeficient de siguran, [-];

- raportul dintre diametrul srmei din cablu i diametrul nominal al tamburului de sau al rolelor de nfurare, [-];

Se