李 坤， 程桂賢， 徐振鐸， 儲(chǔ) 強(qiáng)

(1.江蘇恒峰線纜有限公司，江蘇宜興214205;2.浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院，浙江 金華321004;3.江蘇長(zhǎng)峰電纜有限公司，江蘇宜興214252)

0 引言

鋼芯鋁絞線架空絕緣電纜已經(jīng)面世很久了，由于具有良好的機(jī)械性能和導(dǎo)電性能，在城網(wǎng)和農(nóng)網(wǎng)線路的改造中需求量日益劇增。在其加工工藝中，最讓人頭痛的問題就是緊壓模具的計(jì)算及選取，論述鋼芯鋁絞線架空絕緣電纜產(chǎn)品的加工工藝的文獻(xiàn)已有不少，但是確切提出模具大小的計(jì)算及選用的文獻(xiàn)并不多，并且文獻(xiàn)中提出的計(jì)算方法與實(shí)際生產(chǎn)有較大的出入。如文獻(xiàn)［1］中提出的×d(式中，D為緊壓導(dǎo)體的輪廓外徑;n為導(dǎo)線根數(shù)(包括鋼芯);η為填充系數(shù);d為鋁單絲直徑)，該計(jì)算方法經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)與實(shí)際生產(chǎn)情況相差較大，其它文獻(xiàn)中提出的計(jì)算方法也與實(shí)際生產(chǎn)情況有較大的誤差。本文通過對(duì)文獻(xiàn)的研究，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，找出了誤差產(chǎn)生的原因，并以此為基礎(chǔ)提出了一種與實(shí)際生產(chǎn)誤差較小的計(jì)算該類型產(chǎn)品導(dǎo)體模具大小的方法。

1 計(jì)算公式的推導(dǎo)

由圓形導(dǎo)體的填充系數(shù)η的定義知，圓形導(dǎo)體的真實(shí)截面S真等于圓形導(dǎo)體直徑輪廓的面積S輪乘以填充系數(shù)η，即:

將圓面積公式帶入式(1)得到:

式中，D輪為導(dǎo)體的輪廓直徑。

將式(3)帶入式(2)，得:

式中，d為鋁單絲直徑;n為鋁絲根數(shù)，μ為延伸系數(shù)。

式(4)為緊壓圓形導(dǎo)體輪廓直徑(即模具)的計(jì)算公式，由于鋼芯鋁絞線架空絕緣電纜的導(dǎo)體也為緊壓圓形，所以可將式(4)套用于鋼芯鋁絞線架空絕緣電纜緊壓導(dǎo)體的輪廓外徑(即模具)的計(jì)算。因?yàn)殇撔驹趯?dǎo)體絞合過程中保持圓形輪廓，故在計(jì)算時(shí)將整個(gè)鋼芯看做為一個(gè)大直徑的鋁單絲，這樣即可得到鋼芯鋁絞線架空絕緣電纜導(dǎo)體模具的計(jì)算公式:

式中，d1為鋼絞線(鋼絲)外徑。

2 誤差的分析及μ、η參數(shù)的選取和驗(yàn)證

2.1 誤差分析及μ、η參數(shù)的選取

我公司在加工鋁導(dǎo)體時(shí)均采用納米級(jí)金剛石涂層的模具(以下簡(jiǎn)稱“納米模”)，納米模具由于表面涂有一層金剛石而其又是自然界中最硬的物質(zhì)，使得在導(dǎo)體絞合緊壓過程中鋁線材延伸性能大大提高，而且線材表面光潔度高?；诖耍谀＞哂?jì)算時(shí)延伸系數(shù)μ和填充系數(shù)η經(jīng)驗(yàn)數(shù)值分別取1.07和0.89，但在加工出導(dǎo)體后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)體實(shí)測(cè)截面與理論設(shè)計(jì)截面相差較大，經(jīng)取樣分析發(fā)現(xiàn)以下問題:

(1)當(dāng)鋼芯為1根單絲時(shí)，發(fā)現(xiàn)鋁絲的變形量過大，超過常規(guī)的“緊壓量”，導(dǎo)體實(shí)測(cè)截面比理論設(shè)計(jì)截面偏小，說明μ取1.07偏大。

(2)當(dāng)鋼芯為多根單絲絞合成型時(shí)，發(fā)現(xiàn)接觸鋼芯的內(nèi)層鋁絲變形，和純銅、純鋁緊壓導(dǎo)體中單絲變形不同，是接觸鋼芯面的鋁絲因受壓而嵌入鋼芯外層的間隙，非接觸面則是規(guī)則的平面，導(dǎo)體實(shí)測(cè)截面比理論設(shè)計(jì)截面偏大，說明實(shí)際延伸系數(shù)小于假設(shè)的1.07。由于在緊壓過程中，鋁絲會(huì)嵌入鋼絞線外層的縫隙中，且要增大延伸系數(shù)，為此采用減小鋁單絲直徑的方法來“變相”地增加導(dǎo)體整體的延伸系數(shù)，同時(shí)在模具計(jì)算時(shí)的延伸系數(shù)不變，這樣通過減小鋁單絲直徑和“加大緊壓量”來抵消因鋁絲嵌入鋼絞線外層縫隙而造成的導(dǎo)體實(shí)測(cè)截面偏大。

通過以上的分析，結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)將μ、η的取值調(diào)整為:(1)當(dāng)鋼芯為一根單絲時(shí)，μ取1.04，η取0.84;(2)當(dāng)鋼芯為多根單絲絞合成型時(shí)，計(jì)算鋁單絲直徑時(shí)μ取1.05，計(jì)算緊壓導(dǎo)體模具時(shí)μ則取1.07，η 取 0.89。

2.2 生產(chǎn)實(shí)際的驗(yàn)證

例 1:JKLGYJ 35/6，μ 取1.04，η =0.84，計(jì)算出的工藝參數(shù)為 6/2.78(鋁絲)+1/2.76(鋼絲)，導(dǎo)體輪廓直徑7.9 mm，導(dǎo)體實(shí)測(cè)截面為標(biāo)稱截面的100.1%。

例2:JKLGYJ 70/10，μ 取 1.04，η 取 0.84，計(jì)算出的工藝參數(shù)為 6/3.93(鋁絲)+1/3.57(鋼絲)，導(dǎo)體輪廓直徑11.0 mm，導(dǎo)體實(shí)測(cè)截面為標(biāo)稱截面的 99.8%。

例3:JKLGYJ 185/25，計(jì)算鋁單絲直徑時(shí)μ取1.05，計(jì)算緊壓導(dǎo)體模具時(shí) μ 取 1.07，η 取 0.89，計(jì)算出的工藝參數(shù)為 24/3.21(鋁絲)+7/2.13(鋼絲)，導(dǎo)體輪廓直徑(即模具)內(nèi)層11.8 mm，外層17.4 mm。導(dǎo)體實(shí)測(cè)截面為標(biāo)稱截面的99.9%。

通過上述實(shí)例證明理論設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)際相符。

3 結(jié)束語

假設(shè)μ和η的取值，應(yīng)用本文所介紹的計(jì)算方法來計(jì)算模具大小和選擇納米模具，其計(jì)算結(jié)果和實(shí)際生產(chǎn)情況相符。通過一年多時(shí)間的跟蹤和驗(yàn)證，該計(jì)算方法適合于GB/T 1179中任一規(guī)格的鋼芯鋁絞線緊壓導(dǎo)體模具的計(jì)算。

［1］李德玲，劉 群，劉艷芬，等.35 kV鋼芯鋁絞線交聯(lián)聚乙烯架空電纜的設(shè)計(jì)［J］.電線電纜，2001(4):27-28.

［2］韓中洗編.電纜工藝原理［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1990.

［3］王春江等編.電線電纜手冊(cè)第1冊(cè)(第2版)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.