A csavar{0}} típusú feszítőbilincsek úgy működnek, hogy szorítóerővel megragadják a vezetőt vagy a földelővezetéket. Ez a megfogó erő két aspektusból származik:
① A súrlódási erő, amelyet a szorítótömb nyomása a bilincs hátsó részén és a sok kis hullám által alkotott ívfelületi súrlódás okoz;
② A bilincs elülső részén lévő ívfelület által keltett súrlódási erő, amely egyben több U{0}}csavar (szerkezeti kialakítástól függően 2, 3, 4 vagy 5 csavar) függőleges nyomása és a vezető rögzítésére szolgáló hullám- alakú bilincs által keltett súrlódási hatás. Előnyei az egyszerű felépítés, nem kell leválasztani a vezetéket a nem-végállomás tornyok esetén a vonalhasználat során, csökkenti a vezetékcsatlakozásokat, megkönnyíti az építkezést, és elősegíti a vezeték biztonságos működését.
Vezetőfeszültség számítása
A csavar{0}}típusú feszítőbilincsek működési elve szerint a bilincs szorítóereje több U-csavar meghúzásán múlik, hogy összenyomja a vezetőt, és a farok feszességét generálja, miközben nagyobb súrlódási erőt generál az elülső ívszakaszban, hogy megfogja a vezetőt. Az ív felületére ható súrlódási erő nagysága a súrlódási tényezőtől és az ív által bezárt szögtől függ. A 3-7. ábra a csavar típusú feszítőbilincs erőelemzési diagramját és a bilincs ívfelületének feszültségelemzését mutatja.
ábra
(a) Erőelemzési szándék csavar{0}}típusú feszítőbilincshez; (b) A szorítóív felületének feszültségelemzési diagramja
Ahogy a 3-7(b) ábrán látható, a bilincs dl mikroszegmensét izolált testként véve:
dN=Tsin(dθ/2) + (T + dT)sin(dθ/2)
Mivel dθ nagyon kicsi, felvehetjük sin(dθ/2)≈dθ/2-t, és figyelmen kívül hagyva a másod-rendű végtelen dTsin(dθ/2)dN=Tdθ.
Továbbá, mivelfdN+Tcos(θ/2)=(T+dT)cos(dθ/2), cos(dθ/2)≈1-et figyelembe véve fdN=dT-t kapunk, ezért:
dN=Tdθ=dT/fvagyfdθ=dT/T
Mindkét oldal integrálása:
kapunkln(T₁/T₂)=f, ami a következőket adja:
(3-1)
Ahol:
T₁- Vezetőfeszültség, N
T₂- Groove farok feszültsége, N
e- Természetes logaritmus alapja, e=2.718
f- Csúszósúrlódási együttható
- Ívszög, rad
A (3-1) egyenletből látható, hogy a szög növelése növelheti a súrlódási erőt. A vezetőre ható járulékos hajlítási feszültség azonban fordítottan arányos az R görbületi sugárral. Annak érdekében, hogy elkerüljük a vezető túlzott többletfeszültségét a bilincs kimeneténél, növelni kell a bilincs görbületi sugarát. A szokásos csavaros feszítőbilincsek esetében az ívszög és az R görbületi sugár növelésének bizonyos határai vannak; a túlzott növekedés túlméretezett méretekhez, túlzott súlyhoz és kivitelezhetetlenséghez vezet.
A "bizonyos határ" probléma leküzdésére az általános gyakorlat az, hogy a bilincs végét hullám-alakú kis hornyokkal készítik (a túl mély hullámok nem alkalmasak alumínium vezetőacél erősítésű - ACSR-hez), és U-csavarokkal nyomják be a vezetőt a hornyokba az ívfelületi súrlódás növelése érdekében. Mivel azonban a vezető bizonyos merevséggel rendelkezik (a nagyobb vezetékeknél nagyobb a merevség), a vezető hajlítása bizonyos nyomást igényel. Ezért az U-csavarok beszerelésének meghúzó erejének először le kell győznie a vezeték merevségét. Miután a vezetőt a horony aljához nyomták, a fennmaradó erőt a vezető összenyomására lehet használni (fontos, hogy összenyomja az alumínium szálakat). Gyakran a vezetőt összenyomó erő elégtelensége miatt az ívfelületi súrlódás főként az alumínium szálak és a bilincs között lép fel, ami az alumínium szálak elszakadását és az acélmag kihúzását okozza, ami "mag kihúzási" jelenséget eredményez. Ezért figyelembe kell venni az ívfelület nyomófeszültségét. A 3-7. ábrán látható módon a számítási módszer a következő:
(3-2)
(3-3)
Ahol:
φ- Ívszög, rad
R- Görbületi sugár, m
q- Nyomás hosszegységenként, N/cm
τ- Súrlódási erő hosszegységenként, N/cm
Az erőkiegyenlítési feltételeknek megfelelőenΣTᵧ = 0, akkor:
Ezért meg tudjuk oldani:
A (3-3) egyenletbe behelyettesítve az egységnyi L hosszra eső nyomás a horonyív felületén:
q=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-4)
Csavar-típusú feszítőbilincs szorítónyomás számítása
A csavarnyomás számításának célja, hogy elegendő statikus súrlódási erőt biztosítson a feszítőbilincs felszerelése után.
M10~M60 durva menethez, meghúzási nyomatékM=0.2pd(ahol p a csavar előfeszítő erő, d a csavar névleges átmérője). A csavar előfeszítő erejének elemzésének kényelme és a megbízható előfeszítés biztosítása érdekében el kell érnie az anyaghozam határának 50-70%-át. Ekkor a csavar előfeszítő ereje a következőképpen következtethető:
p = M/(0.2d) = 5(M/d) (3-5)
Az elemzés és a becslés megkönnyítése érdekében tegyük fel, hogy a feszítőbilincs horonyprofiljának megfogási ereje a vezetőn négy csavarnyomásból, p1, p2, p3, p4, három kisívű súrlódási erőből (Δt₁, Δt₂, Δt₃), valamint a nagy ívből áll (amint az a 3-8 ábrán látható).
3. ábra-8. ábra Az erőeloszlás sematikus diagramja egy csavar típusú feszítőbilincs kábelcsatornájában
Az anyagmechanikai elmélet szerint a két csavaranyák elrendezésének egyszerű gerendaszerkezetként való megértése (a 3-9. ábra szerint),
3-9 ábra Egyszerűen alátámasztott gerenda
és feltételezve, hogy két csavaranyának össznyomása p', a gerenda alakváltozása δ, és EJ a hajlítószilárdság, akkor a két csavaranyával alkotott egyszerű gerenda össznyomása:
p'=(48EJδ)/L³ (3-6)
A vezető összenyomásához használt p1 erő:
p₁ = 2p - p' (3-7)
Ha az acélbilincs és az alumínium szálak közötti súrlódási együttható f (általában f{0}}), akkor a T₂ súrlódási erő:
T₂ = T₁f = 0.25T₁ (3-8)
A (3-1) egyenletből a súrlódási erő számítási képlete három kis ívre a következő:
A nagyívű súrlódási erő ΔT:
ΔT = (T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃)(e^(f ) - 1) (3-9)
A bilincs teljes T szorítóereje:
T = T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃ + ΔT (3-10)
A vezető szakítóereje a következő képlettel számítható ki:
(3-11)
Ahol:
σAB- Alumínium szál szakítófeszültség, N/mm²
σSB- Acélpászma szakítófeszültség, N/mm²
FA- Alumínium szál keresztmetszete-, mm²
FS- Acélpászma keresztmetszete-, mm²
Alumíniumhuzal feszültségszámítása ívfelületen
Az ívfelületen lévő vezető alumíniumhuzalra ható feszültségek magukban foglalják a keresztirányú nyomófeszültséget, a hosszirányú húzóerőt és a hajlítófeszültséget, a (3-1) egyenlettel számítva. A q nyomás egységnyi hosszra az ív felületén:
q=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-12)
Ahol:
φ- Nagy ívfelület ívszöge, rad
R- Nagy ívsugár, mm
A σN felületegységre eső nyomófeszültség az ívfelületen lévő alumínium vezetéken, a felsővezeték mechanikai számítási elveinek megfelelően:
σN = q/D (3-13)
Ahol:
D- Vezeték külső átmérője, mm
q- Nyomás egységnyi hosszon az ív felületén, N/mm
A tekercsben a vezető meghajlítása által okozott járulékos σ feszültség:
σ=(3/8) × (d/D)EA=0.375(d/D)EA(3-14)
A kétdimenziós feszültségszámítás anyagmechanikai elmélete szerint a kombinált σ_s feszültség:
(3-15)
Valójában az ívfelületi nyomófeszültség σ_N csekély hatással van a σ_s összfeszültségre, és elhanyagolható.
Kapcsolódó cikkek
