КАБЕЛЬ−news / № 5 / май 2009
61
актуально
Способность кабельного изделия к изгибу явля-
ется его важнейшим эксплуатационным свойством,
которое характеризуется такими параметрами как
минимальный радиус изгиба, допустимое число пе-
регибов, стойкость кабеля к перемоткам и осевым
кручениям при изгибе.
Из всех перечисленных параметров количественно
определены все критерии, кроме собственно гибко-
сти, от которой и зависят все остальные нормирован-
ные характеристики кабельных изделий. В основном,
кроме редких случаев нормирования момента изги-
ба кабеля, понятие гибкости кабеля определено ка-
чественно.
В [1] дано определение гибких радиочастотных
кабелей по конструктивному исполнению проводни-
ков. К гибким, отнесены кабели с многопроволочны-
ми внешними проводниками.
В стандарте МЭК 60966-1 [2] введены такие поня-
тия как гибкая, полугибкая и полужесткая кабельные
сборки (cable assemblies), которые отражают экс-
плуатационные возможности изделия в виде радио-
частотного кабеля армированного соединителями
как единого целого. К гибким отнесены кабельные
сборки, в которых кабель может подвергаться много-
кратным изгибам.
Различные материалы, используемые для изо-
ляции и оболочки кабельных изделий, имеют раз-
личное сопротивление изгибу, поэтому кабель в
оболочке из поливинилхлоридного пластиката,
будет более гибким, чем кабель в оболочке из по-
лиэтилена или фторопласта, а такой же кабель в
оболочке из кремнийорганической резины будет
более гибким, чем кабель в оболочке из поливи-
нилхлоридного пластиката. На гибкость кабеля
будет влиять и конструктивное исполнение его
элементов и габариты, тем не менее, все эти кон-
струкции объединяет одно свойство: кабели об-
ладают способностью к мгновенному изгибу на
собственный радиус (диаметр) под весом соб-
ственной тяжести.
Исходя из вышеизложенного, введем параметр,
который определим как коэффициент гибкости кабе-
ля, который представим в виде отношения диаметра
кабеля по оболочке к диаметру собственного изгиба
кабеля метровой длины:
F
=
Dк
/2
Rc
,
(1)
где
Rc
— собственный диаметр изгиба кабеля, мм;
Dк
— диаметр кабеля по оболочке, мм.
Экспресс-метод определения количественных
критериев гибкости кабельных изделий
Ковалева Ольга Михайловна родилась 11 августа 1952
года. Выпускница кафедры ЭТМиК Московского энергети-
ческого института. После окончания института в 1978 году
работала в отделе радиочастотных кабелей Особого Кон-
структорского Бюро Кабельной Промышленности.
1978–79 — инженер. 1979–1983 — инженер-технолог 3
кат. 1983–1988 — инженер технолог 2 кат 1988-1993 -веду-
щий инженер-конструктор.
1993–2000 г. — начальник лаборатории. В лаборатории
под ее руководством впервые в кабельной промышленности
была осуществлена поставка комплекта кабельных сборок
(кабелей с соединителями как единого изделия) для борто-
вых АФУ системы глобальной связи комплекса «Ямал-100».
2000 по 2003 год — главный конструктор направления
ГУП «Геофизика-Кабель». 2003 по 2008 год — главный кон-
структор направления ООО НПП «Спецкабель».
В настоящее время занимается индивидуальной трудовой
деятельностью в области разработки отечественных кабель-
ных изделий.
Ольга Михайловна Ковалева
КАБЕЛЬ−news / № 5 / май 2009
62
актуально
При измерениях отрезок кабеля метровой длины
может быть закреплен консольно, тогда непосред-
ственно после установки измеряется радиус изгиба
как расстояние от вертикальной оси крепления до
точки выхода кабеля на прямой участок (Рис.1), либо
отрезок двухметровой длины перебрасывается че-
рез стержень, тогда проводится измерение собствен-
ного диаметра изгиба.
Зная собственный радиус изгиба кабеля и массу
одного метра кабеля можно определить с достаточ-
ной степенью точности момент силы, необходимый
для изгиба кабеля на собственный радиус по фор-
муле:
М
= 9,8 × π ×
Rc
×
m
× 10
-3
/2, Н×м
(2)
Где,
m
— масса одного метра кабеля в кг;
Rc
— собственный радиус изгиба кабеля в м.
В таблице 1 приведены характеристики радио-
частотных кабелей, измеренные и рассчитанные по
приведенной выше методике.
Измерения проводились на радиочастотных ка-
белях различного конструктивного исполнения, все
рассмотренные образцы выбраны случайным обра-
зом:
- образец кабеля с многопроволочным внутрен-
ним проводником, спиральной изоляцией из фторо-
пластового корделя с многопроволочными внешним
проводником и экраном, с оболочкой из кремний-
огранической резины (№1);
- образец кабеля с однопроволочным внутренним
проводником, с полувоздушной полиэтиленовой
изоляцией с внешним проводником в виде фольги
и оплетки проволоками с оболочкой из поливинил-
хлоридной изоляцией (№2);
- образец кабеля с многопроволочным внутренним
проводником, с полувоздушной полиэтиленовой
изоляцией с внешним проводником в виде фольги
и оплетки проволоками с оболочкой из поливинил-
хлоридной изоляцией (№3).
Оценим применимость предлагаемого метода
оценки гибкости для разных стадий жизненного
цикла и различных групп кабельных изделий.
Как видно из таблицы 1 при проведении сравни-
тельных испытаний, на стадии выбора конструкции,
метод позволяет провести количественную оценку
свойств различных кабелей.
Такая оценка применима для конструкций кабе-
лей различных областей применения и позволяет
осуществлять, в том числе и прогноз поведения ка-
беля в интересующих потребителя условиях.
Для радиочастотных кабелей задача актуальна
по той причине, что практически все конструкции
создавались для объектового применения по тех-
ническим требованиям заказчика. Нормирование
характеристик проводилось в объеме только тех
Таблица 1
Марка кабеля
Собственный
радиус изгиба, м
Диаметр кабеля
по оболочке, мм
Коэффициент
гибкости
Масса,
кг
Момент изгиба,
Н
×
м
РК-50-4-413
№1
0,050
8,6
0,344
0,163
0,13
RG-59/U
№2
0,072
7,2
0,050
0,036
0,04
RG-6
№3
0,105
4,95
0,024
0,049
0,08
КАБЕЛЬ−news / № 5 / май 2009
63
актуально
требований, которые оговаривались заказчиком,
что в принципе приводит к необоснованному огра-
ничению области применения кабелей.
При разработке кабельных изделий заказчик по-
мимо требований к электрическим параметрам в
ряде случаев ставит такие требования как стойкость
кабеля к перегибам — число перегибов должно
быть максимальным, соответственно радиус изгиба
минимальным. Выполнив требования по электриче-
ским характеристикам и, использовав все конструк-
тивные возможности для обеспечения гибкости
кабеля, стороны не могут прийти к соглашению в
выборе радиуса изгиба. Разработчик хочет знать,
что нужно заказчику, так как не хочет нести лиш-
ние затраты на испытания. Заказчик хочет получить
гарантированные параметры в надежде на то, что
разработчику виднее в каких условиях кабель будет
вести себя наилучшим образом. Как выше отмеча-
лось, собственный радиус изгиба — это тот радиус,
при котором внутренние перемещения элементов
кабеля минимальны, а все деформации лежат в об-
ласти упругости. Очевидно, что собственный радиус
(диаметр) изгиба кабеля и будет тем минимальным
радиусом (диаметром) изгиба, при котором кабель
будет иметь максимальное число перегибов. По-
нятно, что в условиях большего радиуса стойкость
к перегибам будет выше, а в условиях меньшего
радиуса значительно ниже. Здесь необходимо отме-
тить, что изгиб на радиус ниже собственного, будет
происходить уже в зоне пластических деформаций
кабеля. Возможна ситуация, когда снижение при-
нудительного радиуса вдвое от собственного, мо-
жет привести к пятикратному снижению стойкости
кабеля к перегибам. Пластические деформации в
кабеле это отдельный вопрос. Настоящая статья по-
священа условиям, когда кабель испытывает упру-
гие деформации и по своим свойствам может быть
отнесет к группе гибких кабелей.
Исходя из этих соображений, при освоении
новых режимов эксплуатации кабеля примене-
ние предложенной методики позволит оптими-
зировать план испытаний, так как испытания на
стойкость к перегибам весьма трудоемки и доро-
гостоящи.
Для конструкций, в состав которых входят парал-
лельно уложенные элементы, знание собственного
диаметра изгиба позволяет определить требова-
ния к приемной и отдающей технологической таре,
так как собственный диаметр изгиба характеризует
то состояние, при котором внутренние элементы
кабеля испытывают минимальные напряжения и
внутренние перемещения. Если соизмерять пара-
метры технологической или поставочной тары с
собственным диаметром изгиба кабеля, то можно в
последующем избежать появления таких дефектов,
как «колышки», когда металлическая жила выходит
на поверхность кабеля. Коварность этого дефекта
заключается в том, что его образование происходит
по истечении времени и выявляется, как правило,
не на стадии приемо-сдаточных испытаний, а на ста-
дии эксплуатации.
При изготовлении кабельных сборок, знание соб-
ственного диаметра изгиба позволяет при заделке
кабеля обеспечить надежность и стабильность па-
раметров сборки в процессе эксплуатации.
Например, кабель марки РК50-4-413 выдержи-
вает 10 000 перегибов на радиус 50 мм и 60 000
перегибов на радиус 100 мм. Проведенные ранее
испытания показывают, что собственный радиус
изгиба кабеля составляет 50 мм. Если не исполь-
зовать упрочняющих элементов в месте заделки
кабеля в соединитель и эксплуатировать кабель
в свободном режиме, при котором кабель будет
изгибаться на радиус, близкий к собственному ра-
диусу изгиба, ресурс кабеля не превысит 10 000
перегибов. Обеспечив с помощью упрочняющих
элементов такой профиль заделки, который обе-
спечит радиус изгиба 100 мм ресурс перегибов ка-
беля можно увеличить до 60000. Более того, зная
расчетное значение момента изгиба, можно про-
изводить расчет длины упрочняющих элементов и
конусности.
Следует отметить, что ошибочным приемом
при заделке гибких кабельных изделий является
применение жестких упрочняющих элементов. В
этом случае критический участок перемещается
от места выхода кабеля из хвостовой части соеди-
нителя в место выхода кабеля из упрочняющего
элемента.
Таким образом, предложенный метод оценки, не-
смотря на его очевидность и простоту, позволяет ре-
шить широкий круг вопросов применения кабелей
как с точки зрения определения условий и режимов
эксплуатации, так и с точки зрения классификации
по гибкости.
О. М. Ковалева — разработчик
кабельных изделий
Литература
1.
Гальперович Д.Я., Павлов А.А., Хренков Н.Н.
Радио-
частотные кабели. М.: Энергоатомиздат, 1990. С. 102.
2. IEC 60966-1:1999. Кабели радиочастотные и коакси-
альные в сборе. Часть 1. Общие технические условия. Об-
щие требования и методы испытаний.
Оригинал статьи: Экспресс-метод определения количественных критериев гибкости кабельных изделий
Способность кабельного изделия к изгибу является его важнейшим эксплуатационным свойством, которое характеризуется такими параметрами как минимальный радиус изгиба, допустимое число перегибов, стойкость кабеля к перемоткам и осевым кручениям при изгибе.
