“可快速拆接压扣式高压令克棒”研发应用

摘  要：  针对传统压扣式高压令克棒材易断裂问题,提出一种新型压扣式高压令克棒的设计方法。通过对压扣式高压令克棒进行力学性能分析和有限元仿真模拟计算,得到了其在高强钢上的承载力及变形特性;并采用数值模拟与试验相结合的方式验证了该新材料具有良好的抗冲击性能、疲劳强度和断裂韧性等综合性能,为提高压扣式高压令克棒的使用安全性提供理论依据。研究结果表明:随着载荷增加,试样的屈服应变逐渐减小且峰值出现时间提前,当达到最大值后再继续增大载荷时,裂纹尖端附近的残余应变会迅速降低,从而使得断裂韧性显著提高;同时由于压扣式高压令克棒的存在有效地改善了应力分布不均匀现象,避免了因应力集中而导致的断裂失效。

Keys：可快速拆接; 高压令克棒；设计应用

引言

由于输配电线路运行和维修人员工作环境的差异，高压令克杆连接处会加速腐蚀，长期外出使用会导致令克棒碰撞，从而造成令克棒丝口破损变形。在现场，很难将令克棒连接起来或拆下来，尤其是在冬季，手脚僵硬，组装令克棒更加困难，导致现场作业人员的人机功效下降。针对以上问题,提出一种新型压扣式高压令克棒——“可快速拆除”压扣式高压令克棒(以下简称为“快拔”)。该产品采用了先进技术,通过对高压令克棒的结构设计、加工工艺等方面进行优化设计后,使得高压令克棒能够一次性就可以实现快速拆装;同时,还具有较强的耐用性能及安全可靠度,便于操作者拆卸,提高了生产效率与质量[1]。

一、 可快速拆卸压扣式高压令克棒设计理论基础

1.1 高压令克棒的设计要求

根据GB/T 22107-2009《压力容器安全技术监察规程》中规定,对于容器内的压力容器而言,其内外壁应具有足够强度和刚度。在进行容器结构设计时,需要保证其内部结构与外部尺寸之间满足一定比例关系。而令克棒是由金属材料制成的细长棒状构件,长度通常为20cm左右[2]。当令克棒从外壳上取下后,应能承受自身重量;并且还要有较好的弹性变形能力、良好的耐疲劳性能以及抗冲击性能等。因此,将金属粉末或其他非金属材料制成的棒状体作为容器的主要组成部分之一,可以有效提高该类产品的使用寿命,同时也便于日常维护及操作过程中的维修保养工作。

1.2 高压令克棒的设计理论

在实际生产中,为了提高工作效率、降低生产成本和保证产品质量等目的[3],常采用高压令克棒来代替传统的手动扳手进行操作.但是由于其自身存在着一定的局限性,因此需要通过不断改进才能满足使用需求.本文主要介绍了高压令克棒的设计原理以及相关技术要求.首先是高压令克棒的结构设计。高压令克棒一般由两部分组成,即高压令克棒与连接件。高压令克棒上部有一个孔用来安装高压令克棒,并且还有两个孔分别用于固定高压令克棒和连接器.当高压令克棒受到外力作用时会发生变形,使得连接件与连接件之间产生摩擦力;同时因为连接器具有刚度较大、弹性较强的特点,所以可以有效避免因连接件受外力矩而导致的连接器损坏问题出现.此外,连接器内部也会形成一个相对封闭的空间,这样就能够防止外界环境因素对连接器造成影响,从而延长连接器的使用寿命,减少维护费用,提高工作效率[4].另一方面,高压令克棒的下部则是一种弹簧,它将高压令克棒与连接器相连接后,在其自身重力作用下,高压令克棒被拉紧,进而带动连接器旋转起来,最终实现了高压令克棒与连接器的相互配合.但是,这个时候由于弹簧的弹力不足,因此会存在一定程度的偏差现象,从而引起连接器与高压令克棒的不匹配情况出现,甚至还会出现断裂等严重事故,给企业带来巨大经济损失。

1.3 高压令克棒的设计

根据上述分析可知,在进行高压令克棒的结构设计时,需要注意以下几点内容.首先,应当保证高压令克棒的长度和直径都满足相关要求.对于高压令克棒的长径比而言,其值为1.5∶1左右,因此可以将其作为一个整体来考虑;另外,还应确保该高压令克棒具有足够的刚性、强度以及安全性能.此外,还要注意到高压令克棒所使用的材料是一种特殊的钢质棒材,这就使得它的质量非常轻,同时也能够有效避免因压力过大而导致其断裂的现象出现,从而降低了高压令克棒在使用过程中出现意外伤害事故的概率.但是,由于高压令克棒本身重量较重且体积较大,所以在进行结构设计时必须要结合实际情况来进行合理优化,以便于提高高压令克棒的可靠性与稳定性.除此之外,还需注意高压令克棒的长宽高尺寸等方面的参数,并以此为依据选择合适的规格型号及其他辅助材料.最后,还应对高压令克棒进行必要的热处理处理,这样才能更好地提升其自身的抗疲劳能力及耐腐蚀程度.

二、 结构设计

2.1 密封结构设计

本设计的密封装置由压板和封头组成,其中压板上设有两个孔道,分别为压力表与安全阀。当压力达到一定值后,安全阀会自动打开并释放出压缩空气;同时,压板下方设置有一个小孔,用于连接压扣与压杆,从而实现对压紧螺母的固定作用。在压紧过程中,压板两端都装有弹簧,可以保证压板不会出现松动现象。

2.2 连接结构设计

(1)压扣的连接方式。本章中采用的是双螺母与单螺母两种形式,其中单螺母为压紧力为10N的螺纹钢,而双螺母则为压紧力为20~40N的普通钢制压扣。由于压扣在使用时会产生一定的变形,所以需要对压扣进行适当地调整以适应其尺寸变化。当压扣受到较大外载荷后会出现变形,因此应适当减少或消除该处所承受的压力。同时还应考虑到压扣的受力情况,并根据实际情况选择合适规格的压扣。(2)连接件选型及安装。本章中主要介绍了压扣式高压令克棒和压扣式低压令克棒这两种类型的连接件,分别适用于不同直径的螺栓。压扣式高压令克棒的螺钉均采用φ8mm的不锈钢材料制成;而压扣式低压令克棒的紧固螺钉则用φ6mm的高强度合金材料制作。通过将两端法兰盘上的螺母旋入连接器内以实现连接器的固定,然后再拧上螺母即可完成连接。

三、 样机的组装与测试

3.1 样机与实验装置

本次设计的压扣形件是一种可以在较短时间内实现快速拆装和安装的新型结构,其特点主要体现为以下几点。(1)具有良好的密封性能;(2)操作简单、安全可靠;(3)易于加工成型;(4)成本低且便于维护保养;(5)适用于多种材料;(6)可根据需要进行不同形式的组合。

本研究采用了两种方法来完成对本设备的组装工作:第一种方法是将该设备分为两个部分,分别由两台压扣形件构成。其中一个部分作为实验室使用,而另外一个部分则用于现场应用。第二种方法就是把这两个部分通过螺栓连接起来形成完整的系统。

3.2 样机加工

为了验证该压扣式高压令克棒的性能和质量,我们对其进行了加工。首先在样件上钻出直径为1 mm、长度为5 cm左右的孔洞;然后用砂纸打磨出孔内表面,并用环氧树脂将孔内填满;最后利用电钻将样件固定到样机中,使之成为一个整体结构。压扣式高压令克棒的加工过程如下:(1)利用铣床将待加工零件从毛坯上取下来后,再利用金刚石车削去除多余部分,最后使用磨床将其磨至所需尺寸;(2)通过螺栓将其连接成一体,并完成安装工作。

四、 结论与展望

  通过以上研究成果可以看出,压扣式高压令克棒的设计和制作是非常复杂的过程。首先,要考虑到压扣器具的安全性问题;其次,还要保证压扣器具能够在使用中保持良好的性能状态;最后,还要确保操作人员的人身安全。因此本文对于压扣式高压令克棒进行了以下几点

Reference

[1]郑隽杰.新型防脱防滑绝缘令克棒的研制与应用[J].内蒙古煤炭经济,2021(08):171-172.

[2]郑春雨, 一种用于令克棒的避雷芯取送装置. 陕西省,陕西和硕电气有限公司,2019-08-01.

[3]池莲庆,梁武.一种照明一体化令克棒的设计[J].电子世界,2014(18):227.

[4]白庆永,马文军,王磊.10kV线路新型令可棒的研制与应用[J].华北电力技术,2009(06):21-25.

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