一种计算钢芯铝绞线架空绝缘电缆紧压导体模具的方法

李 坤， 程桂贤， 徐振铎， 储 强

(1.江苏恒峰线缆有限公司，江苏宜兴214205;2.浙江师范大学数理与信息工程学院，浙江 金华321004;3.江苏长峰电缆有限公司，江苏宜兴214252)

0 引言

钢芯铝绞线架空绝缘电缆已经面世很久了，由于具有良好的机械性能和导电性能，在城网和农网线路的改造中需求量日益剧增。在其加工工艺中，最让人头痛的问题就是紧压模具的计算及选取，论述钢芯铝绞线架空绝缘电缆产品的加工工艺的文献已有不少，但是确切提出模具大小的计算及选用的文献并不多，并且文献中提出的计算方法与实际生产有较大的出入。如文献［1］中提出的×d(式中，D为紧压导体的轮廓外径;n为导线根数(包括钢芯);η为填充系数;d为铝单丝直径)，该计算方法经实践检验发现与实际生产情况相差较大，其它文献中提出的计算方法也与实际生产情况有较大的误差。本文通过对文献的研究，并结合生产实际，找出了误差产生的原因，并以此为基础提出了一种与实际生产误差较小的计算该类型产品导体模具大小的方法。

1 计算公式的推导

由圆形导体的填充系数η的定义知，圆形导体的真实截面S真等于圆形导体直径轮廓的面积S轮乘以填充系数η，即:

将圆面积公式带入式(1)得到:

式中，D轮为导体的轮廓直径。

将式(3)带入式(2)，得:

式中，d为铝单丝直径;n为铝丝根数，μ为延伸系数。

式(4)为紧压圆形导体轮廓直径(即模具)的计算公式，由于钢芯铝绞线架空绝缘电缆的导体也为紧压圆形，所以可将式(4)套用于钢芯铝绞线架空绝缘电缆紧压导体的轮廓外径(即模具)的计算。因为钢芯在导体绞合过程中保持圆形轮廓，故在计算时将整个钢芯看做为一个大直径的铝单丝，这样即可得到钢芯铝绞线架空绝缘电缆导体模具的计算公式:

式中，d1为钢绞线(钢丝)外径。

2 误差的分析及μ、η参数的选取和验证

2.1 误差分析及μ、η参数的选取

我公司在加工铝导体时均采用纳米级金刚石涂层的模具(以下简称“纳米模”)，纳米模具由于表面涂有一层金刚石而其又是自然界中最硬的物质，使得在导体绞合紧压过程中铝线材延伸性能大大提高，而且线材表面光洁度高。基于此，在模具计算时延伸系数μ和填充系数η经验数值分别取1.07和0.89，但在加工出导体后发现导体实测截面与理论设计截面相差较大，经取样分析发现以下问题:

(1)当钢芯为1根单丝时，发现铝丝的变形量过大，超过常规的“紧压量”，导体实测截面比理论设计截面偏小，说明μ取1.07偏大。

(2)当钢芯为多根单丝绞合成型时，发现接触钢芯的内层铝丝变形，和纯铜、纯铝紧压导体中单丝变形不同，是接触钢芯面的铝丝因受压而嵌入钢芯外层的间隙，非接触面则是规则的平面，导体实测截面比理论设计截面偏大，说明实际延伸系数小于假设的1.07。由于在紧压过程中，铝丝会嵌入钢绞线外层的缝隙中，且要增大延伸系数，为此采用减小铝单丝直径的方法来“变相”地增加导体整体的延伸系数，同时在模具计算时的延伸系数不变，这样通过减小铝单丝直径和“加大紧压量”来抵消因铝丝嵌入钢绞线外层缝隙而造成的导体实测截面偏大。

通过以上的分析，结合实际经验将μ、η的取值调整为:(1)当钢芯为一根单丝时，μ取1.04，η取0.84;(2)当钢芯为多根单丝绞合成型时，计算铝单丝直径时μ取1.05，计算紧压导体模具时μ则取1.07，η 取 0.89。

2.2 生产实际的验证

例 1:JKLGYJ 35/6，μ 取1.04，η =0.84，计算出的工艺参数为 6/2.78(铝丝)+1/2.76(钢丝)，导体轮廓直径7.9 mm，导体实测截面为标称截面的100.1%。

例2:JKLGYJ 70/10，μ 取 1.04，η 取 0.84，计算出的工艺参数为 6/3.93(铝丝)+1/3.57(钢丝)，导体轮廓直径11.0 mm，导体实测截面为标称截面的 99.8%。

例3:JKLGYJ 185/25，计算铝单丝直径时μ取1.05，计算紧压导体模具时 μ 取 1.07，η 取 0.89，计算出的工艺参数为 24/3.21(铝丝)+7/2.13(钢丝)，导体轮廓直径(即模具)内层11.8 mm，外层17.4 mm。导体实测截面为标称截面的99.9%。

通过上述实例证明理论设计与生产实际相符。

3 结束语

假设μ和η的取值，应用本文所介绍的计算方法来计算模具大小和选择纳米模具，其计算结果和实际生产情况相符。通过一年多时间的跟踪和验证，该计算方法适合于GB/T 1179中任一规格的钢芯铝绞线紧压导体模具的计算。

［1］李德玲，刘 群，刘艳芬，等.35 kV钢芯铝绞线交联聚乙烯架空电缆的设计［J］.电线电缆，2001(4):27-28.

［2］韩中洗编.电缆工艺原理［M］.北京:机械工业出版社，1990.

［3］王春江等编.电线电缆手册第1册(第2版)［M］.北京:机械工业出版社，2001.