型線同心絞特高強度鋼芯軟鋁導線梯形鋁線的角度設計

張永仲

(江蘇東峰電纜有限公司，江蘇無錫214251)

0 引言

型線同心絞特高強度鋼芯軟鋁導線由特高強度的鋼芯和梯形軟鋁線絞合而成，其鋼芯的強度比GB/T 1179—2008中G3A的強度更大，軟鋁線的導電率達63%，其設計理念是軟鋁僅起導電作用，經過處理的特高強度鋼芯起整根導線的承力作用。因其充分發揮了鋁、鋼材料各自的性能優勢，產品節能、增容、弛度低、抗冰雪能力強、自阻尼特性好。本文結合我公司開發該產品的經驗，闡述該產品的結構及性能要求、材料要求，重點推導梯形鋁線角度計算。

1 產品結構及性能要求

型線同心絞特高強度鋼芯軟鋁導線的型號為JLRX/EST，其中JL表示鋁線絞合，R表示軟線，X表示型線，EST表示特高強度鋼線。型線同心絞特高強度鋼芯軟鋁導線目前沒有行業標準，主要是參照ASTM B857-09編制，但是鋼芯的強度和軟鋁線的導電率的要求更高。表1是我公司根據該產品所需要的鋼芯強度和軟鋁線的導電率，參照 ASTM B857-09編制的產品結構及性能要求。

2 材料要求

(1)鋼絲。EST特高強度鋼絲的抗拉強度達到1 770 MPa以上，1%伸長應力達到1 550 MPa以上。

(2)鋁桿。采用A6鋁桿，由于退火后的鋁線的導電率要達到63%IACS，因此，鋁錠的化學成分的控制是非常重要的，尤其是硅和鐵含量的控制。

3 梯形鋁線的角度設計

我公司梯形鋁線的生產采用拉制方式，退火采用罐式退火，絞線采用框絞機。其拉制和絞合生產工藝在文獻［1］、［2］中已有詳細介紹，退火工藝與圓鋁線的退火沒有區別，這里不再贅述。關于梯形鋁線的角度設計，文獻［2］的作者是采用經驗方法，本文根據理論推導，提出一種更準確實用的方法。

3.1 梯形鋁線角度設計的計算公式推導

圖1為沿絞線軸向某層梯形鋁線的橫截面圖。任取一經過梯形鋁線兩條直邊的圓柱體，設其直徑為D。在橫截面上，圓柱體與某根梯形鋁線兩直邊的交點分別為A、B，圓弧的中點為O。

表1 JLRX/EST的結構及性能要求

圖1 沿軸向內層梯形鋁線截面圖

經過O點，沿該根梯形鋁線的軸向取一橫截面，如圖2。在此橫截面上，圓柱體與該根梯形鋁線兩直邊的交點分別為A'、B'。

如果α足夠大，則

圖2 沿該根梯形鋁線軸向取橫截面

圖3 平面展開圖

于是:

式中，k為該層鋁線的絞入率。

在圖2中，β為梯形鋁線的角度，則有:

由式(3)和式(4)得:

在圖1中，設該層梯形鋁線的根數為n，當絞合間隙為0時有:

由式(5)和式(6)得:

簡化式(7)得:

在設計時，可根據產品標準中該層梯形鋁線的最小絞合節徑比來計算梯形鋁線的角度，實際角度可比計算角度略大或略小。如果實際角度比計算角度過小，則絞合時間隙比較大;如果實際角度比計算角度過大，絞合時鋁線可能會隆起。

3.2 應用舉例

以JLRX/EST-240/40為例。該絞線中，梯形鋁線的總根數為18根，我們確定內層根數為8根，絞合節徑比為10～14;外層根數為10根，絞合節徑比為10～16。

由于內外層最小絞合節徑比均為10，查《電線電纜手冊》(第一冊)表7-2-1得對應絞入系數為1.048，因此絞入率為0.048。

4 結束語

型線同心絞特高強度鋼芯軟鋁導線的結構比較簡單，其技術難點主要在于梯形鋁線的拉制，由于文獻［1］、［2］已有比較詳細的闡述，本文未再重復。本文的重點在于推導出梯形鋁線角度設計的計算公式，對這兩篇文章是一個很好的補充，其正確性在實際生產過程中已得到了驗證。

［1］張傳省，劉 斌.型線的拉制與絞合工藝［J］.電線電纜，2009(2):19-20.

［2］王國忠.型線同心絞架空導線的結構設計［J］.電線電纜，2010(4):1-3.

［3］王春江主編.電線電纜手冊(第一冊)［M］.北京:機械工業出版社，2008.