Опъващите скоби тип -болт работят, като захващат проводника или заземяващия проводник чрез сила на затягане. Тази сила на захващане идва от два аспекта:
① Силата на триене, генерирана от налягането на компресионния блок в задната част на скобата и повърхностното триене на дъгата, образувано от много малки вълни;
② Силата на триене, генерирана от повърхността на дъгата в предната част на скобата, която също може да се каже, че е ефектът на триене, произведен от вертикалния натиск на няколко U-болта (2, 3, 4 или 5 болта в зависимост от структурния дизайн) и вълнообразната -скоба за фиксиране на проводника. Неговите предимства са проста структура, няма нужда да се изключва проводникът за не-терминални кули по време на използване на линията, намаляване на връзките на линията, улесняване на конструкцията и благоприятстване на безопасната работа на линията.
Изчисляване на напрежението на проводника
Съгласно принципа на работа на скоби тип болт-обтягане, силата на захващане на скобата разчита на затягане на няколко U-болта за компресиране на проводника и генериране на напрежение в опашката, като същевременно генерира по-голяма сила на триене в предната дъгова секция за захващане на проводника. Големината на силата на триене върху повърхността на дъгата зависи от коефициента на триене и ъгъла, обхванат от дъгата. Фигура 3-7 показва диаграмата за анализ на силата на опъната скоба от тип болт и анализа на напрежението на повърхността на дъгата на скобата.
Фигура 3-7 Схематична диаграма на анализ на силата за опъваща скоба тип болт и диаграма за анализ на напрежението на дъговата повърхност на скобата
(a) Цел за анализ на силата за опъваща скоба тип болт-; (b) Диаграма за анализ на напрежението на дъговата повърхност на скобата
Както е показано на Фигура 3-7 (b), вземайки микросегмент dl на скобата като изолирано тяло:
dN=Tsin(dθ/2) + (T + dT)sin(dθ/2)
Тъй като dθ е много малък, можем да вземем sin(dθ/2)≈dθ/2 и пренебрегвайки безкрайно малкия от втория -порядък dTsin(dθ/2), получавамеdN=Tdθ.
Освен това, тъй катоfdN+Tcos(θ/2)=(T+dT)cos(dθ/2), като вземем cos(dθ/2)≈1, получаваме fdN=dT, следователно:
dN=Tdθ=dT/fилиfdθ=dT/T
Интегриране на двете страни:
получавамеln(T₁/T₂)=f, което дава:
(3-1)
където:
T₁- Напрежение на проводника, N
T₂- Напрежение на опашката на браздата, N
e- Основа на натурален логаритъм, e=2.718
f- Коефициент на триене при плъзгане
- Ъгъл на дъгата, rad
От уравнение (3-1) може да се види, че увеличаването на ъгъла може да увеличи силата на триене. Въпреки това, допълнителното напрежение на огъване върху проводника е обратно пропорционално на радиуса на кривина R. За да се избегне прекомерно допълнително напрежение върху проводника при изхода на скобата, радиусът на кривина на скобата трябва да се увеличи. За обикновените скоби за опъване от болтов тип има определено ограничение за увеличаване на ъгъла на дъгата и радиуса на кривината R; прекомерното увеличение ще доведе до големи размери, прекомерно тегло и непрактичност.
За да се преодолее проблемът с „определено ограничение“, общата практика е да направите опашката на скобата с вълнообразни малки жлебове (твърде дълбоките вълни не са подходящи за алуминиев проводник, подсилен със стомана - ACSR) и да използвате U-болтове, за да натиснете проводника в жлебовете, за да увеличите повърхностното триене на дъгата. Въпреки това, тъй като проводникът има определена твърдост (по-големите проводници имат по-голяма твърдост), огъването на проводника изисква определено налягане. Следователно силата на затягане на монтирането на U-болтове трябва първо да преодолее твърдостта на проводника. След като проводникът се притисне към дъното на жлеба, останалата сила може да се използва за компресиране на проводника (важно, компресиране на алуминиевите нишки). Често, поради недостатъчна сила, компресираща проводника, повърхностното триене на дъгата възниква главно между алуминиевите нишки и скобата, което води до счупване на алуминиевите нишки и издърпване на стоманената сърцевина, образувайки феномен на "изваждане на сърцевината". Следователно трябва да се вземе предвид напрежението на натиск на повърхността на дъгата. Както е показано на фигура 3-7, методът на изчисление е както следва:
(3-2)
(3-3)
където:
φ- Ъгъл на дъгата, rad
R- Радиус на кривина, m
q- Налягане на единица дължина, N/cm
τ- Сила на триене на единица дължина, N/cm
Според условията на силов баланс,ΣTᵧ = 0, тогава:
Следователно можем да решим:
Замествайки в уравнение (3-3), налягането на единица дължина L върху повърхността на дъгата на канала е:
q=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-4)
Изчисляване на налягането при захващане от тип-болт
Целта на изчисляването на натиска на болта е да се осигури достатъчна сила на статично триене след монтиране на скоба за опън.
За M10~M60 груба резба, момент на затяганеM{0}}pd(където p е силата на предварително натоварване на болта, d е номиналният диаметър на болта). За удобство при анализиране на силата на предварително натоварване на болта и осигуряване на надеждно предварително натоварване, тя трябва да достигне 50%~70% от границата на провлачване на материала. По това време силата на предварително натоварване на болта може да се изведе като:
p = M/(0.2d) = 5(M/d) (3-5)
За удобство на анализа и оценката приемете, че силата на захващане на профила на жлеба на скобата за опъване върху проводника се състои от четири натиска на болта p₁, p₂, p3, p₄, три малки сили на триене на дъгата Δt₁, Δt₂, Δt3 (както е показано на Фигура 3-8) и сила на триене на голяма дъга ΔT.
Фигура 3-8 Схематична диаграма на разпределение на силата в кабелния канал на опъваща скоба тип болт
Според теорията на механиката на материалите, разбирането на разположението на две гайки на болта като проста конструкция на греда (както е показано на Фигура 3-9),
Фигура 3-9 Просто поддържана греда
и ако приемем, че общото налягане на две гайки на болта е p', деформацията на гредата е δ, а EJ е якостта на огъване, тогава общото налягане на простата греда, образувана от две гайки на болта, е:
p'=(48EJδ)/L³ (3-6)
Силата p₁, използвана за компресиране на проводника, е:
p₁ = 2p - p' (3-7)
Ако коефициентът на триене между стоманената скоба и алуминиевите нишки е f (обикновено f=0.25), тогава силата на триене T₂ е:
T₂ = T₁f = 0.25T₁ (3-8)
От уравнение (3-1), формулите за изчисляване на силата на триене за три малки дъги са:
Силата на триене на голяма дъга ΔT е:
ΔT = (T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃)(e^(f ) - 1) (3-9)
Общата сила на захващане T на скобата е:
T = T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃ + ΔT (3-10)
Силата на скъсване на проводника може да се изчисли по следната формула:
(3-11)
където:
σAB- Напрежение на скъсване на алуминиева нишка, N/mm²
σSB- Напрежение на скъсване на стоманена нишка, N/mm²
FA- Площ на напречното-сечение на алуминиева нишка, mm²
FS- Площ на напречното-сечение на стоманена нишка, mm²
Изчисляване на напрежението на алуминиева тел върху дъгова повърхност
Напреженията върху алуминиевата жица на проводника върху повърхността на дъгата включват напречно напрежение на натиск, надлъжна сила на опън и напрежение на огъване, изчислени по уравнение (3-1). Налягането q на единица дължина върху повърхността на дъгата е:
q=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-12)
където:
φ- Ъгъл на дъгата на голяма дъгова повърхност, rad
R- Голям радиус на дъгата, mm
Напрежението на натиск σN на единица площ върху алуминиева тел от проводник върху повърхността на дъгата, съгласно принципите за механично изчисление на въздушната линия:
σN = q/D (3-13)
където:
D- Външен диаметър на проводника, mm
q- Налягане на единица дължина върху повърхността на дъгата, N/mm
Допълнителното напрежение σ, причинено от огъване на проводника в ролката, е:
σ=(3/8) × (d/D)EA=0.375(d/D)EA(3-14)
Съгласно теорията на механиката на материалите за изчисляване на дву{0}}измерното напрежение, комбинираното напрежение σ_s е:
(3-15)
Всъщност напрежението на натиск на повърхността на дъгата σ_N има малък ефект върху общото напрежение σ_s и може да бъде пренебрегнато.
Свързани статии
