电缆弯曲半径的现场简便测量Word下载.docx
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由于电缆工程作业区狭窄,要求测量方法有如下特点:
原理正确,方法简便,结果准确。
1现状分析
目前工程实践中,电缆的最小弯曲半径规定值一般有三个标准:
•设计值,规范的施工图设计,都会明确给出施工时和运行时的最小弯曲半径值;
•电缆生产厂家提供值;
•《电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范》(GB50168-92)中第5.1.7条的规定。
较大的电缆弯曲以目测就可以判定其合格,即:
观察曲线形状,假定其圆心点,自假定的圆心至最近的电缆本体,用直尺测量出其距离,即为电缆弯曲半径。
如果弯曲较小,就必须经测量而得出具体的数值,再与标准值进行比较。
怎样才能简便、准确的进行测量?
首先要建立相应的数学模型。
2区别不同现场情况,分别建立数学模型
2.1只可于曲线内侧量取数值
如图1,理论公式为
R=b2/(8a)+a/2
应用此法量取a、b两数值,即得R值。
可称其为“弦高法”。
2.2只可于曲线外侧量取数值
如图2,理论公式为
L弧=(πR/90)arcsin[L弦/(2R)]
应用此法量取AB间弦长L弦/和弧长L弧两数值,即得R值。
可称其为“弧长法”。
注意:
运用此公式已知L弦/和L弧值,不易得出R值(若已知L弦和R值,则容易得出L弧值)。
可使用EXCEL电子表格的智能计算功能,多次试选的R值以使L弦和L弧值相符。
2.3三点法测量
考虑到取直角和测量曲线的不方便,在前两种情况下均采用三点法进行测量(如图3)。
理论公式为
R=b2/[2(b2-a2/4)1/2]
实践中取AB=BC,分别量取AB=b、AC=a的长度,即得R值。
可称之为“三点法”。
3准确性的检验
这三个理论公式的选用无疑是正确的。
但是将其应用到工程实践中,准确性如何呢?
还需要实验验证。
笔者在同事的帮助下,模拟实际工程情况作了一项实验:
我们在地面上分别划出半径为1.8m、1.4m、1.2m的一段弧。
选取两段不同外径的电缆(D=73mm、85mm),并将实验电缆弯成以上曲线,安排人员测量。
得出数据并计算,其结果见表1。
表1电缆弯曲数据
对数据表的说明:
•测量部位内、中、外是指电缆弯成设定曲线后,其内侧、中部、外侧;
•弦长、弦高、弧长均为实测数据,预设半径为已知数据(R+D/2),计算半径、偏差值、偏差率为计算结果(偏差率=偏差值/预设半径);
•方法一平均偏差率为1.10%,方法二平均偏差率为1.39%,方法三平均偏差率为2.05%。
4实际工作中的推广
在以上实验中,分别用三种方法对电缆弯曲半径进行了确定。
通过对数据的分析,可得出结论:
需要准确测量并计算电缆弯曲半径时,此三种方法均可以应用于工程实践。
即使存在人为的测量偏差(任何工程测量都会存在,但应尽量减小),其平均偏差率在工程实践中是完全可以接受的。
降低偏差率也有方法:
视现场情况,取弦长尽可能大,则测量误差对最终结果的影响会更小。
依照上述公式,测量出数据后手工计算会有些烦琐。
可使用EXCEL电子表格的智能计算功能,能够轻松解决(因其使用现已相当普遍,笔者无需赘述)。
需要说明的是,三种方法适用于不同施工场地情况。
如场地情况良好,则第三种方法操作起来是最简单的。
遇第二种情况,工程上有专用的卡尺可测量弦长(实际操作中,用φ4.0铁线也可完成)。
在测量工具的使用上,更可以简化为一把卷尺、几米小白线、几米铁线。
5将对数值的计算转化为比较,减少计算量
多数情况下,对现场弯曲半径的测量要由一线施工人员或质检人员来完成,要求每个施工人员都掌握这几个公式,并能够正确熟练地进行计算是比较困难的。
另外,大多数情况下,只要知道实际半径是否大于控制弯曲半径就可以了,而无须计算准确的数值。
由此,笔者想到,能否设计一张表格,使施工人员和质检人员现场测量后无须计算,而只将实测数据与表格数据相比较,就能判断合格与否。
将公式转化,弦高法为:
a=R-[R2-(b/2)2]1/2;
弧长法为:
L弧=(πR/90)arcsin[L弦/(2R)];
三点法为:
a=b(4-b2/R2)1/2。
表2弦离法现场测量电线弯曲半径对照表(m)
具体到每一个工程,其电缆的型号是确定的,则其弯曲半径控制值R也已经确定。
若再将三个公式中的b、L弦、b分别固定,则可求得相应的a控、L弧控、a控值。
取多组可能的数值,即得一张现场可用来比较的速查表(本文只给出了弦高法的速查表见表2。
其它两种方法的速查表,读者可自行编制)。
应用微积分的知识可知:
将三个公式中的b、L弦、b分别固定后,则相应的a、L弧、a与R成函数关系。
在各自定义域内,其增减关系:
方法一、方法二为单减;
方法三为单增。
直观的图形分析也可得出这个结论。
由以上分析,可得出速查表的用法:
•方法一:
若a测大于a控,则弯曲半径不合格,反之则合格。
•方法二:
若L弧测大于L弧控,则弯曲半径不合格,反之则合格。
•方法三:
若a测大于a控,则弯曲半径合格,反之则不合格。
6结束语
在理论分析的基础上,笔者通过建立数学模型,得到了计算弯曲半径的公式。
通过实验,验证了理论公式应用于工程实践的准确性(体现为偏差率),并得出了适用的结论。
将公式转换后,使“对数值的计算”转化为“对数值的判断”,编制出了适用于现场施工人员及质检人员使用的速查表,大大减少了现场工作量及工作难度。
经本公司质检人员现场使用后反映,确实达到了“原理正确,方法简便,结果准确”的目的。
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