Установка для испытания кабеля

Изобретение может быть использовано для испытания силового кабеля для питания шахтного оборудования и машин, преимущественно самоходных вагонов, очистных и проходческих комбайнов. Установка содержит каретку, установленную на направляющих, закрепленных на основании. С двух противоположных сторон каретки установлены опоры. Для возвратно-поступательного перемещения каретки по направляющим служит двухручьевой канатный привод, состоящий из каната, закрепленного на шкивах, соединенных с электромеханическим приводом на одной из опор, и поворотного ролика, установленного на второй опоре. Испытуемый кабель одним концом закреплен на опоре, а другим - непосредственно на каретке. При проведении испытаний кабель может быть размещен в траковый кабелеукладчик, который уложен на основании и одним концом тоже закреплен на опоре, а другим - на каретке. Без тракового кабелеукладчика конец кабеля закрепляется на опоре через блок натяжения, выполненный в виде двух последовательных роликов, соединенных с управляемым пневмоцилиндром. Во время перемещения каретки с закрепленным концом кабеля, кабель подвергается волочению, изгибаясь в произвольной форме, подвергается кручению с образованием разной формы петли, натягивается и растягивается. Технический результат: возможность имитировать реальные условия эксплуатации и с высокой степенью достоверности оценить механическую прочность кабеля и выявить дефекты, возникающие при эксплуатации. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к испытательной технике, а более конкретно -к устройствам для испытания гибкого кабеля на эксплуатационные нагрузки, и может быть использовано для испытания на изгибы, перегибы, кручение и натяжение силового кабеля, предназначенного для питания шахтного оборудования и машин, преимущественно самоходных вагонов, очистных и проходческих комбайнов.

Известен стенд для испытания механической прочности гибких кабелей (ГОСТ IEC 60227-2-2012. Часть 2. Методы испытаний. П. 3.1 Испытание на гибкость. Рисунок 1). Стенд содержит каретку, систему управления движением каретки и четыре металлических ролика для каждого типоразмера кабеля, подлежащего испытанию. Два ролика из четырех выполнены одинакового размера и установлены на каретке. Другие два ролика установлены неподвижно на концах стенда и могут иметь диаметр, отличный от диаметра роликов, установленных на каретке. Ролики имеют канавку: полукруглую для круглых кабелей или прямоугольную -для плоских кабелей. Все четыре ролика установлены таким образом, чтобы кабель находился между ними в горизонтальном положении. Каретка совершает цикличное (возвратно-поступательное) движение. Натяжение кабеля создается с помощью грузов и удерживающих зажимов, расположенных с обоих концов стенда. Управление кареткой производится плавно и без рывков. Конструкция стенда фиксирует повреждения, полученные в процессе испытаний, и прекращает испытания при прерывании тока, коротком замыкании между жилами или между образцом и роликами. Однако указанная конструкция стенда не позволяет оценить влияние перегибов, изгибов и скручиваний, возникающих при эксплуатации силового кабеля.

Известен стенд для проверки стойкости к многократному перегибу кабелей, проводов и шнуров, предназначенных для подключения подвижных электрических установок (ГОСТ 12182.1-80. Кабели, провода и шнуры. Методы проверки стойкости к многократному перегибу через систему роликов). Стенд содержит каретку со сменными роликами, механизм, обеспечивающий возвратно-поступательное движение каретки на участке длиной не менее 1 м со скоростью (0,35±0,05) м/с, натяжное устройство или набор грузов и зажимов, которые ограничивают перемещение образца. Сменные ролики лежат в одной плоскости, а их оси параллельны между собой и осью натяжного и приводного роликов. Испытания заключаются в перемещении роликов по образцу при движении каретки из крайнего исходного положения сначала в одном направлении, а затем - в противоположном направлении при заданном натяжении. Системой роликов задается схема деформирования образца и число перегибов. Стенд позволяет проводить испытания на механическую прочность кабеля, выявить в процессе испытания повреждения оболочки, изоляции, экрана и других элементов конструкции кабеля. Однако указанная конструкция стенда, как и стенд по ГОСТ IEC 60227-2-2012, не позволяет оценить механическую прочность кабеля при разных формах перегибов, изгибов, скручиваний и растяжений, возникающих при работе шахтных кабелей для питания самоходных вагонов, очистных и проходческих комбайнов.

Известно устройство для испытания кабелей на многократные перегибы по авт.св. СССР на изобретение №1430812, МПК G01N 3/20, опубл. 15.10.88, которое принято за прототип заявляемой установки. Устройство по прототипу содержит основание, на котором закреплены направляющие с установленной на них кареткой, кинематически связанной с тяговым приводом возвратно-поступательного перемещения, два кронштейна (опоры), установленных на основании с двух противоположных сторон каретки, причем один из них - непосредственно на основании, а другой - через направляющие. Привод возвратно-поступательного перемещения каретки выполнен в виде зубчатого сектора, связанного через жестко закрепленное на валу зубчатое колесо с тяговым колесом. Последнее при помощи удлинителя, охватывающего тяговое колесо и ролики, закрепленные на опорах, связано с кареткой. Для крепления концов каната служат зажимы. Один зажим, пассивный, закреплен на опоре, смонтированной на основании. Второй зажим, активный, установлен на направляющих и связан через динамометр с натяжным механизмом. На каретке установлен узел перегиба. Узел перегиба выполнен в виде двух блоков. Каждый блок содержит одинаковое количество сменных роликов с канавками, установленных с возможностью вращения на каретке. Ролики в каждом блоке установлены параллельно и соосно, а их оси расположены в одной плоскости, перпендикулярной оси натяжного механизма. Ролики разных блоков установлены под заданным углом друг к другу. При перемещении каретки кабель последовательно изгибается по всей длине вокруг роликов обоих блоков, не подвергаясь деформации закручивания при переходе с ролика на ролик. Установка роликов разных блоков под углом друг к другу при соосности роликов в каждом блоке обеспечивает увеличение угла охвата роликов испытуемым кабелем. Устройство по прототипу не позволяет получить достоверные результаты для силовых кабелей, используемых для питания самоходных вагонов, очистных и проходческих комбайнов, которые при эксплуатации подвержены многократным изгибам разной формы, растягивающим усилиям, натяжениям и закручиваниям.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в том, чтобы максимально приблизить условия испытания кабеля для питания шахтного оборудования и машин к условиям его эксплуатации и тем самым повысить достоверность результатов при проведении испытаний.

В процессе испытаний заявляемая установка обеспечивает возвратно-поступательное перемещение кабеля путем его волочения и обеспечивает в результате такого перемещения натяжение кабеля под действием растягивающей нагрузки, а также перегибы, закручивания и изгибы с разной формой петли.

Указанный технический результат, обеспечивающий решение поставленной проблемы, достигается следующим образом.

Заявляемая установка, как и устройство по прототипу, содержит направляющие, закрепленные на основании, каретку, установленную на направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения, тяговый привод для перемещения каретки, две опоры, установленные с двух противоположных сторон каретки, и средства для крепления концов кабеля, причем одного из них - на опоре.

В отличие от прототипа для перемещения каретки использован двух-ручьевой канатный привод, состоящий из каната, закрепленного на шкивах соединенных с электромеханическим приводом на одной из опор и поворотного ролика, установленного на второй опоре.

Каретка закреплена на канате. Отличием является также то, что средства для крепления второго конца кабеля смонтированы непосредственно на каретке.

В одном из частных случаев для связи конца кабеля, закрепленного на опоре, с кареткой дополнительно установлен блок натяжения кабеля, выполненный в виде двух последовательных роликов, соединенных с управляемым пневмоцилиндром.

Для размещения испытуемого кабеля установка, в другом частном случае выполнения, дополнительно может включать траковый кабелеукладчик, уложенный на основании и одним концом закрепленный на одной из опор, а другим - на каретке.

Каретка свободно перемещается по канату до заданного положения и возвращается в исходное положение. Во время перемещения каретки с закрепленным концом кабеля, кабель подвергается волочению. В процессе волочения он изгибается в произвольной форме, подвергается кручению с

образованием разной формы петли, например в виде 00 или S-образной,

натягивается и растягивается. Такие условия испытания имитируют реальные условия эксплуатации и позволяют с высокой степенью достоверности оценить механическую прочность кабеля и выявить дефекты, возникающие при эксплуатации.

Совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемую в качестве изобретения установку, не выявлена из уровня техники, что подтверждает новизну изобретения.

Несмотря на свою простоту, изобретение явным образом не следует из уровня техники. В уровне техники не обнаружено информации об испытательных установках кабеля, в которых закрепление конца кабеля было бы непосредственно на перемещаемой каретке. Отсутствуют также сведения о техническом результате при испытании кабеля, который обеспечивается заявляемым изобретением, и заключается в волочении и образовании в процессе волочения кабеля разных форм изгибов, перекручиваний, натяжений и растяжений. Вышесказанное подтверждает соответствие изобретения условию «изобретательский уровень».

Изобретение поясняется чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид установки с блоком натяжения кабеля.

На фиг. 2 - общий вид установки с траковым кабелеукладчиком.

Установка (фиг. 1) содержит каретку 1, установленную на направляющих 2, выполненных в виде рельсов. Для закрепления конца кабеля 3 на каретке 1 служат три горизонтально расположенных неподвижных ролика. Для перемещения каретки 1 служит двухручьевой канат 4. Концы каната 4 закреплены на шкивах соединенных с электромеханическим приводом 5, установленным на опоре 6. Поворотный ролик для каната 4 закреплен на опоре 7. Каретка 1 снабжена вращающимися роликами для перемещения по направляющим рельсам. На опоре 7 закреплен второй конец кабеля 3. Установка содержит блок натяжения 8 (фиг. 1) Блок натяжения 8 содержит два последовательно соединенных ролика 9, 10. Ролик 10 соединен с управляемым пневмоцилиндром 11. В этом случае (фиг. 1) конец кабеля 3 закрепляется на опоре 7 через блок натяжения 8. Кабель 3 может быть уложен в траковый кабелеукладчик 12 (фиг. 2), одним концом закрепленный на одной из о ор, например 6, а другим - на каретке 1.

Установка работает следующим образом.

Один конец кабеля 3 закрепляют на каретке 1, другой - на опоре 7 (фиг. 1) через блок натяжения 8, пропуская кабель 3 между роликами 9, 10.

Включают привод 5, и каретка 1 с закрепленным образцом кабеля 3 начинает совершать возвратно-поступательные перемещения по рельсам 2 до заранее заданного положения. При волочении кабеля 3 возникают изгибы и перекручивания с образованием разной формы петли и последующим воспроизведением растягивающей нагрузки при включении в определенный момент блока натяжения 8. Цикл испытаний повторяется. В результате испытаний выявляются возможные дефекты и недостатки конструкции кабеля, возникающие при его эксплуатации. При наличии тракового кабелеукладчика 12 (фиг. 2) один его конец закрепляют на опоре 6, второй - на каретке 1. Кабелеукладчик 12 свободно лежит на основании.

Установка работает аналогично описанному выше и обеспечивает в каждом цикле испытаний возвратно-поступательное перемещение каретки 1 с траковым кабелеукладчиком 12, в который уложен кабель 3. При перемещении каретки 1 образуется петля кабелеукладчика, а, когда каретка 1 доходит до крайнего положения, траковый кабелеукладчик 12 распрямляется, перевертывается из одного направления в другое. При движении в обратном направлении траковый кабелеукладчик 12 опять закладывается в петлю и протягивается до первоначального исходного положения. Тем самым имитируются условия эксплуатации шахтных кабелей при питании очистных и проходческих комбайнов, создавая деформацию (изгибы) кабеля в процессе волочения. В процессе испытаний также выявляются возможные дефекты и недостатки конструкции кабеля, уложенного в кабелеукладчик, его механическая прочность.

1. Установка для испытания кабеля, содержащая направляющие, закрепленные на основании, каретку, установленную на направляющих с возможностью возвратно-поступательного перемещения, тяговый привод для перемещения каретки, две опоры, установленные на основании с двух противоположных сторон каретки, и средства для крепления концов кабеля, причем одного из них - на опоре, отличающаяся тем, что для перемещения каретки использован двухручьевой канатный привод, состоящий из каната, закрепленного на шкивах, соединенных с электромеханическим приводом на одной из опор, и поворотного ролика, установленного на второй опоре, при этом каретка закреплена на канате, кроме того, средства для крепления второго конца кабеля смонтированы непосредственно на каретке.

2. Установка для испытания кабеля по п. 1, отличающаяся тем, что для связи конца кабеля, закрепленного на опоре, с кареткой дополнительно установлен блок натяжения кабеля, выполненный в виде двух последовательных роликов, соединенных с управляемым пневмоцилиндром.

3. Установка для испытания кабеля по п. 1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит траковый кабелеукладчик для размещения испытуемого кабеля, уложенный на основании и одним концом закрепленный на одной из опор, а другим - на каретке.