本发明属于钢芯铝绞线嵌铝耐张线夹技术领域,具体涉及一种19根绞钢芯铝绞线嵌铝耐张线夹压接方法。
背景技术:
现有钢芯铝绞线耐张线夹主要由钢锚压接管和铝压接管组成,压接时,先将铝绞线剥削一段露出钢绞线,用钢锚压接管将钢绞线压接,然后再用铝合金压接管将铝合金接续管、铝绞线、钢绞线压接在一起。这种传统的压接方法容易出现两方面问题:
(1)钢锚压接管压接对钢芯的损伤
在传统的输变电工程架空导线耐张线夹的压接工艺中,钢芯铝绞线的镀锌钢绞线(或铝包钢绞线)接头均用钢锚压接管直接套住钢绞线液压连接,如果钢锚压接管与钢绞线硬度不匹配、压接模具尺寸不合理、压接压力不足,容易出现欠压、松股、过压、钢丝表面损伤等缺陷,导致接头的握着力不满足标准要求。在造成钢芯铝绞线的钢绞线压接缺陷因素中,钢锚压接管与钢绞线硬度不匹配是最不能避免的,在铝包钢绞线的生产工艺中,冷拉钢丝穿过液铝镀铝,相当做了一次回火,冷拉钢丝硬度降低,导致钢绞线硬度比钢锚压接管硬度低,压接时钢锚压接管内壁咬伤钢绞线钢丝,导致接头的握着力降低。
(2)铝套管线夹压接质量难以保证
传统的输变电工程架空导线的接续工艺中,由于钢芯屈服强度远大于铝的屈服强度,铝绞线和铝合金接续管在压接处产生塑性变形硬化,单根铝绞线截面变细。
夏天,当温度增大时,钢芯向外膨胀挤压铝绞线,铝绞线和铝合金接续管也向内向外膨胀继续挤压钢芯,由于钢芯屈服强度远大于铝的屈服强度,铝绞线压接处继续产生塑性变形硬化、单根铝绞线截面继续变细。
冬天,当温度降低时,由于钢芯处于弹性范围内,钢芯截面变细,钢芯施加给铝绞线的压力降低,铝绞线的截面也收缩,但由于铝绞线已经发生屈服硬化,铝绞线的截面并未因为压力的降低而膨胀,这就导致铝绞线之间产生缝隙。
雨水、大气、污物、腐蚀介质渗透压接头的铝绞线之间缝隙,使铝绞线表面产生氧化,生成三氧化二铝,导致钢芯铝绞线接续管压接处接触电阻增大发热,最终失效。
技术实现要素:
本发明要解决的技术问题是:提供一种19根绞钢芯铝绞线嵌铝耐张线夹压接方法,以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为:一种19根绞钢芯铝绞线嵌铝耐张线夹压接方法,该方法包括以下步骤:
1)将钢芯铝绞线压接端铝绞线剥除露出钢芯,剥除段长度=钢锚压接管长度+20mm;
2)将剥除设定长度铝绞线的钢芯铝绞线压接端拉直至10米,将铝套管线夹从钢芯铝绞线端套入,并将铝套管线夹移到不影响下一步工序位置;
3)将钢芯铝绞线穿入外嵌层铝管中,外嵌层铝管大内径端朝压接头,将外嵌层铝管移动到不影响下一步工序位置;
4)将导线定形环套入钢芯铝绞线上,将导线定形环固定在钢芯铝绞线铝绞线层大内径左端内嵌层铝管长度+20mm处;
5)松开钢芯铝绞线铝绞线层,将内嵌层铝管套入19根绞钢芯,并将内嵌层铝管全部插入内层铝绞线和钢芯之间;
6)按钢芯铝绞线各铝绞线层绞向修复铝绞线,并使外嵌层铝管未包裹内嵌层铝管端头与修复后的钢芯铝绞线铝绞线层端头对齐,使导线定形环、修复的铝绞线、内嵌层铝管、钢芯全部套进外嵌层铝管中;
7)将钢芯嵌铝管嵌入到钢锚压接管内;
8)将钢芯钢绞线从钢芯嵌铝管一端插入,并将裸露的钢芯钢绞线完全插入钢芯嵌铝管中;
9)采用压接模具压接钢锚压接管,使得钢芯嵌铝管紧密啮合钢芯钢绞线表面且填充钢锚压接管和钢芯钢绞线间间隙形成钢绞线耐张接头;
10)将铝套管线夹移动套装在钢芯铝绞线外嵌层铝管和钢锚压接管的大端外径外部;
11)采用压接模具压接铝套管线夹未包裹钢锚压接管端和钢锚压接管的大端外径正对的套管线夹表面,使得外嵌层铝管紧密啮合钢芯铝绞线和铝套管线夹,内嵌层铝管紧密啮合内层铝绞线和钢绞线、套管线夹与钢锚压接管紧密贴合,形成铝绞线压接接头;钢绞线耐张接头、铝绞线压接接头、槽齿压接段共同组成钢芯铝绞线嵌铝耐张线夹压接接头。
压接模具的压接钢锚压接管后压接应力:
钢锚压接管压接成型后压力机未停时,钢锚压接管内半径为rfe,钢锚压接管中心厚度为dfe,钢芯绞线螺纹中径为d2,钢芯嵌铝管中径厚度为dal,钢锚压接管牌号为q345;
根据材料真应力σ与真应变ε的关系
σ=eε(1)
式(1)中,e----为材料的杨氏模量;
钢锚压接管压接成型后压力机停机移开后,设钢芯嵌铝管壁受压应力为σ1,钢锚压接管内半径未rfe+δrfe,钢锚压接管中心厚度为dfe+δdfe,钢芯绞线螺纹中径圆半径为r+δr,钢芯嵌铝管中径厚度为dal+δdal
钢锚压接管压接成型后压力机压力解除后,各个厚度增量关系为:
δrfe-δr=δdal(5)
则钢锚压接管压接成型后压力机压力解除后,钢芯、钢芯嵌铝管、钢锚压接管之间的压应力为:
式(7)中:
σ1----钢锚压接管压接成型后压力机压力解除后,
钢芯、钢芯接续嵌铝管、钢锚之间的压应力,单位pa;
σ----钢锚压接管压接成型后压力机压力解除前,
钢芯、钢芯嵌铝管、钢锚之间的压应力,单位pa;
rfe----钢锚压接管压接后内半径,单位mm;
r----钢芯绞线螺纹中径d2的一半,单位mm;
dal----钢芯嵌铝管等效厚度,单位mm;
efe----钢的杨氏模量;
eal----铝合金的杨氏模量。
钢锚压接管压接成型后嵌入圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线间的铝材量s,钢芯接续嵌铝管的牌号为5a05:
式(8)中,r---钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
嵌入需要的钢芯嵌铝管厚度
式(9)中,r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
则钢芯嵌铝管厚度为δal
δal=δq+1(10)
钢芯嵌铝管外径dal为
dal=10r+1+2δal(11)
式(11)中
r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
嵌铝管长度为1个钢芯绞线节距(1个钢芯绞线节距为钢芯直径的18倍);
钢锚压接管压接管参数:
钢锚压接管牌号为q345b高强钢,钢锚压接管厚度δfe为
式(20)中
fb----导线或地线计算破断力,单位n;
σsfe----钢锚屈服强度,单位mpa;
dal----钢芯嵌铝管外径,单位mm;
则钢锚压接管外径为
dfe=dal+2δfe(13)
钢锚压接管长度与嵌铝管长度相同。
压接钢锚压接管的压接模具的压接截面面积:
钢芯压接截面积sx
式(14)中
r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
钢芯嵌铝管截面sq为
式(15)中
r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
dal----钢芯嵌铝管外径,单位mm;
钢锚压接管截面积sg为
dsl=dal+1(16)
式(16)中
dfe----钢锚外径,单位mm;
dsl----钢锚内径,单位mm;
dal----钢芯嵌铝管外径,单位mm;
压接模具压接截面面积sy为:
sy=sx+sq+sg(17)
正六边形压模边长a为:
正六边形压模对角线b为:
b=a+2acos60°=2a(19)。
压接模具压接铝套管线夹后压接应力:
压接模具压接铝套管线夹后受到的压接应力可视为弹塑性力学中薄壁圆筒受均布压力问题,铝套管线夹牌号为5a05,设钢芯铝绞线位于极坐标系中,ρ为极坐标,受到嵌层铝管屈服后塑性形变后的残余纵向应力为σρ,横向应力为
边界条件要求为:
将计算条件视为轴对称应力,则解答条件为:
式(21)中:
σρ----铝绞线受到外嵌层铝管和铝套管线夹屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位pa;
带入边界条件,解得:
式(22)中:
r1----内嵌层铝管外半径,即原始半径,单位mm;
r0----铝套管线夹外半径,即原始半径,单位mm;
q1----内嵌层铝受到的屈服应力,即原始半径,单位mm;
q2----铝套管线夹和外嵌层铝管受到的屈服应力,即原始半径,单位mm;
a、b、c----常数同式(21);
令b=0将式(22)解得的常数a、2c代入式(21)可求得层间残余径向应力与环向应力为:
式(23)中:
σρ----铝绞线受到外嵌层铝管和铝套管线夹屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位pa;
r1----内嵌层铝管外半径,即原始半径,单位mm;
r0----铝套管线夹外半径,即原始半径,单位mm;
q1----内嵌层铝受到的屈服应力,单位pa;
q2----铝套管线夹和外嵌层铝管受到的屈服应力,单位pa;
在环向残余应力与径向残余应力的作用下,绞线间存在缝隙出现相互位移,则计算直径为:
式(24)中:
uρ----绞线之间的径向位移,单位mm;
e----钢芯铝绞线弹性模量,单位pa;
由于薄壁圆筒受均布压力问题属于平面应变问题,故上式(24)中
压接后内嵌层铝管的外半径为
压接后外嵌层铝管的外半径为
径向厚度的改变量为
计算半径
rh=r-δr(29)
式(25)-式(29)中
σρ----铝绞线受到外嵌层铝管和铝套管线夹屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位pa;
ur----压接后内嵌层管的外半径,单位mm;
ur----压接后外嵌层铝管的外半径,单位mm;
μ----铝的泊松比,取0.33;
δr----径向厚度的改变量,单位mm;
rh----压接后计算半径,单位mm。
内嵌层铝管参数:设内嵌层铝管压接成型后嵌入钢绞线的铝材量为d,两股钢绞线间角度为θ,钢绞线最外层根数为n,单根钢绞线半径为r,所选用内嵌层铝管的牌号为5a05,则:
式(31)中,r----单根钢绞线半径,单位mm;
设压接成型后嵌入铝绞线的铝材量为t,最内层两股铝绞线间角度为β,铝绞线最内层根数为u,单根铝绞线半径为r1,所选用内嵌层铝管的牌号为5a05,则:
式(33)中,
r----单根钢绞线半径,mm;
r2----单根铝绞线半径,mm;
则总嵌入量为
w=d+t(34)
式(34)中:
d----压接成型后嵌入钢绞线的铝材量,单位mm2;
t----设压接成型后嵌入铝绞线的铝材量,单位mm2;
则嵌入铝套管线夹厚度为:
式(35)中,r----单根钢绞线半径,单位mm;
δal=δq+1(36)
内嵌层铝管外径为:
dal=10r+1+2δal(37)
式(37)中,r----单根钢绞线半径,单位mm;
内嵌层铝管长度为1.5倍的钢芯节径长度,选用牌号为5a05;
外嵌层铝管包括大内径段和小内经段,大内径段包裹内嵌层铝管段和小内经段未包裹内嵌层铝管段,外嵌层铝管选用牌号为1a99;
包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管内单根铝绞线的半径为r1,外嵌层铝管内径
r=dal+2nr2(38)
式(38)中,dal----内嵌层铝管外径,单位mm;
r2----单根铝绞线半径,mm;
n----铝绞线层数;
压接成型后嵌入铝绞线的铝材量
式(39)中,α----最外层两股铝绞线夹角,单位°;
r----外嵌层铝管内径,单位mm;
r2----单根铝绞线半径,单位mm;
m----外层铝绞线根数;
嵌入需要的外层铝管厚度
δal'=δq1+1(41)
式(40)、(41)中,r----外嵌层铝管内径,单位mm;
外嵌层铝管外径为
dal'=2r+1+2δal'(42)
式(42)中,r----外嵌层铝管内径,单位mm;
δal′----外嵌层铝管厚度,单位mm;
包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管的长度等于内嵌层铝管长度;
未包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管的厚度:
δal1=(dal′-d-1)/2(43)
式(43)中,dal′----外嵌层铝管外径,单位mm;
d----钢芯铝绞线外径,单位mm;
未包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管的长度为1.1倍节距长度。
导线定形环长度取10mm,内径等于未包裹内嵌层铝段导线外径,外径小于包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管内径,并将其置于包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管与未包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管相接处以达到固定导线,防止其散股的作用,材料选用牌号为1a99。
铝套管线夹厚度:
钢芯铝绞线的总额定拉断力为fb,铝套管线夹的屈服强度为σal,铝套管线夹选用的牌号为5a05,则铝套管线夹厚度为δfe为:
式(44)中,fb----计算拉断力,单位n;
dal′----外嵌层铝管外径,单位mm;
σal----铝套管线夹的屈服强度,单位mpa;
铝套管线夹外径
dal=dal'+2δal+1(45)
式(45)中,dal----铝套管线夹外径,单位mm;
dal′----外嵌层铝管外径,单位mm;
δal----铝套管线夹厚度,单位mm;
铝套管线夹长度:外嵌层铝管总长度+钢锚压接管长度+预留长度+公差,铝套管线夹选用的牌号为5a05。
压接模具压接铝套管线夹的面积:
内嵌层铝管压接截面积
式(46)中,sj′----内嵌层铝管压接截面积,单位mm2;
dal----内嵌层铝管外径,单位mm;
r----单根钢绞线半径,单位mm;
外层嵌层铝管截面积为sq为:
式(47)中,dal'----外嵌层铝管外径,单位mm;
r----外嵌层铝管内径,单位mm;
铝套管线夹截面积为sl:
dal′=dal′+1
式(48)中,dal----铝套管线夹外径,单位mm;
dal′----铝套管线夹内径,单位mm;
则压接模具截面积为sm为:
sm=sq+sj+sl+sal-w-s(49)
sj----内嵌层铝管截面积,单位mm2,见式(46);
sq----外嵌层铝管截面积,单位mm2,见式(47);
sl----铝套管线夹截面积,单位mm2,见式(48);
sal----钢芯铝绞线截面积,单位mm2;
w---内嵌层铝管嵌入量,单位mm2,见式(34);
s----外嵌层铝管嵌入量,单位mm2,见式(39);
正六边形压模边长a为:
正六边形压模对角线b1为:
b1=a+2acos60°=2a(51)
压接模具压接铝套管线夹的压接段包括从套管线夹起始至钢锚压接区之前的压接段一和由钢锚压接管压接结束部分加20mm公差位置处至铝套管线夹末端的压接段二;
压接接头接触电阻计算:
(1)接触面积
接触长度按螺纹中径计算,则每模压接中径长度为lj,共压接b模,接触长度与嵌层铝套管线夹长度lq的乘积即为嵌层铝套管线夹铝绞线的接触面积sc:
sc=b×lj×lq(52)
式(52)中
lj----压接中径长度,单位mm;
lq----外嵌层铝管长度,单位mm;
b----压接模数;
计算时嵌层铝套管线夹铝绞线的接触面积sc大于两倍导线截面面积;
(2)接触电阻
接触电阻用经验公式计算,即:
f=σρ·sc(53)
式(53)中,f—触头压力,单位n;
σρ----铝绞线受到外嵌层铝管和铝套管线夹屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位pa;
sc—嵌层铝套管线夹铝绞线的接触面积,单位mm2;
式(54)中,rj—触头接触电阻,单位ω;
f----触头压力,单位n;
l----与触头接触形式有关的常数,对于点接触l=0.5-0.7,面接触l=1;
k----与接触材料、接触表面加工方法、接触面状况有关的常数,当接触面没有氧化,铝和铝间的k值为(3-6.7)×10-3。
本发明的有益效果:与现有技术相比,本发明在压接的钢绞线与钢锚压接管间增加钢芯嵌铝管,钢绞线和铝绞线层间增加一层内嵌层铝管、套管线夹和19根绞钢芯铝绞线之间增加一层外嵌层铝管,利用铝管的高塑形和高静摩擦系数,避免在钢绞线的钢丝和铝绞线层的铝丝以及钢接续管和19根绞钢芯铝绞线压接时出现19根绞钢芯铝绞线被压伤、欠压、松股现象,同时又满足接头的握着力要求,使19根绞钢芯铝绞线压接更容易实施,压接质量更高,压接头可以免无损检测,减低劳动强度和工程费用。
附图说明
图1为耐张线夹压接钢芯铝绞线结构示意图,图中两端为压接段,中部为未压接段;
图2为耐张线夹结构示意图;
图3为图2中右端结构示意图;
图4为套管线夹未压接处截面结构示意图;
图5为套管线夹压接钢芯铝绞线处截面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1:如图1-5所示,一种19根绞钢芯铝绞线嵌铝耐张线夹压接方法,包括套管线夹1、钢锚压接管2、钢芯嵌铝管3、内嵌层铝管4、外嵌层铝管5、导线定形环6和线夹锚环7,钢芯嵌铝管3套接在钢芯铝绞线压接端的钢绞线8上,钢锚压接管2套接在钢芯嵌铝管3外部,压接钢锚压接管2使得钢芯嵌铝管3紧密贴合钢绞线3形成钢绞线压接接头;将内嵌层铝管4置于压接端钢芯铝绞线的钢绞线7和内铝绞线层9之间,压接端钢芯铝绞线外套接有外嵌层铝管5,套管线夹1的套孔套接在钢芯铝绞线上的外嵌层铝管5和钢锚压接管2上,压接套管线夹1两端使得内嵌层铝管4紧密贴合钢绞线7和内铝绞线层8、外嵌层铝管5紧密贴合钢芯铝绞线和套管线夹1、钢锚压接管2与压接套管线夹1紧密贴合,形成铝绞线压接接头,线夹锚环7设置在钢锚压接管2外端,钢绞线压接接头位于套管线夹内。
优选的,上述钢芯嵌铝管3长度为一个钢绞线节距。
优选的,上述钢锚压接管2外表面为台阶结构,大外径端为实心结构,最大外径与套管线夹1套孔直径相等,大外径端表面设置有外凸的环形凹槽10,环形凹槽10靠近内端设置,压接套管线夹后,更好的起到防脱作用,钢锚压接管2小外径端套接钢芯嵌铝管3。
优选的,上述外嵌层铝管5为台阶孔,大端内径套接在压接钢芯铝绞线内端,且覆盖内嵌层铝管5,便于插入外嵌层铝管,压接后外嵌层铝管与钢芯铝绞线表面贴合均匀性更好。
实施例2:一种钢芯铝绞线全张力嵌铝压接方法:该方法包括以下步骤:
1)将钢芯铝绞线压接端铝绞线剥除露出钢芯,剥除段长度=钢锚压接管长度+20mm;
2)将剥除设定长度铝绞线的钢芯铝绞线压接端拉直至10米,将铝套管线夹1从钢芯铝绞线端套入,并将铝套管线夹1移到不影响下一步工序位置;
3)将钢芯铝绞线穿入外嵌层铝管5中,外嵌层铝管5大内径端朝压接头,将外嵌层铝管移动到不影响下一步工序位置;
4)将导线定形环6套入钢芯铝绞线上,将导线定形环固定在钢芯铝绞线铝绞线层大内径左端内嵌层铝管长度+20mm处;
5)松开钢芯铝绞线铝绞线层,将内嵌层铝管4套入19根绞钢芯,并将内嵌层铝管4全部插入内层铝绞线和钢芯之间;
6)按钢芯铝绞线各铝绞线层绞向修复铝绞线,并使外嵌层铝管5未包裹内嵌层铝管4端头(小内径端)与修复后的钢芯铝绞线铝绞线层端头对齐,使导线定形环6、修复的铝绞线、内嵌层铝管4、钢芯全部套进外嵌层铝管5中;
7)将钢芯嵌铝管3嵌入到钢锚压接管2内;
8)将钢芯钢绞线从钢芯嵌铝管3一端插入,并将裸露的钢芯钢绞线完全插入钢芯嵌铝管3中;
9)采用压接模具压接钢锚压接管2,使得钢芯嵌铝管紧密啮合钢芯钢绞线表面且填充钢锚压接管2和钢芯钢绞线间间隙形成钢绞线耐张接头。
10)将铝套管线夹1移动套装在钢芯铝绞线外嵌层铝管5和钢锚压接管的大端外径外部;
11)采用压接模具压接铝套管线夹1未包裹钢锚压接管端(外嵌层铝管正对的套管线夹表面)和钢锚压接管的大端外径正对的套管线夹表面,使得外嵌层铝管紧密啮合钢芯铝绞线和铝套管线夹,内嵌层铝管紧密啮合内层铝绞线和钢绞线、套管线夹与钢锚压接管紧密贴合,形成铝绞线压接接头;钢绞线耐张接头、铝绞线压接接头、槽齿压接段(环形槽与套管线夹压接处)共同组成钢芯铝绞线嵌铝耐张线夹压接接头。
新型的圆线同心绞架空导线钢芯铝绞线耐张线夹嵌铝压接结构,它由铝套管线夹1、钢锚压接管2、钢芯嵌铝管3、内嵌层铝管4、外嵌层铝管5、导线定性环6、线夹锚环7构成,见图1,铝套管线夹1提供圆线同心绞架空导线和线夹锚环对接主要的抗张力和接头压力,内嵌层铝管4、外嵌层铝管5分别提供压接部分钢丝、铝丝嵌入填充材料(见图2),利用铝合金的高静摩擦系数将接头压力转变为抗张力,提高接头的握着力(见图3)。
由于嵌层铝管硬度低,不会压伤圆线同心绞架空导线钢芯铝绞线,只要模具跟压接管匹配,压接头不会出现欠压、松股现象,可以不用对压接头进行无损检测。
压接模具的压接钢锚压接管后压接应力:
钢锚压接管压接成型后压力机未停时,钢锚压接管内半径为rfe,钢锚压接管中心厚度为dfe,钢芯绞线螺纹中径为d2,钢芯嵌铝管中径厚度为dal,钢锚压接管牌号为q345;
根据材料真应力σ与真应变ε的关系
σ=eε(1)
式(1)中,e----为材料的杨氏模量;
钢锚压接管压接成型后压力机停机移开后,设钢芯嵌铝管壁受压应力为σ1,钢锚压接管内半径未rfe+δrfe,钢锚压接管中心厚度为dfe+δdfe,钢芯绞线螺纹中径圆半径为r+δr,钢芯嵌铝管中径厚度为dal+δdal
钢锚压接管压接成型后压力机压力解除后,各个厚度增量关系为:
δrfe-δr=δdal(5)
则钢锚压接管压接成型后压力机压力解除后,钢芯、钢芯嵌铝管、钢锚压接管之间的压应力为:
式(7)中:
σ1----钢锚压接管压接成型后压力机压力解除后,
钢芯、钢芯接续嵌铝管、钢锚之间的压应力,单位pa;
σ----钢锚压接管压接成型后压力机压力解除前,
钢芯、钢芯嵌铝管、钢锚之间的压应力,单位pa;
rfe----钢锚压接管压接后内半径,单位mm;
r----钢芯绞线螺纹中径d2的一半,单位mm;
dal----钢芯嵌铝管等效厚度,单位mm;
efe----钢的杨氏模量;
eal----铝合金的杨氏模量。
钢锚压接管压接成型后嵌入圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线间的铝材量s,钢芯接续嵌铝管的牌号为5a05:
式(8)中,r---钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
嵌入需要的钢芯嵌铝管厚度
式(9)中,r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
则钢芯嵌铝管厚度为δal
δal=δq+1(10)
钢芯嵌铝管外径dal为
dal=10r+1+2δal(11)
式(11)中
r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
嵌铝管长度为1个钢芯绞线节距(1个钢芯绞线节距为钢芯直径的18倍);
钢锚压接管压接管参数:
钢锚压接管牌号为q345b高强钢,钢锚压接管厚度δfe为
式(20)中
fb----导线(或地线)计算破断力(n)
σsfe----钢锚屈服强度(mpa)
dal----钢芯嵌铝管外径(mm)
则钢锚压接管外径为
dfe=dal+2δfe(13)
钢锚压接管长度与嵌铝管长度相同。
根据权利要求1所述的一种19根绞钢芯铝绞线嵌铝耐张线夹压接方法,其特征在于:压接钢锚压接管的压接模具的压接截面面积:
钢芯压接截面积sx
式(14)中
r----钢芯绞线钢丝半径(mm);
钢芯嵌铝管截面sq为
式(15)中
r----钢芯绞线钢丝半径(mm);
dal----钢芯嵌铝管外径(mm);
钢锚压接管截面积sg为
dsl=dal+1(16)
式(16)中
dfe----钢锚外径(mm);
dsl----钢锚内径(mm);
dal----钢芯嵌铝管外径,单位mm;
压接模具压接截面面积sy为:
sy=sx+sq+sg(17)
正六边形压模边长a为:
正六边形压模对角线b为:
b=a+2acos60°=2a(19)。
压接模具压接铝套管线夹后压接应力:
压接模具压接铝套管线夹后受到的压接应力可视为弹塑性力学中薄壁圆筒受均布压力问题,铝套管线夹牌号为5a05。设钢芯铝绞线位于极坐标系中,ρ为极坐标,受到嵌层铝管屈服后塑性形变后的残余纵向应力为σρ,横向应力为
边界条件要求为:
将计算条件视为轴对称应力,则解答条件为:
式(21)中:
σρ----铝绞线受到外嵌层铝管和铝套管线夹屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位pa;
带入边界条件,解得:
式(22)中:
r1----内嵌层铝管外半径,即原始半径,单位mm;
r0----铝套管线夹外半径,即原始半径,单位mm;
q1----内嵌层铝受到的屈服应力,即原始半径,单位mm;
q2----铝套管线夹和外嵌层铝管受到的屈服应力,即原始半径,单位mm;
令b=0将式(22)解得的常数a、2c代入式(21)可求得层间残余径向应力与环向应力为:
式(23)中:
σρ----铝绞线受到外嵌层铝管和铝套管线夹屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位pa;
r1----内嵌层铝管外半径,即原始半径,单位mm;
r0----铝套管线夹外半径,即原始半径,单位mm;
q1----内嵌层铝受到的屈服应力,单位pa;
q2----铝套管线夹和外嵌层铝管受到的屈服应力,单位pa;
在环向残余应力与径向残余应力的作用下,绞线间存在缝隙出现相互位移,则计算直径为:
式(24)中:
uρ----绞线之间的径向位移,单位mm;
e----钢芯铝绞线弹性模量,单位pa;
由于薄壁圆筒受均布压力问题属于平面应变问题,故上式(24)中
压接后内嵌层铝管的外半径为
压接后外嵌层铝管的外半径为
径向厚度的改变量为
计算半径
rh=r-δr(29)
式(25)-式(29)中
σρ----铝绞线受到外嵌层铝管和铝套管线夹屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位pa;
ur----压接后内嵌层管的外半径,单位mm;
ur----压接后外嵌层铝管的外半径,单位mm;
μ----铝的泊松比,取0.33;
δr----径向厚度的改变量,单位mm;
rh----压接后计算半径,单位mm。
设内嵌层铝管压接成型后嵌入钢绞线的铝材量为d,两股钢绞线间角度为θ,钢绞线最外层根数为n,单根钢绞线半径为r,所选用内嵌层铝管的牌号为5a05,则:
式(31)中,r----单根钢绞线半径,单位mm;
设压接成型后嵌入铝绞线的铝材量为t,最内层两股铝绞线间角度为β,铝绞线最内层根数为u,单根铝绞线半径为r1,所选用内嵌层铝管的牌号为5a05,则:
式(33)中,
r----单根钢绞线半径,mm;
r2----单根铝绞线半径,mm;
则总嵌入量为
w=d+t(34)
式(34)中:
d----压接成型后嵌入钢绞线的铝材量,单位mm2;
t----设压接成型后嵌入铝绞线的铝材量,单位mm2;
则嵌入铝套管线夹厚度为:
式(35)中,r----单根钢绞线半径,单位mm;
δal=δq+1(36)
内嵌层铝管外径为:
dal=10r+1+2δal(37)
式(37)中,r----单根钢绞线半径,单位mm;
内嵌层铝管长度为1.5倍的钢芯节径长度,选用牌号为5a05;
外嵌层铝管包括大内径段和小内经段,大内径段包裹内嵌层铝管段和小内经段未包裹内嵌层铝管段;
包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管内单根铝绞线的半径为r1,外嵌层铝管内径
r=dal+2nr2(38)
式(38)中,dal----内嵌层铝管外径,单位mm;
r2----单根铝绞线半径,mm;
n----铝绞线层数;
压接成型后嵌入铝绞线的铝材量
式(39)中,α----最外层两股铝绞线夹角,单位°;
r----外嵌层铝管内径,单位mm;
r2----单根铝绞线半径,单位mm;
m----外层铝绞线根数;
嵌入需要的外层铝管厚度
δal'=δq1+1(41)
式(40)、(41)中,r----外嵌层铝管内径,单位mm;
外嵌层铝管外径为
dal'=2r+1+2δal'(42)
式(42)中,r----外嵌层铝管内径,单位mm;
δal′----外嵌层铝管厚度,单位mm;
包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管的长度等于内嵌层铝管长度;
未包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管的厚度:
δal1=(dal′-d-1)/2(43)
式(43)中,dal′----外嵌层铝管外径,单位mm;
d----钢芯铝绞线外径,单位mm;
未包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管的长度为1.1倍节距长度。
导线定形环长度取10mm,内径等于未包裹内嵌层铝段导线外径,外径小于包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管内径,并将其置于包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管与未包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管相接处以达到固定导线。
铝套管线夹厚度:
钢芯铝绞线的总额定拉断力为fb,铝套管线夹的屈服强度为σal,则铝套管线夹厚度为δfe为:
式(44)中,fb----计算拉断力,单位n;
dal′----外嵌层铝管外径,单位mm;
σal----铝套管线夹的屈服强度,单位mpa;
铝套管线夹外径
dal=dal'+2δal+1(45)
式(45)中,dal----铝套管线夹外径,单位mm;
dal′----外嵌层铝管外径,单位mm;
δal----铝套管线夹厚度,单位mm;
铝套管线夹长度:2个外嵌层铝管总长度+钢接续管长度+公差,铝套管线夹选用的牌号为5a05。
压接模具压接铝套管线夹的面积:
内嵌层铝管压接截面积
式(46)中,sj′----内嵌层铝管压接截面积,单位mm2;
dal----内嵌层铝管外径,单位mm;
r----单根钢绞线半径,单位mm;
外层嵌层铝管截面积为sq为:
式(47)中,dal'----外嵌层铝管外径,单位mm;
r----外嵌层铝管内径,单位mm;
铝套管线夹截面积为sl:
dal′=dal′+1
式(48)中,dal----铝套管线夹外径,单位mm;
dal′----铝套管线夹内径,单位mm;
则压接模具截面积为sm为:
sm=sq+sj+sl+sal-w-s(49)
sj----内嵌层铝管截面积,单位mm2,见式(46);
sq----外嵌层铝管截面积,单位mm2,见式(47);
sl----铝套管线夹截面积,单位mm2,见式(48);
sal----钢芯铝绞线截面积,单位mm2;
w---内嵌层铝管嵌入量,单位mm2,见式(34);
s----外嵌层铝管嵌入量,单位mm2,见式(39);
正六边形压模边长a为:
正六边形压模对角线b1为:
b1=a+2acos60°=2a(51)
压接模具压接铝套管线夹的压接段包括从套管线夹起始至钢锚压接区之前的压接段一和由钢锚压接管压接结束部分加20mm公差位置处至铝套管线夹末端的压接段二。
压接接头接触电阻计算:
(1)接触面积
接触长度按螺纹中径计算,则每模压接中径长度为lj,共压接b模,接触长度与嵌层铝套管线夹长度lq的乘积即为嵌层铝套管线夹铝绞线的接触面积sc:
sc=b×lj×lq(52)
式(52)中
lj----压接中径长度,单位mm;
lq----外嵌层铝管长度,单位mm;
b----压接模数;
计算时嵌层铝套管线夹铝绞线的接触面积sc大于两倍导线截面面积;
(2)接触电阻
接触电阻用经验公式计算,即:
f=σρ·sc(53)
式(53)中,f—触头压力,单位n;
σρ----铝绞线受到外嵌层铝管和铝套管线夹屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位pa;
sc—嵌层铝套管线夹铝绞线的接触面积,单位mm2;
式(54)中,rj—触头接触电阻,单位ω;
f----触头压力,单位n;
l----与触头接触形式有关的常数,对于点接触l=0.5-0.7,面接触l=1;
k----与接触材料、接触表面加工方法、接触面状况有关的常数,当接触面没有氧化,铝和铝间的k值为(3-6.7)×10-3。
具体实例:
表1、钢芯铝绞线参数
表2、钢芯嵌铝管参数计算
表3、钢锚压接管压接管参数计算
表4、钢锚压接管压模参数计算
表5、内、外嵌层铝管参数计算
表6、铝套管线夹参数计算
表7、压模参数计算
表8、接触电阻、拉断力考虑下的压接长度参数计算
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内,因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。