張永仲

(江蘇東峰電纜有限公司，江蘇無(wú)錫214251)

0 引言

型線同心絞特高強(qiáng)度鋼芯軟鋁導(dǎo)線由特高強(qiáng)度的鋼芯和梯形軟鋁線絞合而成，其鋼芯的強(qiáng)度比GB/T 1179—2008中G3A的強(qiáng)度更大，軟鋁線的導(dǎo)電率達(dá)63%，其設(shè)計(jì)理念是軟鋁僅起導(dǎo)電作用，經(jīng)過(guò)處理的特高強(qiáng)度鋼芯起整根導(dǎo)線的承力作用。因其充分發(fā)揮了鋁、鋼材料各自的性能優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品節(jié)能、增容、弛度低、抗冰雪能力強(qiáng)、自阻尼特性好。本文結(jié)合我公司開發(fā)該產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)，闡述該產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)及性能要求、材料要求，重點(diǎn)推導(dǎo)梯形鋁線角度計(jì)算。

1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及性能要求

型線同心絞特高強(qiáng)度鋼芯軟鋁導(dǎo)線的型號(hào)為JLRX/EST，其中JL表示鋁線絞合，R表示軟線，X表示型線，EST表示特高強(qiáng)度鋼線。型線同心絞特高強(qiáng)度鋼芯軟鋁導(dǎo)線目前沒(méi)有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，主要是參照ASTM B857-09編制，但是鋼芯的強(qiáng)度和軟鋁線的導(dǎo)電率的要求更高。表1是我公司根據(jù)該產(chǎn)品所需要的鋼芯強(qiáng)度和軟鋁線的導(dǎo)電率，參照 ASTM B857-09編制的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及性能要求。

2 材料要求

(1)鋼絲。EST特高強(qiáng)度鋼絲的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1 770 MPa以上，1%伸長(zhǎng)應(yīng)力達(dá)到1 550 MPa以上。

(2)鋁桿。采用A6鋁桿，由于退火后的鋁線的導(dǎo)電率要達(dá)到63%IACS，因此，鋁錠的化學(xué)成分的控制是非常重要的，尤其是硅和鐵含量的控制。

3 梯形鋁線的角度設(shè)計(jì)

我公司梯形鋁線的生產(chǎn)采用拉制方式，退火采用罐式退火，絞線采用框絞機(jī)。其拉制和絞合生產(chǎn)工藝在文獻(xiàn)［1］、［2］中已有詳細(xì)介紹，退火工藝與圓鋁線的退火沒(méi)有區(qū)別，這里不再贅述。關(guān)于梯形鋁線的角度設(shè)計(jì)，文獻(xiàn)［2］的作者是采用經(jīng)驗(yàn)方法，本文根據(jù)理論推導(dǎo)，提出一種更準(zhǔn)確實(shí)用的方法。

3.1 梯形鋁線角度設(shè)計(jì)的計(jì)算公式推導(dǎo)

圖1為沿絞線軸向某層梯形鋁線的橫截面圖。任取一經(jīng)過(guò)梯形鋁線兩條直邊的圓柱體，設(shè)其直徑為D。在橫截面上，圓柱體與某根梯形鋁線兩直邊的交點(diǎn)分別為A、B，圓弧的中點(diǎn)為O。

表1 JLRX/EST的結(jié)構(gòu)及性能要求

圖1 沿軸向內(nèi)層梯形鋁線截面圖

經(jīng)過(guò)O點(diǎn)，沿該根梯形鋁線的軸向取一橫截面，如圖2。在此橫截面上，圓柱體與該根梯形鋁線兩直邊的交點(diǎn)分別為A'、B'。

如果α足夠大，則

圖2 沿該根梯形鋁線軸向取橫截面

圖3 平面展開圖

于是:

式中，k為該層鋁線的絞入率。

在圖2中，β為梯形鋁線的角度，則有:

由式(3)和式(4)得:

在圖1中，設(shè)該層梯形鋁線的根數(shù)為n，當(dāng)絞合間隙為0時(shí)有:

由式(5)和式(6)得:

簡(jiǎn)化式(7)得:

在設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中該層梯形鋁線的最小絞合節(jié)徑比來(lái)計(jì)算梯形鋁線的角度，實(shí)際角度可比計(jì)算角度略大或略小。如果實(shí)際角度比計(jì)算角度過(guò)小，則絞合時(shí)間隙比較大;如果實(shí)際角度比計(jì)算角度過(guò)大，絞合時(shí)鋁線可能會(huì)隆起。

3.2 應(yīng)用舉例

以JLRX/EST-240/40為例。該絞線中，梯形鋁線的總根數(shù)為18根，我們確定內(nèi)層根數(shù)為8根，絞合節(jié)徑比為10～14;外層根數(shù)為10根，絞合節(jié)徑比為10～16。

由于內(nèi)外層最小絞合節(jié)徑比均為10，查《電線電纜手冊(cè)》(第一冊(cè))表7-2-1得對(duì)應(yīng)絞入系數(shù)為1.048，因此絞入率為0.048。

4 結(jié)束語(yǔ)

型線同心絞特高強(qiáng)度鋼芯軟鋁導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，其技術(shù)難點(diǎn)主要在于梯形鋁線的拉制，由于文獻(xiàn)［1］、［2］已有比較詳細(xì)的闡述，本文未再重復(fù)。本文的重點(diǎn)在于推導(dǎo)出梯形鋁線角度設(shè)計(jì)的計(jì)算公式，對(duì)這兩篇文章是一個(gè)很好的補(bǔ)充，其正確性在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中已得到了驗(yàn)證。

［1］張傳省，劉 斌.型線的拉制與絞合工藝［J］.電線電纜，2009(2):19-20.

［2］王國(guó)忠.型線同心絞架空導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.電線電纜，2010(4):1-3.

［3］王春江主編.電線電纜手冊(cè)(第一冊(cè))［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2008.