新型加工線夾可調式鋼模板設計與分析

呂婷婷，劉況，史偉波，張海杰

（國網山東省電力公司檢修公司，濟南250118）

新型加工線夾可調式鋼模板設計與分析

呂婷婷，劉況，史偉波，張海杰

（國網山東省電力公司檢修公司，濟南250118）

在電力設備與導線連接處，線夾用來固定導線與設備的連接，同時承擔電流傳輸作用。在連接處的線夾需要使用螺栓來固定，線夾上的螺孔加工精細程度決定了導線與設備間的連接是否可靠、安全，線夾上螺孔的加工對電力設備的安全運行有重要影響。從設計和使用效果的角度介紹了一種新型加工線夾可調式鋼模板，該可調式鋼模板由邊框部分、定位螺孔部分和固定線夾部分組成。新模板的使用提高了工作效率，節省了人力和時間成本，避免了線夾在傳統加工時出現的弊端，為電網安全穩定運行提供了保障。

可調式鋼模板；加工線夾；螺孔

0 引言

線夾是導線與設備相連接的重要裝置，它的一側與導線壓接，另一側與設備采用螺栓固定，使兩者連接在一起，從而在兩者之間實現電流的傳輸［1］。線夾在電氣設備中的特殊位置對線夾的加工質量提出了特殊要求［2-4］。在加工線夾的過程中，往往需要模板來對線夾進行鉆孔加工，所以模板和加工方式決定了加工線夾的質量和產率。模板是根據線夾的型號和設備的需要標出線夾上螺孔位置的一種工具，加工線夾時根據模板指示鉆出螺孔［5］。目前現場加工時通常采用以白紙為材料的紙質模板。然而這種加工方式易造成部分線夾螺孔位置的偏差過大，使線夾螺孔與設備螺孔位置不吻合需要對線夾進行修正再加工。線夾加工的工作流程如圖1所示。

圖1 線夾加工的工作流程

1 可調式鋼模板的設計

1.1 制作目標

在實際安裝過程中，對于線夾上某一個螺孔，以其對應螺栓的圓心為基準點，設該螺孔的偏差為螺孔圓心與對應螺栓圓心的距離。記螺栓半徑為r1，螺孔半徑為r2，則螺孔的偏差為d＝r2-r1，當d≤1 mm，螺栓能穿過對應螺孔，當d>1 mm時，螺栓不能穿過對應螺孔。實際采用的螺栓r1=8 mm，r2=9 mm。

每個線夾上有6個螺孔，要使每個螺栓都能順利穿過對應螺孔，均需滿足d≤1 mm。考慮到臺鉆的徑向跳動為0.02 mm，但刻度尺的最大測量精度為0.1 mm，因此，目標設定為線夾上6個螺孔中最大的滿足d≤1 mm。

1.2 模板結構

加工線夾的可調式鋼模板采用的是滑動型鏤空式鋼模板。該鋼模板帶滑動標尺，能夠隨意移動以滿足不同型號線夾的需要。

可調式鋼模板由邊框部分（連接方式部分、刻度尺部分）、定位螺孔部分（滑動桿部分、滑動槽部分、固定部分）、固定線夾部分（卡槽固定）組成，其具體結構如圖2所示。

圖2 加工線夾的可調式鋼模板結構

該可調式鋼模板的特點包括：外框可承受較大的拉力、平整且成本較低；滑槽簡單順暢，滑動桿抗屈服能力強、定位時幾乎無晃動現象；采用螺栓卡槽固定，解除線夾時所需的解除作用力較小，并使固定線夾時所需操作的人數減少。

1.2.1 邊框部分

模板的邊框部分采用拼接制作，將4根兩兩等長的長方條形不銹鋼拼接成300 mm×150 mm的長方形，進行車銑后進行焊接。為檢驗其外框的抗拉能力，對其進行拉力試驗：將外框的一端固定，另一邊彈簧秤拉力分別為50 N、100 N、150 N，持續作用5 min，觀察框架是否變形。使用萬能角度尺及游標量角器檢驗承受拉力后∠1的角度。拉力試驗結果如表1所示，承受拉力后角度變化如圖3所示。

表1 拉力實驗結果

圖3 承受拉力后角度變化

外框可以承受150 N以內的拉力不形變，體現出其結構的穩定性。

制作后使用平整度檢測儀器檢測外框是否平整。經檢測，邊框整體無傾斜，無毛邊，平整度為0.29 mm，滿足要求。

刻度尺部分采用刻制刻度尺，即使用數控機床在邊框上刻出刻度尺。這種制作方法的優點是刻度不易脫落，隨著使用次數的增多，讀數仍然準確。

1.2.2 定位螺孔部分

定位螺孔部分的滑動桿采用II型滑動桿，通過普通機床進行整體制作，再用數控機床切割鏤空部分。對滑動桿進行誤差測量：在一張平整的紙面上畫出坐標系，然后在上邊確定位置固定的任意10個標準點，然后對10個點采用銃子進行標注，標注完成后，測量實際標注點與相對應的標準點之間的偏差，平均定位偏差為0.4 mm，誤差測量原理如圖4所示。II型滑動桿的銃子在兩個滑桿的交叉處標記定位點，定位偏差很小。

滑動槽使用T型嵌入式滑動槽，并對T型槽進行改進。在普通T型槽的基礎上嵌入滾珠，以滾動摩

擦力來代替滑動摩擦力，并對其進行摩擦力試驗。

圖4 誤差測量原理

將滑動槽水平放置，將一彈性系數500 N/m的彈簧壓縮1 cm后，放置到滑動桿正中央，即彈簧對滑動桿施加5 N的力，觀察滑動桿在滑動槽中滑動的距離，滑動桿滑動距離越長，說明滑動槽與滑動桿間的摩擦力越小。

將滑動槽豎直及傾斜放置，重復上述試驗，檢測在不同放置位置下，T型滑動槽對滑動桿的摩擦力，不同放置位置下摩擦力試驗示意圖如圖5所示，進行10次摩擦力試驗，平均滑動距離為26.9 cm。

圖5 不同放置位置下摩擦力試驗

豎直、傾斜放置時，滑動桿滑動的滑動距離分別為26.2 cm、26.5 cm，均在27 cm范圍內，且不同放置方式下的滑動距離基本保持不變，滑動桿所受的摩擦力較小。

定位螺孔的固定部分采用螺栓固定，具有在外力作用下不易松動等優點。開槽位置為邊框表面開槽，螺栓類型為蝶形螺栓固定。使用屈服點測試機檢驗螺栓固定后滑動桿的抗屈服能力：將滑動桿固定后用邊框上表面開槽方法固定住滑動桿，在滑動桿的中心位置通過測試機施加不斷增大的拉力，來檢驗滑動桿的抗屈服能力。拉力試驗證明最小屈服應力為400～600 N。邊框上表面開槽方法的抗屈服能力強且從上表面用蝶形螺栓緊固螺栓方便。

1.2.3 固定線夾部分

固定線夾要求其固定方法可承受銃子敲擊的沖擊力，因此可調式鋼模板采用螺栓卡槽固定。其優點包括：固定、解除線夾時所需的作用力小；固定線夾緊固，固定后無晃動現象；固定線夾時所需操作人數少；抗沖擊力強；固定線夾調整時間短。采用固定力試驗與解除力試驗來對其進行測試：使用不同大小的固定作用力將線夾固定在卡槽中，測試在兩種固定方式下對線夾緊固時所需的最小作用力；緊固線夾后，使用不同大小的解除作用力將線夾從卡槽中解除，測試在兩種固定方式下對線夾解除所需的最小作用力。試驗結果表明線夾緊固時所需最小固定力<50 N，將線夾從卡槽中解除時所需最小解除力< 100 N。固定力與解除力在較小的情況下都能滿足緊固和解除要求，且固定、解除線夾時都只需一人操作。

2 效益對比與誤差分析

從分別使用紙質模板和可調式鋼模板加工3組線夾（每批導線兩端各壓接一個線夾，每組導線需制作6個線夾）進行統計，并對模板標注螺孔位置的偏差進行比較。

2.1 紙質模板加工線夾

使用紙質模板加工3組線夾，并對模板標注螺孔位置的偏差進行統計，3組線夾螺孔的最大偏差值如圖6所示。

圖6 三組線夾螺孔的最大偏差值

由圖6可知，對于每組導線中的6個線夾，線夾上6個螺孔的最大偏差值隨著模板使用次數的增多而增大，線夾的再加工個數也隨之增多。紙質模板無

法直接固定在線夾上，一旦遇到風吹或偶然觸碰造成圖紙偏移；銃子的多次敲擊會造成圖紙標記點的擴大，造成紙質模板的損壞。因此，使用紙質模板定位螺孔位置不準確，標注位置與實際位置偏差過大。

2.2 可調式鋼模板模板加工線夾

在相同加工環境下使用可調式鋼模板進行加工，3組線夾螺孔的最大偏差值如圖7所示。可知，采用新模板后，線夾上各螺孔的定位偏差值均小于1 mm。

圖7 三組線夾螺孔的最大偏差值

2.3 誤差分析

為保證測量的結果過程中不包含系統誤差和粗大誤差，每次測量共分兩次，測量人員分兩人輪流進行，讀數結果取平均值并將游標卡尺水平面固定。

用統計學公式來驗證精度測量的樣本不包含系統誤差和粗大誤差。

式中：vi為殘余誤差；xi為測量樣本數值；E（X）為期望值。

引用巴塞爾公式和別捷斯公式

式中：σs1為巴塞爾公式得到的標準誤差；σs2為由別捷斯公式得到的標準誤差；n為樣本數量。

由統計學公式

式中：k為自由度。

取k=3，若式（4）成立，那么測量值不存在系統誤差的置信概率為99.73%。代入數據計算得對活動前的18個樣本，σs1=0.256，σs2=0.221，n=18，。對活動后的36個樣本，σs1= 0.332，σs2=0.291，n=36，。即活動前后統計樣本不存在系統誤差和粗大誤差，測量值可信。

2.4 效益分析

使用新模板后，縮短了工作時間，提高了班組工作效率，節省了人力和時間的成本；減小了定位螺孔的偏差，避免了線夾在加工時出現的弊端。

3 結語

研制加工線夾的可調式鋼模板具有模板使用壽命長，且定位螺孔準確、設計簡單、花費資金少等優點。該加工裝置的引入提高了工作效益，也為線夾安裝的精度提供了保障，同時為后期更好的研究線夾加工方式以及方法改進提供借鑒。

［1］崔明，賈晨，王朔，等.導線與線夾接觸不良發熱的熱像特征［J］.吉林電力，2013，41（6）：36-38.

［2］DL／T 741—2010架空送電線路運行規程［S］.

［3］安軍，王永強.帶電處理110 kV隔離開關設備線夾發熱問題［J］.電網技術，2006，30（S1）：228-229.

［4］郁志良，蔡晉康.線夾發熱機理分析與線夾改良［J］.上海電力，2001（5）：27-29.

［5］董智.輸電線路跳線線夾運行溫度異常的原因分析及對策探討［J］.科技創新與應用，2015（32）：179-180.

Design and Analysis on a New Adjustable Steel Template for Machining Clamp

LV Tingting，LIU Kuang，SHI Weibo，ZHANG Haijie
（State Grid Shandong Electric Power Maintenance Company，Jinan 250118，China）

The clamp has great fixation effect on the junction of electric equipment and wire，as well as plays an important role in the current transmission.The clamp needs to be fixed with bolts at junction.So whether the junction between the wire and electric equipment is reliable and safe is determined by the machining fineness of bolt hole on the clamp.The machining of clamp bolt hole will have great effect on the safe operation of power equipment.With regard to the design and application performance，a new adjustable steel template for machining clamp is introduced，which consists with the frame，positioning bolt hole and fixed clamp.The efficiency of work is improved with the application of the new template，the cost of manpower and time is saved，and furthermore drawbacks of traditional processing method are avoided.The new adjustable steel template can also provide guarantee for the safe and stable operation of power grid.

adjustable steel template；machining clamp；bolt hole

TM84

B

1007－9904（2016）09－0074－04

2016-03-14

呂婷婷（1985），女，工程師，從事超/特高壓電力設備在線監測與故障診斷方面的研究工作。