Οι σφιγκτήρες τάνυσης τύπου μπουλονιού-λειτουργούν πιάνοντας τον αγωγό ή το καλώδιο γείωσης μέσω της δύναμης σύσφιξης. Αυτή η δύναμη συγκράτησης προέρχεται από δύο όψεις:
① Η δύναμη τριβής που δημιουργείται από την πίεση του μπλοκ συμπίεσης στο πίσω μέρος του σφιγκτήρα και την τριβή στην επιφάνεια του τόξου που σχηματίζεται από πολλά μικρά κύματα.
② Η δύναμη τριβής που δημιουργείται από την επιφάνεια του τόξου στο μπροστινό μέρος του σφιγκτήρα, η οποία μπορεί επίσης να ειπωθεί ότι είναι το φαινόμενο τριβής που προκαλείται από την κατακόρυφη πίεση πολλών μπουλονιών U- (2, 3, 4 ή 5 μπουλονιών ανάλογα με το δομικό σχέδιο) και του σφιγκτήρα σε σχήμα κύματος- για τη στερέωση του αγωγού. Τα πλεονεκτήματά του είναι η απλή δομή, η μη ανάγκη αποσύνδεσης του αγωγού για μη τερματικούς πύργους κατά τη χρήση της γραμμής, η μείωση των αρμών γραμμής, η διευκόλυνση της κατασκευής και η ωφέλεια της ασφαλούς λειτουργίας της γραμμής.
Υπολογισμός τάσης αγωγού
Σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας των σφιγκτήρων τάνυσης τύπου μπουλονιού-, η δύναμη συγκράτησης του σφιγκτήρα βασίζεται στο σφίξιμο πολλών μπουλονιών U- για να συμπιέσει τον αγωγό και να δημιουργήσει τάνυση της ουράς, ενώ παράγει μεγαλύτερη δύναμη τριβής στο μπροστινό τμήμα τόξου για να πιάσει τον αγωγό. Το μέγεθος της δύναμης τριβής στην επιφάνεια του τόξου εξαρτάται από τον συντελεστή τριβής και τη γωνία που περικλείεται από το τόξο. Το Σχήμα 3-7 δείχνει το διάγραμμα ανάλυσης δύναμης του σφιγκτήρα τάσης τύπου μπουλονιού και την ανάλυση τάσης της επιφάνειας του τόξου του σφιγκτήρα.
Σχήμα 3-7 Σχηματικό διάγραμμα ανάλυσης δύναμης για σφιγκτήρα τάσης τύπου μπουλονιού και διάγραμμα ανάλυσης τάσης της επιφάνειας τόξου σφιγκτήρα
(α) Πρόθεση ανάλυσης δύναμης για σφιγκτήρα τάνυσης τύπου μπουλονιού-. (β) Διάγραμμα ανάλυσης τάσεων επιφάνειας τόξου σφιγκτήρα
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3-7 (β), λαμβάνοντας ένα μικρο-τμήμα dl στον σφιγκτήρα ως απομονωμένο σώμα:
dN=Tsin(dθ/2) + (T + dT)sin(dθ/2)
Δεδομένου ότι το dθ είναι πολύ μικρό, μπορούμε να πάρουμε sin(dθ/2)≈dθ/2 και αγνοώντας τη δεύτερη-τάξη απειροελάχιστη dTsin(dθ/2), παίρνουμεdN=Tdθ.
Επίσης, από τότεfdN+Tcos(θ/2)=(T+dT)cos(dθ/2), λαμβάνοντας cos(dθ/2)≈1, λαμβάνουμε fdN=dT, επομένως:
dN=Tdθ=dT/fήfdθ=dT/T
Ενσωμάτωση και των δύο πλευρών:
παίρνουμεln(T1/T2)=f, που δίνει:
(3-1)
Οπου:
T₁- Τάση αγωγού, N
T₂- Τάση ουράς αυλάκωσης, Ν
e- Βάση φυσικού λογάριθμου, e=2.718
f- Συντελεστής τριβής ολίσθησης
- Γωνία τόξου, rad
Από την εξίσωση (3-1), μπορεί να φανεί ότι η αύξηση της γωνίας μπορεί να αυξήσει τη δύναμη τριβής. Ωστόσο, η πρόσθετη τάση κάμψης στον αγωγό είναι αντιστρόφως ανάλογη με την ακτίνα καμπυλότητας R. Για να αποφευχθεί η υπερβολική πρόσθετη πίεση στον αγωγό στην έξοδο του σφιγκτήρα, η ακτίνα καμπυλότητας του σφιγκτήρα πρέπει να αυξηθεί. Για συνηθισμένους σφιγκτήρες τάσης τύπου μπουλονιού, υπάρχει ένα ορισμένο όριο στην αύξηση της γωνίας τόξου και της ακτίνας καμπυλότητας R. Η υπερβολική αύξηση θα οδηγήσει σε μεγάλες διαστάσεις, υπερβολικό βάρος και μη πρακτικότητα.
Για να ξεπεραστεί το πρόβλημα του "ορισμένου ορίου", η γενική πρακτική είναι να φτιάξετε την ουρά του σφιγκτήρα με κυματοειδείς-μικρές αυλακώσεις (τα πολύ βαθιά κύματα δεν είναι κατάλληλα για ενισχυμένο με αγωγό αλουμινίου - ACSR) και να χρησιμοποιήσετε μπουλόνια U- για να πιέσετε τον αγωγό στις αυλακώσεις για να αυξήσετε την επιφάνεια του τόξου. Ωστόσο, επειδή ο αγωγός έχει μια ορισμένη ακαμψία (οι μεγαλύτεροι αγωγοί έχουν μεγαλύτερη ακαμψία), η κάμψη του αγωγού απαιτεί συγκεκριμένη πίεση. Επομένως, η δύναμη σύσφιξης της εγκατάστασης των μπουλονιών U-πρέπει πρώτα να ξεπεράσει την ακαμψία του αγωγού. Αφού ο αγωγός πιεστεί στον πυθμένα της αυλάκωσης, η υπολειπόμενη δύναμη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να συμπιεστεί ο αγωγός (το σημαντικό, συμπίεση των κλώνων αλουμινίου). Συχνά, λόγω ανεπαρκούς δύναμης που συμπιέζει τον αγωγό, η τριβή στην επιφάνεια του τόξου εμφανίζεται κυρίως μεταξύ των κλώνων αλουμινίου και του σφιγκτήρα, προκαλώντας το σπάσιμο των κλώνων αλουμινίου και το τράβηγμα του χαλύβδινου πυρήνα, σχηματίζοντας ένα φαινόμενο "εξαγωγής πυρήνα". Επομένως, πρέπει να ληφθεί υπόψη η θλιπτική τάση στην επιφάνεια του τόξου. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 3-7, η μέθοδος υπολογισμού είναι η εξής:
(3-2)
(3-3)
Οπου:
φ- Γωνία τόξου, rad
R- Ακτίνα καμπυλότητας, m
q- Πίεση ανά μονάδα μήκους, N/cm
τ- Δύναμη τριβής ανά μονάδα μήκους, N/cm
Σύμφωνα με τις συνθήκες ισορροπίας δυνάμεων,ΣTᵧ = 0, τότε:
Επομένως, μπορούμε να λύσουμε:
Αντικαθιστώντας την εξίσωση (3-3), η πίεση ανά μονάδα μήκους L στην επιφάνεια του τόξου αυλάκωσης είναι:
q=(T1 + T2)/[2Rtan(φ/2)] (3-4)
Υπολογισμός πίεσης λαβής σφιγκτήρα τάνυσης τύπου μπουλονιού-
Ο σκοπός του υπολογισμού της πίεσης του μπουλονιού είναι να εξασφαλιστεί επαρκής στατική δύναμη τριβής μετά την εγκατάσταση του σφιγκτήρα τάνυσης.
Για χοντρό σπείρωμα M10~M60, ροπή σύσφιξηςΜ=0.2πδ(όπου p είναι η δύναμη προφόρτισης του μπουλονιού, d είναι η ονομαστική διάμετρος του μπουλονιού). Για ευκολία στην ανάλυση της δύναμης προφόρτισης του μπουλονιού και για την εξασφάλιση αξιόπιστης προφόρτισης, θα πρέπει να φτάσει το 50%~70% του ορίου απόδοσης υλικού. Αυτή τη στιγμή, η δύναμη προφόρτισης του μπουλονιού μπορεί να συναχθεί ως εξής:
p = M/(0.2d) = 5(M/d) (3-5)
Για διευκόλυνση της ανάλυσης και της εκτίμησης, υποθέστε ότι η δύναμη συγκράτησης του προφίλ αυλάκωσης του σφιγκτήρα τάσης στον αγωγό αποτελείται από τέσσερις πιέσεις μπουλονιού p1, p2, p3, p4, τρεις μικρές δυνάμεις τριβής τόξου Δt1, Δt2, Δt3 (όπως φαίνεται στο σχήμα Δ3-8T), δύναμη Δ3-8T και μεγάλη δύναμη a.
Εικόνα 3-8 Σχηματικό διάγραμμα κατανομής δύναμης στο κανάλι καλωδίου ενός σφιγκτήρα τάνυσης τύπου μπουλονιού
Σύμφωνα με τη θεωρία της μηχανικής υλικών, η κατανόηση της διάταξης δύο παξιμαδιών μπουλονιών ως απλής δομής δοκού (όπως φαίνεται στο Σχήμα 3-9),
Εικόνα 3-9 Απλά υποστηριζόμενη δοκός
και υποθέτοντας ότι η συνολική πίεση δύο παξιμαδιών μπουλονιού είναι p', η παραμόρφωση της δοκού είναι δ και η EJ είναι η αντοχή σε κάμψη, τότε η συνολική πίεση της απλής δοκού που σχηματίζεται από δύο παξιμάδια κοχλία είναι:
p'=(48EJδ)/L³ (3-6)
Η δύναμη p1 που χρησιμοποιείται για τη συμπίεση του αγωγού είναι:
p₁ = 2p - p' (3-7)
Εάν ο συντελεστής τριβής μεταξύ χαλύβδινου σφιγκτήρα και κλώνων αλουμινίου είναι f (γενικά f=0.25), τότε η δύναμη τριβής T2 είναι:
T₂ = T₁f = 0.25T₁ (3-8)
Από την εξίσωση (3-1), οι τύποι υπολογισμού της δύναμης τριβής για τρία μικρά τόξα είναι:
Η δύναμη τριβής μεγάλου τόξου ΔT είναι:
ΔT = (T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃)(e^(f ) - 1) (3-9)
Η συνολική δύναμη συγκράτησης T του σφιγκτήρα είναι:
T = T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃ + ΔT (3-10)
Η δύναμη θραύσης του αγωγού μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο:
(3-11)
Οπου:
σAB- Τάση θραύσης κλώνου αλουμινίου, N/mm²
σSB- Τάση θραύσης χαλύβδινων κλώνων, N/mm²
ΦΑ- Επιφάνεια διατομής-κλώνου αλουμινίου, mm²
FS- Περιοχή διατομής-χάλυβα κλώνου, mm²
Υπολογισμός τάσεων σύρματος αλουμινίου σε επιφάνεια τόξου
Οι τάσεις στο σύρμα αλουμινίου του αγωγού στην επιφάνεια του τόξου περιλαμβάνουν την εγκάρσια πίεση συμπίεσης, τη διαμήκη δύναμη εφελκυσμού και την τάση κάμψης, που υπολογίζονται με την εξίσωση (3-1). Η πίεση q ανά μονάδα μήκους στην επιφάνεια του τόξου είναι:
q=(T1 + T2)/[2Rtan(φ/2)] (3-12)
Οπου:
φ- Γωνία τόξου μεγάλης επιφάνειας τόξου, rad
R- Μεγάλη ακτίνα τόξου, mm
Η θλιπτική τάση σN ανά μονάδα επιφάνειας στο σύρμα αλουμινίου του αγωγού στην επιφάνεια του τόξου, σύμφωνα με τις αρχές μηχανικού υπολογισμού της εναέριας γραμμής:
σN = q/D (3-13)
Οπου:
D- Εξωτερική διάμετρος αγωγού, mm
q- Πίεση ανά μονάδα μήκους στην επιφάνεια του τόξου, N/mm
Η πρόσθετη τάση σ που προκαλείται από την κάμψη του αγωγού στην τροχαλία είναι:
σ=(3/8) × (d/D)EA=0.375(d/D)EA(3-14)
Σύμφωνα με τη θεωρία της μηχανικής υλικών για τον υπολογισμό δισδιάστατων τάσεων, η συνδυασμένη τάση σ_s είναι:
(3-15)
Στην πραγματικότητα, η θλιπτική τάση της επιφάνειας του τόξου σ_N έχει μικρή επίδραση στη συνολική τάση σ_s και μπορεί να αγνοηθεί.
Σχετικά Άρθρα
