Kablo çekme yüklerini güzergâhı bölüm bölüm ele alarak tahmin edin: düz hat direncini ekleyin, desteksiz yükseltilerin ağırlığını hesaba katın, ardından bükümdeki çekme kuvvetini ve yan duvar yükünü hesaplayın. Makaradan başlarım ve çekme yönünü izlerim. Bir bölümden çıkan çekme kuvveti sonraki bölümün başlangıç kuvveti olur; bu nedenle düz hatların ve bükümlerin sırası önemlidir.
Hesaplanan kuvveti kablonun, çekme bağlantı elemanının ve desteklerin kapasitesiyle karşılaştırırım. Örneklerde varsayımlar açıkça belirtilmiştir; gerçek bir montajda kablo ve ekipman için geçerli sınırları hesaplanan yüklerin yanına yazın.
Temel çıkarımlar
- Yatay kayma hesabı ek sürtünmeyi verir; gelen çekme kuvvetini ayrıca hesaba katın.
- kg cinsinden kütleyi yerçekimi ivmesini kullanarak N cinsinden kuvvete bir kez dönüştürün.
- Her bükümde yerel çıkış kuvveti ve uygun yarıçapla yan duvar yükünü kontrol edin.
- Gerçek temas koşulunu temsil eden kayma, makara veya kanal modelini kullanın.
- Rakor bağlantısını tamamlamadan önce asılı ağırlığı ve güzergâhın diğer yüklerini, bu yükleri taşıyacak şekilde tasarlanmış desteklere aktarın.
Bir güzergâh bölümü; yönü, destek koşulu ve hesaplama modeli tanımlanmış kablo uzunluğudur. Makarayı, çekme ucunu, bükümleri, yükseklik değişimlerini ve destek noktalarını işaretleyin. Her düz uzunluğa ayrı bir kimlik veririm; kablonun bir yüzey üzerinde kaydığını, ekipman üzerinde yuvarlandığını ya da serbestçe sarktığını kaydederim.
| Güzergâh koşulu | Temel hesaplama | Sonucu değiştiren girdi |
|---|---|---|
| Yatay kayma hattı | Desteklenen ağırlıktan kaynaklanan ek sürtünme | Kablo kütlesi, uzunluk ve temas katsayısı |
| Desteksiz düşey uzunluk | Çekme yükü yolunda taşınan ağırlık | Desteksiz uzunluk ve bağlı kütle |
| Kaymalı temaslı büküm | Çekme kuvvetindeki artış ve yerel yan duvar yükü | Giriş kuvveti, açı, sürtünme, yarıçap ve kabloların kanal içindeki yerleşimi |
| Kablo ruloları veya yönlendirme kasnağı düzeni | Ekipmana özgü yuvarlanma ve bükülme direnci | Kablo rulolarının durumu ve aralığı, yönlendirme kasnağının geometrisi ve kablo rijitliği |
Kuvveti kablodan onu destekleyen yapıya kadar izleyin. Bir kılavuz yanal tepki kuvvetini taşıyabilirken çekme bağlantı elemanı eksenel çekme kuvvetini taşır. Her bileşene gerçekte taşıdığı yükü atayın.
Yatay kayma hattında, desteklenen kablo ağırlığını uygun sürtünme katsayısıyla çarpın. Bu direnci gelen çekme kuvvetine ekleyin. Aşağıdaki model tek bir düz kablo, sabit hareket ve sabit temas koşulları varsayar:
Burada boyutsuz sürtünme katsayısı, kablonun kg/m cinsinden birim uzunluk başına kütlesi, m cinsinden kayma uzunluğu, ise m/s² cinsinden yerçekimi ivmesidir. Kablo ağırlığını yüzey taşır. Bükümler, eğimler, engeller ve diğer yükler güzergâh modelinin ayrı bölümlerinde ele alınmalıdır.
Gelen çekme kuvveti, bir bölümün girişinde zaten mevcut olan eksenel yüktür. Bu yatay ve kararlı kuvvet dengesi için çıkış kuvveti, gelen kuvvet ile bölümün sürtünmesinin toplamıdır. Bu, Southwire’ın Power Cable Installation Guide belgesinde geliştirilen ve burada tutarlı SI birimleriyle kullanılan bölüm bölüm hesaplama yaklaşımıdır.
Örneğin, kütlesi 0.8 kg/m olan varsayımsal bir kabloyu; 20 m yatay kayma uzunluğunu, varsayılan 0.30 katsayısını ve m/s² değerini ele alın. Kararlı hareket ve bu bölümde başka direnç olmadığı varsayılmıştır:
| Büyüklük | Hesaplama | Sonuç |
|---|---|---|
| Hareket eden kablo kütlesi | 0.8 × 20 | 16 kg |
| Bu modelde normal kuvvet | 16 × 9.80665 | 156.91 N |
| Ek kayma direnci | 0.30 × 156.9064 | 47.07 N |
| 25 N giriş kuvvetinde çıkış kuvveti | 25 + 47.07192 | 72.07 N |
72.07 N çıkış kuvvetini sonraki bölüme aktarırım. 47.07 N sürtünme, gelen 25 N kuvvete eklenen yalnızca bu bölümün katkısıdır.
Aynı kablo ve uzunluk için varsayılan 0.20 ve 0.40 katsayıları 31.38 N ve 62.76 N verir. Bu modelde katsayının iki katına çıkması sürtünmeyi de iki katına çıkarır. Bu duyarlılık girdileri, temas koşulunu belirlemenin neden bir ondalık basamak daha eklemekten daha önemli olduğunu gösterir.
Önce harekete başlama anındaki teması hareket halindeki temastan ayırır; ardından kılıfı, kanalı veya destek yüzeyini ve bunlarla uyumlu yağlayıcıyı belirlerim. Makaralar için uygun modeli ve ekipmanın durumunu kullanın; yatay bir güzergâh onları kayma yüzeyi yapmaz.
Statik dengede serbestçe sarkan, desteksiz bir kablo uzunluğu için:
Asılı ağırlık, kontrol edilen noktanın altında kalan desteksiz kütlenin yerçekimi kuvvetidir. Burada bu uzunluğu metre cinsinden gösterir. Her noktaya yük bindiren uzunluğu belirlemeden önce ara destekleri işaretlerim.
Aynı varsayımsal 0.8 kg/m kablonun ayrı bir 6 m'lik asılı uzunluğunu ele alın. Ağırlığı 47.07 N'dur. Üst desteğin 1.5 kg'lık bir bağlantı parçasını da taşıması halinde bu parça 14.71 N ekler ve bu statik örnekte toplam yük 61.78 N olur. Bağlantı parçasını bir kez sayın. Gerçek güzergâhta yatay ve düşey bölümler varsa bunları ayrı ayrı hesaplayın.
Kütle ve ağırlık için farklı birimler kullanılır. NIST SI tabloları kütleyi kilogram, kuvveti newton olarak tanımlar. Kablo verilerinde uzunluk başına ağırlık zaten N/m cinsinden verilmişse, doğrudan uzunlukla çarpın. Yerçekimini yeniden uygulamak kuvveti olduğundan büyük hesaplamaya yol açar.
Kaldırma uygulamalarında ivmeyi, destek sürtünmesini, bağlantı parçalarını ve hareket yönünü uygun dinamik model içinde hesaba katın. Durdurulmuş bir çekişte, çekme ekipmanı çıkarıldıktan sonra ağırlığı taşıyan kalıcı destekleri belirleyin.
Büküm hem çekme kuvvetini hem de kabloyu kılavuza bastıran yükü değiştirir. Önce yerel çıkış çekme kuvvetini hesaplar, sonra bunu uygun yan duvar yükü ifadesinde kullanırım. Kablo yerleşimi önemlidir: tek bir kablo ile aynı kanalı paylaşan birkaç ayrı kablonun temas düzenleri farklıdır.
Kaymalı temaslı tek bir kablo için ön tahmin amacıyla yaygın olarak kullanılan bükülme yaklaşımı şöyledir:
Burada bükümdeki dinamik sürtünme katsayısı, radyan cinsinden temas açısı ve üstel sabittir. Bu, ağırlık düzeltme katsayısı bir olan Southwire E-15 yaklaşımının tek kablo durumudur. 90° dönüş radyandır. 90 değerini radyan olarak girmek tamamen farklı bir sonuç verir.
Bu yaklaşım kaymalı teması temsil eder; dönen her yönlendirme kasnağını veya rijit kablo bükümünü temsil etmez. Southwire serbestçe dönen yönlendirme kasnaklarını ve kablo bükülme direncini ayrı ele alır. Gerçek güzergâh için geçerli kablo yerleşimini, büküm geometrisini ve ekipman modelini kullanın; bu modelin gerektirdiği ek bükülme veya harekete başlama direncini de hesaba katın.
Tek damarlı bir kablo veya ortak bir dış kılıf içindeki birden fazla damar için basit yan duvar yükü indeksi şöyledir:
N/m elde etmek için bükümden çıkan yerel kuvveti N cinsinden, uygun bükülme yarıçapını ise m cinsinden kullanın. Southwire bu biçimi E-20 olarak verir ve diğer kablo yerleşimleri için farklı ifadeler kullanır. Modeldeki yarıçap tanımını çizimle birlikte kaydedin; makaranın dış çapı istenen yarıçapla aynı olmayabilir.
Yan duvar yükü, büküm temas alanı boyunca etki eden birim uzunluk başına kuvvettir. Genellikle yan duvar basıncı denmesine rağmen bu indeks pascal cinsinden bir basınç değildir. NIST pascalı N/m² olarak tanımlar. Yerel temas gerilmesini hesaplamak için ayrıca temas alanı ve yük dağılımı gerekir.
Bükümden 400 N çıktığı ayrı bir örnekte 0.50 m yarıçap 800 N/m verir. Aynı çekme kuvvetinde 0.80 m yarıçap 500 N/m verir. Daha büyük yarıçap bu indeksi düşürür; ancak seçilen geometri kablonun asgari bükülme yarıçapına da uymalı ve güzergâha sığmalıdır.
Bu bağlantılı örnekte aynı varsayımsal kablo ve yerçekimi kullanılır: kablo yatay 20 m düz hat, 90° büküm ve 10 m düz hat boyunca kararlı biçimde kayar. Düşey bölüm yoktur.
İlk düz hattın girişinde 25 N olduğunu, her iki düz hatta sürtünmenin 0.30 ve bükümde 0.20 olduğunu varsayın. Yan duvar modeli için bükülme yarıçapı 0.50 m'dir. Yukarıdaki basit büküm yaklaşımını uygulayın; örnek, harekete başlama geçicilerini, kablo rijitliğini ve bu yaklaşım dışında kalan ayrı büküm ağırlığı düzeltmesini içermez.
| Konum veya katkı | Hesaplama | Sonuç |
|---|---|---|
| İlk düz hattaki ek sürtünme | 0.30 × 0.8 × 20 × 9.80665 | 47.07 N |
| Büküme giren çekme kuvveti | 25 + 47.07192 | 72.07 N |
| Büküm çekme kuvveti çarpanı | exp(0.20 × π/2) | 1.3691 |
| Bükümden çıkan çekme kuvveti | 72.07192 × 1.36910777 | 98.67 N |
| Yerel büküm yan duvar indeksi | 98.67422572 / 0.50 | 197.35 N/m |
| İkinci düz hattaki ek sürtünme | 0.30 × 0.8 × 10 × 9.80665 | 23.54 N |
| Son çıkıştaki çekme kuvveti | 98.67422572 + 23.53596 | 122.21 N |
Son çıkışta 122.21 N, büküm çıkışında 98.67 N kullanın. Son değeri daha önceki büküm kontrolüne koymak güzergâhtaki konumları karıştırır. Adımlar arasında tam hassasiyeti korur, gösterilen sonuçları yuvarlarım.
Bu örneğe ilişkin çözümlememe göre, bükülme yarıçapını 0.50 m'den 0.80 m'ye çıkarmak yan duvar yükü indeksini 197.35'ten 123.34 N/m'ye düşürür; aynı çekme kuvvetinde azalma %37.5'tir. Üstel yaklaşımda yarıçap bu ifadede bulunmadığından çekme kuvveti aynı kalır. Gerçek güzergâh tasarımı ayrıca kablonun bükülme yarıçapı ve rijitlik kontrollerini gerektirir.
Çekme yönünün değiştirilmesi yeni bir hesap gerektirir. Düz hatlar ve bükümler bu kez farklı sırada gelir ve her büküme giren çekme kuvveti değişebilir. Yükseklik değişimleri olan güzergâhlarda ağırlık katkısının yönü de değişir. Tamamlanmış çizimde yalnızca okları ters çevirmek yerine, yeniden hesaplanan yerel yükleri ve ekipmana erişimi karşılaştırın.
Hesaplanan her yükü ilgili kablo, bağlantı elemanı, konum ve görev için geçerli sınırla karşılaştırın. Son çıkıştaki düşük çekme kuvveti, dar bir bükümdeki yan duvar yükünü değerlendirmeye yetmez. Benzer şekilde kablonun yüksek çekme kuvveti sınırı, çekme halkasının veya kavramanın beyan edilmiş kapasitesini artırmaz.
| Kontrol | Şununla karşılaştırın | Karşılaştırma başarısızsa |
|---|---|---|
| Kablo çekme kuvveti | Belirtilen yapı ve çekme yöntemi için kablo sınırı | Güzergâh talebini azaltın veya onaylı çekme düzenini gözden geçirin |
| Çekme bağlantı elemanı | Beyan edilmiş kapasitesi ve montaj koşulları | Uygun bir bağlantı elemanı seçin ve sistem kontrolünü tekrarlayın |
| Her büküm | Uygulanabilir yan duvar sınırı ve asgari bükülme yarıçapı | Yarıçapı artırın, güzergâhı değiştirin veya büküme ulaşan çekme kuvvetini azaltın |
| Kılavuzlar ve destekler | Eksenel/yanal yük kapasitesi ve yapısal montaj | Donanımı, aralıkları veya montaj tasarımını gözden geçirin |
| Son kablo girişi | Kablo hizalaması, destek ve rakorun tutma görevi | Rakor bağlantısını tamamlamadan önce kablo geliş yönünü ve desteği düzeltin |
Southwire kılavuzu çekme cihazı sınırlarını, kablo çekme kuvvetini, yan duvar yükünü ve güzergâh geometrisini ayrı ayrı ele alır. İzin verilen değerler için güncel kablo ve bağlantı elemanı talimatlarını kullanın; bunları her konumdaki hesaplanan taleple karşılaştırın.
Montajdan sorumlu mühendis ayrıca makaranın kablo boşaltma sırasındaki dönme direncini, harekete başlama etkilerini, çekme sırasındaki değişimleri ve engel veya sıkışma risklerini çözüme kavuşturur. Montaj planında yük izlemeyi ve durdurma ölçütlerini belirtin.
Güzergâh yükünü onu taşımak için tasarlanmış donanıma atarım. IEC 61914:2021 kablo kelepçelerini ve ara sabitleyicileri; beyan edilen görevleri ve belirtilmiş montaj yüzeyiyle birlikte kapsar. IEC 62444:2010 komple kablo rakorlarını kapsar. Bunlar, kendilerine özgü montaj koşulları bulunan ayrı bileşen işlevleridir.
Bir rakorun kabloyu tutma sonucu, onu çekme bağlantı elemanı veya sınırsız düşey destek yapmaz. Desteksiz uzunluğu, bağlı yükleri ve destek tepkilerini belirleyin, ardından uygun bileşenleri bu göreve göre seçin. Kablo sabitleme kelepçesi ve rakor kılavuzu, muhafaza girişindeki ilişkilerini açıklar.
Son bükümde gerekli düz yaklaşımı, muhafazaya göre çıkıntı miktarını ve destek konumunu kontrol ederim. Kablonun yana doğru rakor ağzına bastırmasını önleyin. Bu geometriyi bükülme yarıçapı seçim kılavuzu açıklar; gerilim azaltma kılavuzu ise montaj sonrasındaki servis yüklerini ele alır.
| Kayıt | Hesaplama çizelgesine yazılacaklar |
|---|---|
| Kablo | Tanım, birim uzunluk başına kütle, çap ve çekme yöntemi |
| Bölüm | Yön, uzunluk, açı, yarıçap ve destek koşulu |
| Kuvvet dengesi | Giriş çekme kuvveti, ek yük ve çıkış çekme kuvveti |
| Girdiler ve sınırlar | Sürtünme temeli, kablo ve bağlantı elemanı sınırları |
| Çözülmemiş koşullar | Makaranın kablo boşaltma sırasındaki dönme direnci, harekete başlama etkileri veya ekipman durumu |
Bir girdi değiştiğinde, bundan etkilenen aşağı akış bölümlerini yeniden hesaplarım. Bilinmeyen bir yükü genel bir katsayının içine gömmek yerine görünür bırakın.
Güzergâh boyunca kuvveti izleyerek kablo çekme yüklerini hesaplarım. Yatay bir bölüm sürtünme ekler, desteksiz bir yükselti ağırlık ekler, büküm ise çekme kuvvetini değiştirip yerel yan duvar yükü oluşturur. Çıkış kuvvetini sonraki bölüme aktarmak bu katkıları birbirine bağlar ve birimlerini ya da konumlarını karıştırmayı önler.
Çekme düzenini seçmeden önce yerel sonuçları kablo, bağlantı elemanı, büküm ve destek sınırlarıyla karşılaştırın. Muhafaza girişinde, rakorun belirtilen giriş ve kablo tutma işlevlerini yerine getirmesi için öngörülen kablo desteğini ve yaklaşım geometrisini sağlayın.
Yatayda kayan bir kablo uzunluğunun oluşturduğu sürtünme katkısını verir. Önce gelen çekme kuvvetini ekleyin; ardından güzergâhtaki diğer düz hatları, dirsekleri veya düşey bölümleri bunlara uygun modellerle hesaplayın. Bölüm sonucunu güzergâh çizelgesinde tek satır olarak kullanırım; her güzergâhın nihai değeri olarak almam.
Kilogram kütleyi belirtir. Kuvveti newton cinsinden bulmak için kütleyi yerçekimi ivmesiyle çarpın. Veri sayfasında uzunluk başına ağırlık zaten N/m olarak verilmişse, yerçekimini yeniden uygulamadan uzunlukla çarpın. Hesap boyunca kg/m ile N/m birimlerini birbirinden ayrı gösterin.
Basit tek kablolu büküm indeksi, büküm çıkışındaki yerel çekme kuvvetinin uygun bükülme yarıçapına bölünmesiyle bulunur. Birimi kuvvet/uzunluktur; yaygın olarak yan duvar basıncı denmesine rağmen böyledir. N/m² cinsinden temas gerilmesini hesaplamak için ayrıca temas alanı ve yük dağılımı bilgisi gerekir.
Sonuçtaki yük için yalnızca kablo rakorunun, kablonun ve montaj düzeninin tam olarak belirtilmiş olması halinde bu uygulamada kullanın. Önce desteksiz uzunluğu ve diğer destekleri belirler, sonra bu yük aktarım yoluna uygun donanımı seçerim. Kabloyu tutma özelliği tek başına rakoru çekme bağlantı elemanı yapmaz.
Aynı çekme kuvvetinde daha büyük yarıçap basit yan duvar yükü indeksini düşürür. Üstel büküm yaklaşımında çekme kuvveti; giriş kuvvetine, sürtünmeye ve açıya bağlıdır, bu nedenle yalnızca yarıçapı değiştirmek bu tahmini değiştirmez. Gerçek kablo rijitliğini, büküm geometrisini ve ekipman modelini de kontrol edin.