一种铝合金型材结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种铝合金型材结构，包括：侧槽板、基板、棱筋和河床，侧槽板、棱筋和河床的伸展方向均与基板长度方向平行，侧槽板固定在基板两侧的边沿与基板构成多于两个凹形沟槽的整体组合件，棱筋分布在基板的一个平面上或同时分布在基板的两个平面上与基板构成整体，河床由基板上缺省棱筋的开阔区域形成，侧槽板、基板、棱筋和河床共同构成一个左右对称的受到结构和尺寸比例控制的整体异形件。该型材可与其它配套型材组合使用，在单位长度用量相同、负载相同、悬梁形变量相同的条件下跨度最大，有利于母线槽导体的散热，延长系统的服役寿命。
【专利说明】
一种铝合金型材结构
技术领域
[0001]本实用新型属于母线槽组合件的铝合金型材设计制造领域，具体涉及一种铝合金型材的优化结构。
【背景技术】
[0002]自铝合金型材问世之日起，针对航空航天、汽车运输、轨道交通、船舶潜艇、建筑装修以及电力传输等各个领域的不同用途，人们总是在不断地追求铝合金型材结构的优化设计，以期在单位长度用料量相同的前提下使型材的刚度达到最大或提高应用可靠性，从而扩充用途或降低成本。如今研究铝合金型材结构较为活跃的领域之一是母线槽组合件的设计，其特点表现在型材结构变化大、尺寸比例关系变量多、总体结构由单件向多件化拼合方向发展。
[0003]母线槽起源于超高层建筑、大型工厂以及军事基地的供电难题，其电能输送涉及线束众多、超强电流密度的供给与分配，如果仅靠电线电缆的连接分配是极不可靠的，也几乎不可能，因此早在上世纪50年代前后由美国发明的一套结构系统化“Bus-Way-System(母线槽)”的传导方案很好地解决了这个难题。经过半个多世纪的不断改进，母线槽配件在结构和材料等各个细节技术上都日趋完善，尤其是用于母线槽外壳、接驳管的金属型材，其结构总是在不断地变化或优化之中，如中国专利CN2749154Y、CN2899217Y、CN103036182A、CN201051637Y、CN201853988U、CN2275295Y、CN101098071A 都对构成母线槽外壳的盖板和侧板等金属型材结构作了不同程度的改进。
[0004]但是，面对日益增长的性价比需要，构成母线槽配件的金属型材产品和技术仍然存在许多细节上的改进空间。
[0005]例如，将母线槽外壳的钢材改为铝镁合金，使单位长度的重量减轻了近60%，使母线槽配件的制造、运输、安装和运行成本显著降低，而对于向大跨度、减少安装支点为发展方向的母线槽构件而言，由于铝镁合金强度与钢材相比有所下降，反过来又需要增加母线槽构件的壁厚来提高强度和刚度。
[0006]因此，有必要发明一系列结构和尺寸比例关系优化的、用于组合体母线槽的铝合金型材，以解决大跨度、少支点母线槽需要大幅度增加壁厚的问题。
【发明内容】
[0007]本实用新型的目的在于提供一种用于大跨度少支点、用于组合体母线槽的铝合金型材优化结构，并在保证组合体母线槽有足够强度、刚度和可靠性的前提下，使单位长度的材料用量最少化。
[0008]为达上述目的，本实用新型的一种铝合金型材结构，包括:侧槽板、基板、棱筋和河床，侧槽板、棱筋和河床的伸展方向均与基板长度方向平行，侧槽板固定在基板两侧的边沿与基板构成多于两个凹形沟槽的整体组合件，棱筋分布在基板的一个平面上或同时分布在基板的两个平面上与基板构成整体，河床由基板上缺省棱筋的开阔区域形成，侧槽板、基板、棱筋和河床共同构成一个左右对称的受到结构和尺寸比例控制的整体异形件。
[0009]进一步地，所述侧槽板的横切面结构为“T、L、J、U”的任意一种几何构成体。
[0010]进一步地，所述基板的横切面结构为矩形、梯形的任意一种几何构成体，或矩形和梯形两种形状的几何构成体，或者多于一种矩形与多于一种梯形的几何构成体。
[0011]进一步地，所述棱筋的横切面结构为U形、波浪形、三角形的任意一种几何构成的单条棱或多棱阵列，或包含U形、波浪形和三角形任意组合的多棱阵列，棱筋分布在基板的一个平面上或同时分布在基板的两个平面上与基板构成整体。
[0012]进一步地，所述结构和尺寸比例控制包括:基板厚度!^、基板宽度B1、河床宽度B2,棱筋高度出、棱筋峰顶半径R1、棱筋谷底半径R2、棱筋间距1，侧槽板厚度TdPT3、内曲率半径R3、伯槽深度或侧槽板高度B4、叔槽宽度&、叔槽深度B3，其中一一
[0013]HgT1之比为I.00?6.2倍或更优选为1.38 ±0.20倍；
[0014]扭加^之和再与B3之比小于1.0或等于1.0;
[0015]81与出之比为1.38?13.8倍或更优选为6.2 ± 0.62倍；
[0016]1?2与1^之比为1.62?13.8倍或更优选为2.62 ±0.38倍；
[0017]21?2与1'1之比为0.50?2.62倍或更优选为1.62 ±0.20倍；
[0018]R3与B3之比为0.38?1.00倍或更优选为0.62 ±0.15倍；
[0019]B3与B4之比为O?0.38倍或更优选为0.25 ± 0.05倍；
[0020]之比为O?I.62倍或更优选为0.62 ±0.015倍；
[0021 ] B4与T2之比为6.2?16.2倍或更优选为13.8 ± 2.0倍；
[0022]!'!与!':?之比为0.62?1.62倍或更优选为1.0±0.2倍。
[0023]T3与T2之比为0.62?1.62倍或更优选为1.0±0.2倍。
[0024]进一步地，所述侧槽板、基板以及棱筋的材料选用铝合金、铝镁合金、玻璃纤维或碳纤维增强尼龙、聚甲醛、聚酰亚胺、聚苯硫醚、热固性树脂的一种或更优选6063-T5铝合金。
[0025]本实用新型的一种铝合金型材结构，其有益技术效果在于:
[0026]①该型材可与其它配套型材组合使用，在单位长度用量相同、负载相同、悬梁形变量相同的条件下，实现跨度最大、刚度最大，可靠性不下降；
[0027]②凸形空心槽有利于增加丁型螺栓安装的随机性和便利性、有效扩展型材端面的周长使其散热表面积增大和提高空气对流速度，有利于母线槽壳体内导体的热量向空气散发，降低系统的温度，延长系统的服役寿命；
[0028]③棱筋的阵列有利于增加安装精度和效率、增加型材之间接触面积或传热速度，使系统温度均衡化，避免系统局部温度过高。
【附图说明】
[0029]图1是本实用新型一种铝合金型材结构实施例的横切面结构和尺寸的定义示意图。
[°03°]图2是图1中A部放大示意图。
[0031]图3是图1优化后的结构和尺寸示意图。
[0032]图4是图3优化后的结构和尺寸示意图。
[0033]在图1至图4中，相同功能、相同结构的零件采用了相同的标号，为了图纸简洁而略去对称或相同系列位置上的零件标号，字母下右下角的数码仅为符号的一部分并不代表其量值。
[0034]11一侧槽板，12—基板，13—棱筋阵列，14一河床，
[0035]15—伯槽腔，16—仲槽腔，17—叔槽腔，B1—基板宽度，
[0036]B2 一河床宽度，B3 一仲槽深度，B4 一伯槽深度或侧槽板高度，B5 一叔槽宽度，
[OO3 7 ]Hi 一棱筋尚度，Ri—棱筋峰顶半径，R2—棱筋谷底半径，R3 —内曲率半径，
[0038]R4—外曲率半径，Tl—基板厚度，Τ2、Τ3—侧槽板厚度，Wl—棱筋间距。
【具体实施方式】
[0039]为详细说明本实用新型一种铝合金型材结构的技术内容、构造特征、所实现目的和实施效果，以下结合实施例及其附图进一步说明。
[0040]如图1和图2所示，该图所揭示的是本实用新型一种铝合金型材结构的一个实施例，并给予了结构和尺寸的定义，该实施例的结构包括:侧槽板11、基板12、棱筋13和河床14，侧槽板11、棱筋13和河床14的伸展方向均与基板12长度方向平行，侧槽板11固定在基板12两侧的边沿与基板12构成“伯槽腔15、仲槽腔16、叔槽腔17”三级凹形整体的组合沟槽，棱筋13分布在基板12的一个平面上与基板12构成整体，河床14是基板12中轴线上缺省棱筋的开阔区域，侧槽板11、基板12以及棱筋13共同构成一个左右对称的受到结构和尺寸比例控制的整体异形件。
[0041 ]侧槽板11的横切面结构为“J”形几何构成体。
[0042]基板12的横切面结构为矩形几何构成体。
[0043]棱筋13的横切面结构为“U”形几何构成的多棱阵列，并分布在基板12的一个平面上与基板12构成整体，棱筋13的脊部指向仲槽腔16—侧。
[0044]结构和尺寸比例控制包括:基板厚度!^、基板宽度B1、河床宽度B2,棱筋高度出、棱筋峰顶半径R1、棱筋谷底半径R2、棱筋间距1，侧槽板厚度TdPT3、内曲率半径R3、伯槽深度或侧槽板高度Β4、叔槽宽度&、叔槽深度B3，其中一一
[0045]HgT1 之比，优选为1.38±0.20倍；
[0046]扭加^之和再与B3之比，小于1.0;
[0047]B^B2 之比，优选为6.2 ±0.62倍；
[0048]1?2与办之比，优选为2.62 ±0.38倍；
[0049]SR^T1 之比，优选为I.62 ± 0.20倍；
[0050]R3与B3之比，优选为0.62 ±0.15倍；
[0051]B3与Β4之比，优选为0.25 ±0.05倍；
[0052]85与84之比，优选为0.62 ± 0.015倍；
[0053]Β4与T2之比，优选为13.8±2.0倍；
[0054]!'!与!':?之比，优选为1.0 ±0.2倍；
[0055]T3与T2之比，优选为1.0 ±0.2倍。
[0056]如图3和图4所示，该两图所揭示的是尺寸比例控制优选之后的具体加工尺寸，该实施例的侧槽板11、基板12以及棱筋13的材料优选6063-Τ5铝合金。
[0057]本实用新型的一种铝合金型材结构实施例，其有益技术效果在于:
[0058]①该型材可与其它配套型材组合使用，在单位长度用量相同、负载相同、悬梁形变量相同的条件下，实现跨度最大、刚度最大，可靠性不下降；
[0059]②凸形空心槽有利于增加丁型螺栓安装的随机性和便利性、有效扩展型材端面的周长使其散热表面积增大和提高空气对流速度，有利于母线槽壳体内导体的热量向空气散发，降低系统的温度，延长系统的服役寿命；
[0060]③棱筋的阵列有利于增加安装精度和效率、增加型材之间接触面积或传热速度，使系统温度均衡化，避免系统局部温度过高。
【主权项】
1.一种铝合金型材结构，其特征在于包括:侧槽板、基板、棱筋和河床，侧槽板、棱筋和河床的伸展方向均与基板长度方向平行，侧槽板固定在基板两侧的边沿与基板构成多于两个凹形沟槽的整体组合件，棱筋分布在基板的一个平面上或同时分布在基板的两个平面上与基板构成整体，河床由基板上缺省棱筋的开阔区域形成，侧槽板、基板、棱筋和河床共同构成一个左右对称的受到结构和尺寸比例控制的整体异形件。2.根据权利要求1所述的铝合金型材结构，其特征在于:所述侧槽板的横切面结构为“T、L、J、U”的任意一种几何构成体。3.根据权利要求1所述的铝合金型材结构，其特征在于:所述基板的横切面结构为矩形、梯形的任意一种几何构成体，或矩形和梯形两种形状的几何构成体，或者多于一种矩形与多于一种梯形的几何构成体。4.根据权利要求1所述的铝合金型材结构，其特征在于:所述棱筋的横切面结构为U形、波浪形、三角形的任意一种几何构成的单条棱或多棱阵列，或包含U形、波浪形和三角形任意组合的多棱阵列，棱筋分布在基板的一个平面上或同时分布在基板的两个平面上与基板构成整体。5.根据权利要求1所述的铝合金型材结构，其特征在于所述结构和尺寸比例控制包括:基板厚度!^、基板宽度仏、河床宽度B2，棱筋高度出、棱筋峰顶半径仏、棱筋谷底半径心、棱筋间距W1，侧槽板厚度TdPT3、内曲率半径R3、伯槽深度或侧槽板高度B4、叔槽宽度况、叔槽深度B3,其中—— 扭与!^之比为1.00?6.2倍； Hi加Ti之和再与B3之比小于1.0或等于1.0; 81与出之比为1.38?13.8倍； R2与Ri之比为1.62?13.8倍； 之此与!^之比为0.50?2.62倍； R3与B3之比为0.38?I.00倍； B3与B4之比为O?0.38倍； B5与B4之比为O?1.62倍； B4与T2之比为6.2?16.2倍；!'!与!':?之比为0.62?I.62倍； T3与T2之比为0.62?1.62倍。
【文档编号】F16S5/00GK205424399SQ201521081194
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月23日
【发明人】康树峰, 王忠顺
【申请人】深圳市沃尔核材股份有限公司, 深圳市沃尔特种线缆有限公司, 常州市沃尔核材有限公司, 乐庭电线工业（惠州）有限公司, 惠州乐庭电子线缆有限公司