型線同心絞特高強(qiáng)度鋼芯軟鋁導(dǎo)線梯形鋁線的角度設(shè)計(jì)

1、型線同心絞特高強(qiáng)度鋼芯軟鋁導(dǎo)線梯形鋁線的角度設(shè)計(jì)張永仲(江蘇東峰電纜有限公司，江蘇 無(wú)錫 214251)摘要：本文介紹了型線同心絞特高強(qiáng)度鋼芯軟鋁導(dǎo)線（JLRX/EST）的材料要求、生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能要求。本文重點(diǎn)在于推導(dǎo)出梯形鋁線的角度設(shè)計(jì)計(jì)算公式。 關(guān)鍵詞：型線；軟鋁導(dǎo)線；鋼芯；特高強(qiáng)度Angle design of trapezoidal aluminium wire for overdead aluminium conductor with formed wire, concentric lay, extra-high strength steel wires reinforc

2、edZHANG Yong-zhong(Jiangsu Dongfeng Cable Co., Ltd., Wuxi 214251, China)Abstract: This article introduced material requirment, production procecess and product structure and property requirment for overdead aluminium conductor with formed wire, concentric lay, extra-high strength steel wires reinfor

3、ced. The key point of the article is in deriving the formula of angle design for trapezoidal aluminium wires.Keywords: formed wire; soft aluminium conductor; steel core; extra-high strength一、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)處理的超高強(qiáng)度鋼芯起整根導(dǎo)

4、線的承力作用。因其充分發(fā)揮了鋁、鋼材料的各自性能優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品節(jié)能、增容、弛度低、抗冰雪能力強(qiáng)、自阻尼特性好等優(yōu)勢(shì)非常明顯。 本文結(jié)合本公司開(kāi)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、材料要求和生產(chǎn)工藝。二、型號(hào)表示型線同心絞特高強(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。三、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及性能要求型線同心絞超高強(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，具體要求將在后面的內(nèi)容中敘述。下表是我公司根據(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

5、-09編制的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及性能要求。表1 JLRX/EST的結(jié)構(gòu)和性能要求四、材料要求 1、鋼絲EST特高強(qiáng)度鋼絲的抗拉強(qiáng)度達(dá)到1770MPa以上，1%伸長(zhǎng)應(yīng)力達(dá)到1550MPa以上。 2、鋁桿采用A6鋁桿，但是由于退火后的鋁線，其導(dǎo)電率要達(dá)到63IACS，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。 五、生產(chǎn)工藝本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)工藝在型線的拉制與絞合工藝及型線同心絞架空導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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)，型線同心絞架空導(dǎo)線的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的作者是采用經(jīng)

6、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。如下所述。1、 梯形鋁線角度設(shè)計(jì)計(jì)算公式的推導(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AB 的中點(diǎn)為O。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。在此一橫截面上，圓柱體與該根梯形鋁線兩直邊的交點(diǎn)分別為A、B。展開(kāi)在一個(gè)平面上，則成為一個(gè)直角三角形，如圖3。圖中為梯形鋁將圓弧OA、OA'線絞合時(shí)的絞合角。的長(zhǎng)度分別為a、a。由圖3，可有（1）式成立： 設(shè)圓弧OA、OA'a= a'2=a+ctg (1)

7、sin12ctg （2） 22如果足夠大，則+ctg1+于是：a=a(1+k) (3)式中k為該層鋁線的絞入率。在圖2中，為梯形鋁線的角度，則有：a=D*/4 (4)由（3）和（4）得到：a= D*/4*(1+k) (5)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：a=D/(2n) (6)由（5）和（6）得到：D*/4*(1+k)= D/(2n) (7)簡(jiǎn)化（7）式得到：=2 （8） n(1+k)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

8、時(shí)鋁線可能會(huì)隆起。圖1 圖2圖32、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。則內(nèi)層梯形鋁線的角度為2=42.94°，實(shí)際取43.0°。 8*(1+0.048)外層梯形鋁線的角度為六、結(jié)束語(yǔ) 2=34.35°，實(shí)際取34.3°。 10*(1+0.048)型線同心絞特高強(qiáng)度鋼芯軟鋁導(dǎo)線（JLRX/EST）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，由于前文介紹的兩篇文章中已有比較詳細(xì)的闡述，本文未再重復(fù)。本文的重點(diǎn)在于推導(dǎo)出梯形鋁線角度的設(shè)計(jì)計(jì)算公式，對(duì)前兩篇文章是一個(gè)