一种架空导线7根绞钢绞线对接嵌铝压接结构论文和设计-张仁奇

全文摘要

本实用新型公开了一种架空导线7根绞钢绞线对接嵌铝压接结构，包括钢管和铝合金管，铝合金管嵌入到钢管内，并包裹两对接的圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线，压接钢管使得铝合金管紧密贴合圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线形成钢芯接续管。本实用新型钢管和圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线之间增加一层铝合金管，利用铝合金管的高塑形和高静摩擦系数，避免在钢管和圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线压接时出现圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线被压伤、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7根绞钢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。

主设计要求

1.一种架空导线7根绞钢绞线对接嵌铝压接结构，其特征在于：包括钢管（1）和铝合金管（2），铝合金管（2）嵌入到钢管（1）内，并包裹两对接的圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线（3），压接钢管（1）使得铝合金管（2）紧密贴合圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线（3）形成钢芯接续管；钢管（1）和铝合金管（2）长度相同，均为两个钢芯绞线节距。

设计方案

设计说明书

技术领域

本实用新型属于圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线压接技术领域，具体涉及一种架空导线7根绞钢绞线对接嵌铝压接结构。

背景技术

在传统的输变电工程架空导线及地线的接续工艺中，钢芯铝绞线及地线的镀锌圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线(或铝包圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线)接头均用钢管直接套住圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线液压连接，如果钢管与圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线硬度不匹配、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圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线压接缺陷因素中，钢管与圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线硬度不匹配是最不能避免的，在铝包圆线同心绞架空导线7根绞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，导致圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线硬度比钢管硬度低，压接时钢管内壁咬伤圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线钢丝，导致接头的握着力降低。

发明内容

本实用新型解决的技术问题是：提供一种架空导线7根绞钢绞线对接嵌铝压接结构，可以解决上述现有技术中存在的技术问题。

本实用新型采取的技术方案为：一种架空导线7根绞钢绞线对接嵌铝压接结构，包括钢管和铝合金管，铝合金管嵌入到钢管内，并包裹两对接的圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线，压接钢管使得铝合金管紧密贴合圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线形成钢芯接续管。

钢管和铝合金管长度相同，均为两个钢芯绞线节距。

本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型钢管和圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线之间增加一层铝合金管，利用铝合金管的高塑形和高静摩擦系数，避免在钢管和圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线压接时出现圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线被压伤、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7根绞钢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。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的结构截面示意图；

图3为本实用新型的压接后结构示意图；

图4为圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线简化模型示意图；

图5为圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线纵截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对本实用新型进行进一步介绍。

实施例1：如图1-图5所示，一种架空导线7根绞钢绞线对接嵌铝压接结构，包括钢管1和铝合金管2，铝合金管2嵌入到钢管1内，并包裹两对接的圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线3，压接钢管1使得铝合金管2紧密贴合圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线3形成钢芯接续管。

钢管1和铝合金管2长度相同，均为两个钢芯绞线节距。

实施例2：一种架空导线7根绞钢绞线对接嵌铝压接结构的压接方法，该方法包括以下步骤：

1)将铝合金管嵌入到钢管内；

2)将两对接的圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线从铝合金管两端插入，确保两圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线插入深度相当；

3)采用压接模具压接钢管，使得铝合金管紧密贴合圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线表面且填充钢管和圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线间间隙形成钢芯接续管。

新型的圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线对接嵌铝压接管，它由外层钢管和内层铝合金管构成，见图1。外层钢管提供圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线对接主要的抗张力和接头压力，内层铝合金管提供钢丝嵌入填充材料(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)。

由于内层铝合金管硬度低，不会压伤圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线，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。

压接管嵌层铝管计算

1、钢芯钢芯绞线螺纹中径为d_{2<\/sub>计算}

按螺栓螺纹参数定义，螺栓螺纹中径d_{2<\/sub>，常用于几何计算，为一个假想圆柱体的直径，该圆柱的母线上牙型沟槽和凸起宽度相等。则钢芯绞线螺纹中径为d_{2<\/sub>为图4中大圆O的直径，其半径为R，对于7根钢丝的钢芯绞线，圆O与圆P相交的弧长等于圆O周长的1\/12。即}}

(1)式中

R----钢芯绞线螺纹中径d_{2<\/sub>的一半；}

θ----外层钢丝所割钢芯绞线螺纹中径圆弧角的一半。

圆O方程为

x^{2<\/sup>+y^{2<\/sup>＝R^2<\/sup>(2)}}

x＝Rcosθ (3)

y＝Rsinθ (4)

圆P方程为

(x-2r)^{2<\/sup>+y^{2<\/sup>＝r^2<\/sup>(5)}}

(5)式中

r----钢芯绞线钢丝半径。

用上五个方程立方程组，求得

R＝2.7875r (6)

即

d2＝5.575r (7)

2、压接应力计算

钢芯接续管压接成型后压力机未停时，如图4，钢管内半径为r_{fe<\/sub>，钢管中心厚度为d_{fe<\/sub>，钢芯绞线螺纹中径为d_{2<\/sub>，铝管中径厚度为d_al<\/sub>。}}}

根据材料真应力σ与真应变ε的关系

σ＝Eε (8)

(8)式中

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，假设铝管壁受压应力为σ_{1<\/sub>,钢管内半径未r_{fe<\/sub>+Δr_{fe<\/sub>，钢管中心厚度为d_{fe<\/sub>+Δd_{fe<\/sub>，钢芯绞线螺纹中径圆半径为R+ΔR，铝管中径厚度为d_{al<\/sub>+Δd_al<\/sub>}}}}}}

钢芯接续管压接成型后压力机压力解除后，这些厚度增量关系为

Δr_{fe<\/sub>-ΔR＝Δd_{al<\/sub>(12)}}

则钢芯接续管压接成型后压力机压力解除后，钢芯、嵌层铝管、钢管之间的压应力为

式(14)中

σ_{1<\/sub>----钢芯接续管压接成型后压力机压力解除后，}

钢芯、嵌层铝管、钢管之的压应力；

σ----钢芯接续管压接成型后压力机压力解除前，

钢芯、嵌层铝管、钢管之的压应力；

r_{fe<\/sub>----钢管压接后内半径；}

R----钢芯绞线螺纹中径d_{2<\/sub>的一半；}

d_{al<\/sub>----嵌层铝管等效厚度；}

E_{fe<\/sub>----钢的杨氏模量；}

E_{al<\/sub>----铝合金的杨氏模量。}

3、嵌层铝管计算

(1)钢芯接续管压接成型后嵌入圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线间的铝材量S

式(15)中

r----钢芯绞线钢丝半径。

(2)嵌入需要的铝管厚度

式(16)中

r----钢芯绞线钢丝半径。

则嵌层铝管厚度为δ_al<\/sub>

δ_{al<\/sub>＝δ_{q<\/sub>+1(mm) (17)}}

(3)嵌层铝管外径D_al<\/sub>为

D_{al<\/sub>＝6r+1+2δ_{al<\/sub>(mm) (18)}}

式(18)中

r----钢芯绞线钢丝半径。

(4)嵌层铝管材料：

根据铝合金的屈服强度及抗氧化性，嵌层铝管选用5A05防锈铝制造。

(5)嵌层铝管长度：

根据资料，铝合金与铝合金的静摩擦系数为1.05-1.35，铝合金与低碳钢的静摩擦系数为0.61。对于圆线同心绞架空导线7根绞铝包钢绞线、圆线同心绞架空导线7根绞镀锌钢绞线，都按圆线同心绞架空导线7根绞镀锌钢绞线与铝合金嵌层管静摩擦力计算，嵌层铝管螺纹损坏临界压接长度l_{qmin<\/sub>为}

式(19)中

F_{b<\/sub>----导线(或地线)计算破断力；}

R----钢芯绞线螺纹中径d_{2<\/sub>的一半；}

d_{2<\/sub>----钢芯绞线螺纹中径。}

经计算，嵌层铝管螺纹损坏临界压接长度l_{qmin<\/sub>小于钢芯绞线节距，钢芯绞线节距一般为l_{qmin的<\/sub>3至4倍，因此为了安全起见，嵌层铝管长度取2个钢芯绞线节距(1个钢芯绞线节距为钢芯直径的18倍)。}}

钢管计算：钢管材质：钢芯接续压接钢管为材料为Q345B，屈服强度为345MPa。

钢管内径：钢芯绞线的接续钢管内径等于嵌层铝管外径。

钢管外径：圆线同心绞架空导线7根绞钢绞线总破断力为F_{b<\/sub>,钢管的屈服强度为σ_{sfe<\/sub>，则钢管厚度δ_fe<\/sub>为}}

式(20)中

F_{b<\/sub>----导线(或地线)计算破断力；}

σ_{sfe<\/sub>----钢管屈服强度；}

D_{al<\/sub>----嵌层铝管外径。}

则钢管外径为

D_{fe<\/sub>＝D_{al<\/sub>+2δ_{fe<\/sub>(21)}}}

钢管的长度：钢管长度与嵌层铝管相同，为2个钢芯绞线节距(1个钢芯绞线节距为钢芯直径的18倍)。

1.模具参数计算：压接模具压接截面面积

2.压接模具压接截面面积

钢芯压接截面积s_x<\/sub>

式(22)中

r----钢芯绞线钢丝半径。

嵌层铝管截面s_q<\/sub>为

式(23)中

D_{al<\/sub>----嵌层铝管外径；}

r----钢芯绞线钢丝半径。

钢管截面积s_g<\/sub>为

式(24)中

D_{fe<\/sub>----钢管外径；}

D_{al<\/sub>----嵌层铝管外径。}

压接模具压接截面面积s_y<\/sub>为

s_{y<\/sub>＝s_{x<\/sub>+s_{q<\/sub>+s_g<\/sub>(25)}}}

3.正六边形压模边长α为

4.正六边形压模对角线b为

b＝a+2acos60°＝2a (27)

安全运行温度计算：假设接续管安装时环境温度为t_{0<\/sub>，钢芯及钢管的线膨胀系数为a_{fe<\/sub>，嵌层铝管线膨胀系数为a_{al<\/sub>,当运行温度为t_1<\/sub>时}}}

1.钢芯半径膨胀量

ΔR_{t<\/sub>＝Ra_{fe<\/sub>(t_{1<\/sub>-t_{0<\/sub>) (28)}}}}

2.嵌层铝管膨胀量

Δd_{alt<\/sub>＝d_{al<\/sub>a_{al<\/sub>(t_{1<\/sub>-t_{0<\/sub>) (29)}}}}}

3.钢管内径膨胀量

Δr_{fet<\/sub>＝r_{fe<\/sub>a_{fe<\/sub>(t_{1<\/sub>-t_{0<\/sub>) (30)}}}}}

5.安全温度

温度升高时:

即接续管运行温度增加量应满足

式(32)中

σ_{1<\/sub>----钢芯接续管压接成型后压力机压力解除后，}

钢芯、嵌层铝管、钢管之的压应力；

σ----钢芯接续管压接成型后压力机压力解除前，

钢芯、嵌层铝管、钢管之的压应力；

r_{fe<\/sub>----钢管压接后内半径；}

R----钢芯绞线螺纹中径d_{2<\/sub>的一半；}

d_{al<\/sub>----嵌层铝管等效厚度；}

E_{fe<\/sub>----钢的杨氏模量；}

E_{al<\/sub>----铝合金的杨氏模量；}

a_{fe<\/sub>----钢的线膨胀系数；}

a_{al<\/sub>----铝的线膨胀系数；}

温度降低时：

即接续管运行温度降低量应满足

式(34)中

F_{b<\/sub>----导线(或地线)计算破断力；}

σ_{1<\/sub>----铜芯接续管压接成型后压力机压力解除后，}

钢芯、嵌层铝管、钢管之间的压应力；

σ----铜芯接续管压接成型后压力机压力解除前，

钢芯、嵌层铝管、钢管之间的压应力；

r_{fe<\/sub>----钢管压接后内半径；}

R----钢芯绞线螺纹中径d_{2<\/sub>的一半；d_{al<\/sub>----嵌层铝管等效厚度；E_{fe<\/sub>----钢的杨氏模量；}}}

E_{al<\/sub>----铝合金的杨氏模量；r----钢芯绞线钢丝半径}

a_{fe<\/sub>----钢的线膨胀系数；a_{al<\/sub>----铝的线膨胀系数。}}

实例计算

1.钢芯铝绞线参数

2.嵌层铝管参数计算

3.钢管参数计算

4.压模参数计算

5.安全运行温度计算

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式实例，本实用新型的保护范围并不局限于此。熟悉该技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易找到变化或替换方式，这些都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。为此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

设计图

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