本发明属于圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线对接接头技术领域,具体涉及一种圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线压接方法。
背景技术:
现有钢芯铝绞线全张力接续管主要由钢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)钢芯接续管压接对钢芯的损伤。
在传统的输变电工程架空导线的接续工艺中,钢芯铝绞线及地线的镀锌钢绞线(或铝包钢绞线)接头均用钢接续管直接套住钢绞线液压连接,如果钢接续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。在造成钢芯铝绞线及地线的钢绞线压接缺陷因素中,钢接续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接续管硬度低,压接时钢接续管内壁咬伤钢绞线钢丝,导致接头的握着力降低。
(2)铝接续管压接质量难以保证。
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。
为了解决传统的压接方法容易出现的钢芯的损伤和铝接续管压接质量不稳定等问题,有必要设计一种新型的钢芯铝绞线全张力嵌铝压接工艺,使钢芯铝绞线对接压接更容易实施,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。
技术实现要素:
本发明要解决的技术问题是:提供一种圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线压接方法,以解决现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为:一种圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线压接方法,该方法包括以下步骤:
1)将对接的两端钢芯铝绞线的铝绞线剖除,每端剖除段长度=钢接续管长度/2+20mm;
2)将钢芯铝绞线两接头拉直至10米,将钢芯铝绞线一端接头套入铝接续管,并将铝接续管移到不影响下一步工序位置;
3)将一端钢芯铝绞线穿入外嵌层铝管中,外嵌层铝管内孔为台阶孔,大内径端朝接头,将外嵌层铝管移动到不影响下一步工序位置;
4)将导线定形环套入对接的钢芯铝绞线上,将导线定形环固定在钢芯铝绞线铝绞层接续端内嵌层铝管长度+20mm处;
5)松开钢芯铝绞线接续端铝绞线层,将内嵌层铝管套入7根绞钢芯,并将内嵌层铝管全部插入铝绞线层和钢芯之间;
6)按钢芯铝绞线各铝绞线层绞向修复铝绞线,将外嵌层铝管移动到钢芯铝绞线铝绞层接续端,使导线定形环、修复铝绞线、内嵌层铝管、钢芯全部套进外嵌层铝管中;
7)重复步骤3)-6),完成另一端对接的钢芯铝绞线上内嵌层铝管、外嵌层铝管和导线定性环的组装,然后对接两端钢芯铝绞线;
8)将钢芯接续嵌铝管嵌入到钢接续管内;
9)将两对接的钢芯铝钢绞线从钢芯接续嵌铝管两端插入,确保两钢芯铝钢绞线插入深度相等;
10)采用压接模具压接钢接续管,使得钢芯接续嵌铝管紧密啮合钢芯铝绞线表面且填充钢接续管和钢芯铝绞线间间隙形成钢芯压接接头;
11)将铝接续管移动套装在钢芯铝绞线两接续头的外嵌层铝管外;
12)采用压接模具压接铝接续管两端压接端,使得两接续端外嵌层铝管紧密啮合钢芯铝绞线和铝接续管,内嵌层铝管紧密啮合内铝绞线层和钢绞线,形成铝绞线压接接头;
钢芯接续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1a97:
式(8)中,r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
嵌入需要的钢芯接续嵌铝管厚度
式(9)中,r----钢芯绞线钢丝半径单位,mm;
则钢芯接续嵌铝管厚度为δal
δal=δq+1(3)
钢芯接续嵌铝管外径dal为
dal=10r+1+2δal(4)
式(11)中,r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
钢芯接续嵌铝管长度为两个钢芯绞线节距。
步骤10)中压接模具的压接钢接续管后压接应力:
设钢芯接续管压接成型后压力机未停时,钢接续管内半径为rfe,钢接续管中心厚度为dfe,钢芯绞线螺纹中径为d2,钢芯接续嵌铝管中径厚度为dal,钢接续管牌号为q345;
根据材料真应力σ与真应变ε的关系
σ=eε(5)
式(1)中,e----为材料的杨氏模量;
钢芯接续管压接成型后压力机停机移开后,设钢芯接续嵌铝管壁受压应力为σ1,钢接续管内半径为rfe+δrfe,钢接续管中心厚度为dfe+δdfe,钢芯绞线螺纹中径圆半径为r+δr,钢芯接续嵌铝管中径厚度为dal+δdal
钢芯接续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(9)
则钢芯接续管压接成型后压力机压力解除后,钢芯、钢芯接续嵌铝管、钢接续管之间的压应力为
式(7)中:
σ1----钢芯接续管压接成型后压力机压力解除后,
钢芯、钢芯接续嵌铝管、钢管之的压应力,单位pa;
σ----钢芯接续管压接成型后压力机压力解除前,
钢芯、钢芯接续嵌铝管、钢管之的压应力,单位pa;
rfe----钢管压接后内半径,单位pa;
r----钢芯绞线螺纹中径d2的一半,单位mm;
dal----钢芯接续嵌铝管等效厚度,单位mm;
efe----钢的杨氏模量;
eal----铝合金的杨氏模量。
钢接续管采用牌号为q345高强钢;钢接续管厚度δfe为
式(20)中,
fb----导线(或地线)计算破断力,单位n;
σsfe----钢管屈服强度,单位mpa;
dal----钢芯接续嵌铝管外径,单位mm;
则钢接续管外径为
dfe=dal+2δfe(13)
钢接续管长度为钢芯接续嵌铝管长度;
压接钢接续管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;
钢芯接续嵌铝管截面sq为
式(15)中,
r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
dal----钢芯接续嵌铝管外径,单位mm;
钢接续管截面积sg为
式(16)中,
dfe----钢管外径,单位mm;
dal----钢芯接续嵌铝管外径,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α为
正六边形压模对角线b为
b=a+2acos60°=2a(19)。
压接模具压接铝接续管后压接应力:
压接模具压接铝接续管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,铝接续管牌号为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接续管屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位pa;
a、b、c----常数(下同);
带入边界条件(20),解得:
式(22)中:
r1----内嵌层铝管外半径,原始半径,单位mm;
r0----铝接续管外半径,原始半径,单位mm;
q1----内嵌层铝受到的屈服应力,单位pa;
q2----铝接续管和外嵌层铝管受到的屈服应力,单位pa;
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接续管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,原始半径,单位mm;
r0----铝接续管外半径,原始半径,单位mm;
q1----内嵌层铝受到的屈服应力,单位pa;
q2----铝接续管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(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接续管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1a99,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1a99,则:
式(33)中,r----单根钢绞线半径,单位mm;
r2----单根铝绞线半径,单位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;
则嵌入内层铝管厚度为:
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=6r+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1a99;
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,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,外嵌层铝管选用牌号为1a99。
未包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管的厚度,外嵌层铝管选用牌号为1a99:
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,外嵌层铝管选用牌号为1a99。
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,导线定型环选用牌号为1a99,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。
铝接续管厚度:
钢芯铝绞线的总额定拉断力为fb,铝接续管的屈服强度为σal,则铝接续管厚度为δfe为,铝接续管选用的牌号为5a05:
式(44)中,fb----计算拉断力,单位n;
dal′----外嵌层铝管外径,单位mm;
σal----铝接续管的屈服强度,单位mpa;
铝接续管外径
dal=dal'+2δal+1(45)
式(45)中,dal----铝接续管外径,单位mm;
dal′----外嵌层铝管外径,单位mm;
δal----铝接续管厚度,单位mm;
铝接续管长度:2个外嵌层铝管总长度+钢接续管长度+公差,铝接续管选用的牌号为5a05。
压接模具压接铝接续管的面积:
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;
铝接续管截面积为sl:
dal′=dal′+1
式(48)中,dal----铝接续管外径,单位mm;
dal′----铝接续管内径,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----铝接续管截面积,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,接触长度与嵌层铝接续管长度lq的乘积即为嵌层铝接续管铝绞线的接触面积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;
计算时嵌层铝接续管铝绞线的接触面积sc大于两倍导线截面面积;
(2)接触电阻
由于膜电阻难于计算,故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接续管屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位kn;
sc—嵌层铝接续管铝绞线的接触面积,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,本发明钢丝外增加一层嵌铝管,钢丝和铝丝间增加一层内嵌层铝管、铝管和圆线同心绞架空导线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,避免在钢丝和铝丝以及钢管和圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线压接时出现圆线同心绞架空导线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,使圆线同心绞架空导线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为铝接续管结构示意图,图中两端为压接段,中部为未压接段;
图2为铝接续管压接段截面结构示意图;
图3为铝接续管未压接段截面结构示意图;
图4为内嵌层铝管结构示意图;
图5为内嵌层铝管包裹内嵌层段铝管截面结构示意图;
图6为内嵌层铝管未包裹内嵌层铝管段截面结构示意图;
图7为导线定性环结构示意图;
图8为导线定性环左视结构示意图;
图9为内嵌层铝管结构示意图;
图10为内嵌层铝管左视结构示意图;
图11为圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线对接连接处结构示意图;
图12为图11中的1-1截面示意图;
图13为图11中的2-2截面示意图;
图14为图11中的3-3截面示意图;
图15为图11中的4-4截面示意图。
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1-15所示,一种圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线压接结构,包括铝接续管1、钢接续管2、钢芯接续嵌铝管3、内嵌层铝管4、外嵌层铝管5和导线定性环6,钢芯接续嵌铝管3套接在两对接的钢绞线7上,钢接续管套2接在钢芯接续嵌铝管3外部,压接钢接续管套2使得钢芯接续嵌铝管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置于对接每端钢芯铝绞线的钢绞线7和内铝绞线层8之间,对接每端钢芯铝绞线外套接有外嵌层铝管5,铝接续管1套接在两对接的钢芯铝绞线上的两外嵌层铝管5上,压接铝接续管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铝接续管1,形成铝绞线压接接头,钢绞线压接接头位于铝接续管内,钢绞线压接接头和铝绞线压接接头共同组成圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线全张力嵌铝压接接头。
铝接续管1两端为压接段9,压接段9压接后呈类六边形,外嵌层铝管5内孔为台阶孔,大内径端朝接头对接处,包裹内嵌层铝管段内孔直径小于未包裹内嵌层铝管段内孔直径,便于快速安装。
优选的,上述钢接续管2和钢芯接续嵌铝管3长度相等,均为两个钢绞线节距。
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,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。
实施例2:一种圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线压接方法,该方法包括以下步骤:
1)将对接的两端钢芯铝绞线的铝绞线剖除,每端剖除段长度=钢接续管长度/2+20mm;
2)将钢芯铝绞线两接头拉直至10米,将钢芯铝绞线一端接头套入铝接续管,并将铝接续管移到不影响下一步工序位置;
3)将一端钢芯铝绞线穿入外嵌层铝管中,外嵌层铝管内孔为台阶孔,大内径端朝接头,将外嵌层铝管移动到不影响下一步工序位置;
4)将导线定形环套入对接的钢芯铝绞线上,将导线定形环固定在钢芯铝绞线铝绞层接续端内嵌层铝管长度+20mm处;
5)松开钢芯铝绞线接续端铝绞线层,将内嵌层铝管套入7根绞钢芯,并将内嵌层铝管全部插入铝绞线层和钢芯之间;
6)按钢芯铝绞线各铝绞线层绞向修复铝绞线,将外嵌层铝管移动到钢芯铝绞线铝绞层接续端,使导线定形环、修复铝绞线、内嵌层铝管、钢芯全部套进外嵌层铝管中;
7)重复步骤3)-6),完成另一端对接的钢芯铝绞线上内嵌层铝管、外嵌层铝管和导线定性环的组装,然后对接两端钢芯铝绞线;
8)将钢芯接续嵌铝管嵌入到钢接续管内;
9)将两对接的钢芯铝钢绞线从钢芯接续嵌铝管两端插入,确保两钢芯铝钢绞线插入深度相等;
10)采用压接模具压接钢接续管,使得钢芯接续嵌铝管紧密啮合钢芯铝绞线表面且填充钢接续管和钢芯铝绞线间间隙形成钢芯压接接头;
11)将铝接续管移动套装在钢芯铝绞线两接续头的外嵌层铝管外;
12)采用压接模具压接铝接续管两端压接端,使得两接续端外嵌层铝管紧密啮合钢芯铝绞线和铝接续管,内嵌层铝管紧密啮合内铝绞线层和钢绞线,形成铝绞线压接接头。
新型的圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线全张力嵌铝压接结构,它由铝接续管1、全张力钢接续管2、钢芯接续嵌铝管3、内嵌层铝管4、外嵌层铝管5和导线定形环6构成,见图11,铝接续管1提供圆线同心绞架空导线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,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。
由于嵌层铝管硬度低,不会压伤圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线圆线同心绞架空导线19根绞钢芯铝绞线,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。
步骤10)中压接模具的压接钢接续管后压接应力:
设钢芯接续管压接成型后压力机未停时,钢接续管内半径为rfe,钢接续管中心厚度为dfe,钢芯绞线螺纹中径为d2,钢芯接续嵌铝管中径厚度为dal,钢接续管牌号为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;
钢芯接续管压接成型后压力机停机移开后,设钢芯接续嵌铝管壁受压应力为σ1,钢接续管内半径为rfe+δrfe,钢接续管中心厚度为dfe+δdfe,钢芯绞线螺纹中径圆半径为r+δr,钢芯接续嵌铝管中径厚度为dal+δdal
钢芯接续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)
则钢芯接续管压接成型后压力机压力解除后,钢芯、钢芯接续嵌铝管、钢接续管之间的压应力为
式(7)中:
σ1----钢芯接续管压接成型后压力机压力解除后,
钢芯、钢芯接续嵌铝管、钢管之的压应力,单位pa;
σ----钢芯接续管压接成型后压力机压力解除前,
钢芯、钢芯接续嵌铝管、钢管之的压应力,单位pa;
rfe----钢管压接后内半径,单位pa;
r----钢芯绞线螺纹中径d2的一半,单位mm;
dal----钢芯接续嵌铝管等效厚度,单位mm;
efe----钢的杨氏模量;
eal----铝合金的杨氏模量。
钢芯接续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1a97:
式(8)中,r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
嵌入需要的钢芯接续嵌铝管厚度
式(9)中,r----钢芯绞线钢丝半径单位,mm;
则钢芯接续嵌铝管厚度为δal
δal=δq+1(10)
钢芯接续嵌铝管外径dal为
dal=6r+1+2δal(11)
式(11)中,r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
钢芯接续嵌铝管长度为两个钢芯绞线节距;
钢接续管采用牌号为q345高强钢,钢接续管厚度δfe为
式(12)中,
fb----导线(或地线)计算破断力,单位n;
σsfe----钢管屈服强度,单位mpa;
dal----钢芯接续嵌铝管外径,单位mm;
则钢接续管外径为
dfe=dal+2δfe(13)
钢接续管长度为钢芯接续嵌铝管长度;
压接钢接续管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;
钢芯接续嵌铝管截面sq为
式(15)中,
r----钢芯绞线钢丝半径,单位mm;
dal----钢芯接续嵌铝管外径,单位mm;
钢接续管截面积sg为
式(16)中,
dfe----钢管外径,单位mm;
dal----钢芯接续嵌铝管外径,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α为
正六边形压模对角线b为
b=a+2acos60°=2a(19)。
压接模具压接铝接续管后压接应力:
压接模具压接铝接续管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,铝接续管牌号为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接续管屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位pa;
a、b、c----常数(下同);
带入边界条件(20),解得:
式(22)中:
r1----内嵌层铝管外半径,原始半径,单位mm;
r0----铝接续管外半径,原始半径,单位mm;
q1----内嵌层铝受到的屈服应力,单位pa;
q2----铝接续管和外嵌层铝管受到的屈服应力,单位pa;
令b=0将式(22)解得的常数a、2c代入式(23)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接续管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,原始半径,单位mm;
r0----铝接续管外半径,原始半径,单位mm;
q1----内嵌层铝受到的屈服应力,单位pa;
q2----铝接续管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接续管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1a99,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1a99,则:
式(33)中,r----单根钢绞线半径,单位mm;
r2----单根铝绞线半径,单位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;
则嵌入内层铝管厚度为:
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=6r+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1a99;
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,外嵌层铝管1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,外嵌层铝管选用牌号为1a99。
未包裹内嵌层铝管段的外嵌层铝管,外嵌层铝管选用牌号为1a99:
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,外嵌层铝管选用牌号为1a99。
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,导线定型环选用牌号为1a99。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。
铝接续管厚度:
钢芯铝绞线的总额定拉断力为fb,铝接续管的屈服强度为σal,则铝接续管厚度为δfe为,铝接续管选用的牌号为5a05:
式(44)中,fb----计算拉断力,单位n;
dal′----外嵌层铝管外径,单位mm;
σal----铝接续管的屈服强度,单位mpa;
铝接续管外径
dal=dal'+2δal+1(45)
式(45)中,dal----铝接续管外径,单位mm;
dal′----外嵌层铝管外径,单位mm;
δal----铝接续管厚度,单位mm;
铝接续管长度:2个外嵌层铝管总长度+钢接续管长度+公差,铝接续管选用的牌号为5a05。
压接模具压接铝接续管的面积:
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;
铝接续管截面积为sl:
dal′=dal′+1
式(48)中,dal----铝接续管外径,单位mm;
dal′----铝接续管内径,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----铝接续管截面积,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,接触长度与嵌层铝接续管长度lq的乘积即为嵌层铝接续管铝绞线的接触面积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;
计算时嵌层铝接续管铝绞线的接触面积sc大于两倍导线截面面积;
(2)接触电阻
由于膜电阻难于计算,故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接续管屈服后塑性形变后的残余径向应力,单位kn;
sc—嵌层铝接续管铝绞线的接触面积,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。
以下为压接实例:
表1、钢芯铝绞线参数
表2、钢芯接续嵌铝管参数计算
表3、钢管参数计算
表4、钢芯接续嵌铝管参数计算
表5、内、外嵌层铝管参数计算
表6、铝接续管参数计算
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。