Введение к работе
Актуальность вопросов исследования. При транспортировке различным видом транспорта оболочка кабеля испытывает циклические колебания с большой частотой (10-500 цикл/мин) и малыми деформациями при климатической температуре (многоцикловая усталость). Эти условия нагружения моделировались ранее при изучении различных сплавов. Наиболее длительный этап накопления повреждений - эксплуатация, в течение которого оболочка вследствие изменения токовой нагрузки, температурных удлинений испытывает большие деформации - до 0,32 X с малой частотой, не изучался ранее (малоцикловая усталость). Кроме того, напряженное состояние оболочки зависит от конструкции самого кабеля. Поэтому при оценке циклической долговечности оболочек кабелей из новых материалов необходимы комплексные исследования как в многоцикловой, так и в малоцикловой областях, а также необходимо учитывать конструктивно-масштабный фактор. Таким образом, создание новых оптимальных сплавов для оболочек кабелей с позиции усталости и пластичности с учетом исключения или снижения дефицитных легирующих добавок, а также оценка их долговечности с учетом реальных условий транспортировки и эксплуатации является актуальной задачей для кабельной промышленности.
диссертационная работа выполнена в соответствии с хозяйственными договорами с ПО "Камкабель" "Исследование усталостной прочности защитных оболочек силовых электрических кабелей" (N ГР 81089805, N ГР 0186007383), проводимых в соответствии с тематикой, утвержденной приказом N 455 от 18. 06.85 по Ыинвузу СССР "Координирующий план НИР ВУЗов в области механики на 1985-1990 г." является этапом совместных научно-исследовательских работ с НПО ВНИИКП и СФТИ.
Дели и задачи работы: исследовать циклическую долговечность оболочек кабелей из новых теллуристых сплавов, выбрать оптимальный сплав, дать оценку долговечности оболочек с учетом условий транспортировки и эксплуатации, разработать рекомендации по увеличению сроков службы кабельных линий.
Для достижения указанной цели необходимо:
создать экспериментальные установки для усталостных испытаний плоских образцов и натурных кабелей в малоцикловой области;
изучить влияние температуры, скорости нагружения и уровня деформации на циклические, а также статические характеристики новых теллуристых сплавов; *
определить влияние конструктивно-масштабного фактора на долговечность натурных кабелей р сравнении с плоскими образцами;
изучить влияние различных способов крепления кабелей на возникающие в защитных оболочках циклические деформации;
Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:
впервые проведено комплексное исследование циклической долговечности оболочек кабелей из ноеых теллуристых сплавов, что позволило дать оценку долговечности оболочек с учетом условий транспортировки и эксплуатации и сделать выбор оптимального сплава по химическому составу;
впервые исследована долговечность в малоцикловой области на плоских образцах и натурных кабелях, что позволило установить корреляционные связи между пределом выносливости оболочки натурного кабеля и пределом выносливости плоского образца;
исследован уровень деформаций вследствие изменений токовой нагрузки при существующем и новом способе крепления кабели в поворотных и перемещающихся опорах (а.с. 1257349), а также в опорах бикомпенсаторных.
Практическая ценность работы заключается в следующем:
новый теллуристый сплав 1/2 ССумТ с химическим составом Pb + + Те (0,01-0,03) Си (0,01-0,03) Sb (0,15-0,25) рекомендован К внедрению для оболочек взамен сплава ССуЮЕ по ГОСТ 1292-81, как более экономичный и долговечный;
новый теллуристый сплав 1/4 ССуМГ с химическим составом Pb +
+ Те (0,005-0,015) Си (0,005-0,015) Sb (0,05-0,013) рекомендован для оболочек кабелей с уменьшенной толщиной на 15 % по сравнению с ГОСТ 24183-80 взамен свинца С2 как более экономичный и долговечный;
- разработан новый способ крепления кабелей в поворотных и пере
мещающихся опорах (а.с. 1257349), а также в опорах бикомпенсатор-
ных, значительно снижающий уровень эксплуатационных циклических деформаций и увеличивающий долговечность.
Реализация работы. Результаты комплексных исследований были использованы НПО ВНИИКП при разработке ТУ 48-6-89-84, при разработке ГУ и изменений к ГОСТу 24641-81 (п.Б). Разработанный новый способ крепления кабелей был использован НПО ВНИИКП при составлении рекомендаций проектным институтам, разрабатывающим техническую документацию на прокладку новых кабельных линий. Экономический эффект от внедрения на ПО Камкабель сплава 1/2 ССуШ1 составил 198 тысяч рублей с долевым участием 100 тысяч рублей.
Достоверность результатов исследования обеспечивается использованием апробированных математических методов и моделей механики деформированных тел, комплексом электронно-усилительной и регистрирующей аппаратуры, позволяхшей задавать и измерять деформацию с точностью 3 7. , представительностью выборок испытуемых образцов и статистическими методами обработки результатов.
Автор защищает сл^ 'ющие основные результаты:
разработанное и изготовленное оригинальное экспериментальное оборудование исследования циклической долговечности в малоцикловой области плоских образцов и натурных кабелей, обеспечивающее автоматическую запись упруго-пластической деформации с помощью электронно-усилительной и регистрирующей аппаратурой;
результаты комплексного экспериментального исследования новых теллуристых сплавов при статическом и циклическом нагружении в широком диапазоне эксплуатационных частот, температур и деформаций;
оценку долговечности защитных оболочек кабелей в зависимости от воздействующих эксплуатационных факторов при транспортировке и эксплуатации по линейному закону суммирования повреждений;
сравнительный анализ деформаций существующего способа прокладки силовых кабелей и предлагаемого в поворотных и перемещающихся опорах.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсулдались: на зональной научно-технической конференции "Вопросы научно-технического и социального развития Бе-резниковско-Соликамского промышленного района" (Березники, 1983);
- 6 -на зональной научно-технической конференции "Усталостная прочность и повышение несущей способности изделий методами поверхностной пластической деформации" (Пермь. 1984); на V Всесоюзном симпозиуме "МалоциклоБая усталость - критерий разрушения и структура материалов" (Волгоград, 1987); на зональной научно-технической конференции "Совершенствование технологических процессов производства" (Пермь, ПО Камкабель, 1988); на областной научно-технической конференции "Интенсификация производства и социально-экономическое развитие Бэрхнекамского региона" (Березники, 1988); на Всесоюзной научно-технической конференции машиностроителей "Сопротивление усталости и повышение несущей способности методом поверхностной пластической деформации" (Пермь, 1988); на Межреспубликанской научно-технической конференции "Конструкционная прочность, долговечность, упрочнение материалов и деталей машин" (Волгоград, 1990).
Публикации. Основные научные результаты, включенные в диссертацию опубликованы в 13 научных работах, в том числе в одном авторском свидетельстве на изобретение (ас. 1257349), в четырех научно-исследовательских отчетах.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, четырех, глав и заключения, списка использованной литературы, содержащего 100 наименований и 22 приложения. Работа изложена на 161 странице, содержит 64 рисунка, 17 таблиц и 22 приложения.
