หลักการทำงานของแคลมป์แรงดึงประเภทโบลท์-

แคลมป์ปรับความตึงแบบโบลท์-ทำงานโดยการจับตัวนำหรือสายกราวด์ผ่านแรงหนีบ แรงยึดเกาะนี้มาจากสองด้าน:

1 แรงเสียดทานที่เกิดจากแรงกดของบล็อกอัดที่ส่วนหลังของแคลมป์และแรงเสียดทานของพื้นผิวส่วนโค้งที่เกิดจากคลื่นขนาดเล็กจำนวนมาก

② แรงเสียดทานที่เกิดจากพื้นผิวส่วนโค้งที่ส่วนหน้าของแคลมป์ ซึ่งอาจกล่าวได้ว่าเป็นผลเสียดสีที่เกิดจากแรงดันในแนวตั้งของสลักเกลียว U- หลายตัว (สลักเกลียว 2, 3, 4 หรือ 5 ตัว ขึ้นอยู่กับการออกแบบโครงสร้าง) และแคลมป์รูปคลื่น-เพื่อยึดตัวนำ ข้อดีของมันคือโครงสร้างที่เรียบง่าย ไม่จำเป็นต้องถอดตัวนำสำหรับอาคารที่ไม่ใช่อาคารปลายทาง-ระหว่างการใช้สาย ช่วยลดข้อต่อสาย อำนวยความสะดวกในการก่อสร้าง และเป็นประโยชน์ต่อการปฏิบัติงานที่ปลอดภัยของสาย

การคำนวณแรงดึงของตัวนำ

ตามหลักการทำงานของแคลมป์ยึดแรงตึงแบบโบลต์- แรงยึดจับของแคลมป์อาศัยการขันโบลต์ U- หลายตัวให้แน่นเพื่อบีบอัดตัวนำและสร้างแรงตึงส่วนท้าย ขณะเดียวกันก็สร้างแรงเสียดทานมากขึ้นที่ส่วนโค้งด้านหน้าเพื่อยึดตัวนำ ขนาดของแรงเสียดทานบนพื้นผิวส่วนโค้งขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานและมุมที่ล้อมรอบด้วยส่วนโค้ง รูปที่ 3-7 แสดงแผนภาพการวิเคราะห์แรงของแคลมป์ความตึงแบบสลักเกลียวและการวิเคราะห์ความเค้นของพื้นผิวส่วนโค้งของแคลมป์

รูปที่ 3-7 แผนผังการวิเคราะห์แรงสำหรับแคลมป์แรงดึงแบบสลักเกลียวและแผนภาพการวิเคราะห์ความเค้นของพื้นผิวแคลมป์อาร์ค
(a) จุดประสงค์ในการวิเคราะห์แรงสำหรับแคลมป์ปรับความตึงแบบโบลต์- (b) แผนภาพการวิเคราะห์ความเค้นของพื้นผิวส่วนโค้งของแคลมป์

ดังแสดงในรูปที่ 3-7 (b) โดยการนำไมโครเซ็กเมนต์ dl บนแคลมป์เป็นตัวแยกเดี่ยว:

dN=ซิน(dθ/2) + (T + dT)ซิน(dθ/2)

เนื่องจาก dθ มีขนาดเล็กมาก เราจึงสามารถรับ sin(dθ/2)µdθ/2 และละเลย-ลำดับที่สองที่น้อยมาก dTsin(dθ/2) เราจึงได้dN=Tdθ.

นอกจากนี้เนื่องจากfdN+Tcos(θ/2)=(T+dT)cos(dθ/2)เมื่อหา cos(dθ/2)µ1 เราจะได้ fdN=dT ดังนั้น:

dN=Tdθ=dT/fหรือเอฟดีθ=dT/T

บูรณาการทั้งสองฝ่าย:

เราได้รับln(T₁/T₂)=ฉซึ่งให้:

(3-1)

ที่ไหน:

T₁- ความตึงของตัวนำ N

T₂- ความตึงหางของร่อง, N

e- ฐานของลอการิทึมธรรมชาติ e=2.718

f- ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานแบบเลื่อน

- มุมโค้ง, rad

จากสมการ (3-1) จะเห็นได้ว่ามุมที่เพิ่มขึ้นสามารถเพิ่มแรงเสียดทานได้ อย่างไรก็ตาม ความเค้นดัดงอเพิ่มเติมบนตัวนำจะแปรผกผันกับรัศมีความโค้ง R เพื่อหลีกเลี่ยงความเครียดเพิ่มเติมบนตัวนำที่ทางออกของแคลมป์ จะต้องเพิ่มรัศมีความโค้งของแคลมป์ สำหรับแคลมป์ปรับความตึงแบบสลักเกลียวธรรมดา มีขีดจำกัดในการเพิ่มมุมส่วนโค้งและรัศมีความโค้ง R; การเพิ่มขึ้นมากเกินไปจะนำไปสู่ขนาดที่ใหญ่เกินไป น้ำหนักที่มากเกินไป และใช้งานไม่ได้

เพื่อเอาชนะปัญหา "ขีดจำกัดบางอย่าง" แนวทางปฏิบัติทั่วไปคือทำให้ส่วนท้ายของแคลมป์มีร่องเล็กๆ-ที่มีรูปร่างเป็นคลื่น (คลื่นที่ลึกเกินไปไม่เหมาะสำหรับตัวนำอะลูมิเนียมที่เสริมด้วยเหล็ก - ACSR) และใช้โบลท์ U- กดตัวนำเข้าไปในร่องเพื่อเพิ่มแรงเสียดทานที่พื้นผิวส่วนโค้ง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากตัวนำมีความแข็งอยู่ระดับหนึ่ง (ตัวนำขนาดใหญ่จะมีความแข็งมากกว่า) การดัดงอตัวนำจึงต้องใช้แรงกดพอสมควร ดังนั้น แรงขันในการติดตั้งสลักเกลียว U- จะต้องเอาชนะความแข็งของตัวนำก่อน หลังจากที่ตัวนำถูกกดเข้ากับด้านล่างของร่องแล้ว สามารถใช้แรงที่เหลือในการอัดตัวนำได้ (ที่สำคัญคือการบีบอัดเส้นอลูมิเนียม) บ่อยครั้ง เนื่องจากแรงอัดตัวนำไม่เพียงพอ แรงเสียดทานที่พื้นผิวส่วนโค้งส่วนใหญ่เกิดขึ้นระหว่างเส้นอะลูมิเนียมและแคลมป์ ส่งผลให้เส้นอะลูมิเนียมแตกและแกนเหล็กถูกดึงออกมา ก่อให้เกิดปรากฏการณ์ "การสกัดแกน" ดังนั้นจึงต้องพิจารณาความเค้นอัดที่พื้นผิวส่วนโค้งด้วย ดังแสดงในรูปที่ 3-7 วิธีการคำนวณมีดังนี้

(3-2)

(3-3)

ที่ไหน:

φ- มุมโค้ง, rad

R- รัศมีความโค้ง ม

q- แรงกดต่อความยาวหน่วย N/ซม

τ- แรงเสียดทานต่อความยาวหน่วย N/ซม

ตามเงื่อนไขสมดุลของแรงΣTᵧ = 0, แล้ว:

ดังนั้นเราจึงสามารถแก้ได้:

เมื่อแทนสมการ (3-3) ความดันต่อหน่วยความยาว L บนพื้นผิวส่วนโค้งของร่องคือ:

q=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-4)

การคำนวณแรงกดในการจับยึดของแคลมป์แรงดึงแบบโบลท์-

วัตถุประสงค์ของการคำนวณแรงดันโบลต์คือเพื่อให้แน่ใจว่ามีแรงเสียดทานสถิตเพียงพอหลังจากติดตั้งแคลมป์ปรับความตึง

สำหรับเกลียวหยาบ M10 ~ M60 ให้แรงบิดที่กระชับม=0.2pd(โดยที่ p คือแรงพรีโหลดของสลักเกลียว d คือเส้นผ่านศูนย์กลางที่ระบุของสลักเกลียว) เพื่อความสะดวกในการวิเคราะห์แรงพรีโหลดของโบลต์และรับประกันพรีโหลดที่เชื่อถือได้ ควรมีค่าถึง 50%~70% ของขีดจำกัดผลผลิตวัสดุ ในขณะนี้ แรงพรีโหลดของโบลต์สามารถอนุมานได้ดังนี้:

p = M/(0.2d) = 5(M/d) (3-5)

เพื่อความสะดวกในการวิเคราะห์และการประมาณค่า สมมติว่าแรงจับของโปรไฟล์ร่องแคลมป์ความตึงบนตัวนำประกอบด้วยแรงดันโบลต์สี่แรง p₁, p₂, p₃, p₄, แรงเสียดทานส่วนโค้งเล็ก ๆ สามแรง Δt₁, Δt₂, Δt₃ (ดังแสดงในรูปที่ 3-8) และแรงเสียดทานส่วนโค้งขนาดใหญ่ ΔT

รูปที่ 3-8 แผนผังการกระจายแรงในช่องสัญญาณเคเบิลของแคลมป์แรงดึงแบบสลักเกลียว

ตามทฤษฎีกลศาสตร์ของวัสดุ การทำความเข้าใจการจัดเรียงน็อตสลักเกลียวสองตัวเป็นโครงสร้างลำแสงอย่างง่าย (ดังแสดงในรูปที่ 3-9)

รูปที่ 3-9 ลำแสงที่รองรับอย่างง่าย

และสมมติว่าความดันรวมของน็อตโบลต์สองตัวคือ p' การเปลี่ยนรูปของลำแสงคือ δ และ EJ คือกำลังดัดงอ ดังนั้นความดันรวมของลำแสงธรรมดาที่เกิดจากน็อตโบลต์สองตัวคือ:

พี'=(48EJδ)/L³ (3-6)

แรง p₁ ที่ใช้ในการอัดตัวนำคือ:

p₁ = 2p - p' (3-7)

หากค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานระหว่างแคลมป์เหล็กและเกลียวอะลูมิเนียมคือ f (โดยทั่วไปคือ f=0.25) แรงเสียดทาน T₂ จะเป็น:

T₂ = T₁f = 0.25T₁ (3-8)

จากสมการ (3-1) สูตรการคำนวณแรงเสียดทานสำหรับส่วนโค้งเล็กๆ สามส่วนคือ:

แรงเสียดทานส่วนโค้งขนาดใหญ่ ΔT คือ:

ΔT = (T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃)(e^(f ) - 1) (3-9)

แรงจับรวม T ของแคลมป์คือ:

T = T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃ + ΔT (3-10)

แรงแตกหักของตัวนำสามารถคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้:

(3-11)

ที่ไหน:

ซิเอบี- ความเค้นทำลายเกลียวอะลูมิเนียม N/mm²

ซิเอสบี- ความเค้นทำลายเกลียวเหล็ก N/mm²

เอฟเอ- เส้นขวางอะลูมิเนียม- พื้นที่หน้าตัด mm²

เอฟเอส- พื้นที่หน้าตัดเกลียวเหล็ก- mm²

การคำนวณความเค้นของลวดอลูมิเนียมบนพื้นผิวส่วนโค้ง

ความเค้นบนลวดอลูมิเนียมของตัวนำบนพื้นผิวส่วนโค้ง ได้แก่ ความเค้นอัดตามขวาง แรงดึงตามยาว และความเค้นดัดงอ คำนวณโดยสมการ (3-1) ความดัน q ต่อความยาวหน่วยบนพื้นผิวส่วนโค้งคือ:

q=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-12)

ที่ไหน:

φ- มุมโค้งของพื้นผิวส่วนโค้งขนาดใหญ่ rad

R- รัศมีส่วนโค้งขนาดใหญ่ มม

ความเค้นอัด σN ต่อหน่วยพื้นที่บนลวดอะลูมิเนียมของตัวนำบนพื้นผิวส่วนโค้ง ตามหลักการคำนวณทางกลของเส้นเหนือศีรษะ:

σN = q/D (3-13)

ที่ไหน:

D- เส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของตัวนำ มม

q- แรงกดต่อหน่วยความยาวบนพื้นผิวส่วนโค้ง N/มม

ความเค้นเพิ่มเติม σ เกิดจากการที่ตัวนําโค้งงอในมัดคือ:

σ=(3/8) × (d/D)EA=0.375(d/D)EA(3-14)

ตามทฤษฎีกลศาสตร์วัสดุเกี่ยวกับการคำนวณความเค้นสอง- มิติ ความเค้นรวม σ_s คือ:

(3-15)

ในความเป็นจริง ความเค้นอัดที่พื้นผิวส่วนโค้ง σ_N มีผลเพียงเล็กน้อยต่อความเครียดทั้งหมด σ_s และสามารถละเลยได้

บทความที่เกี่ยวข้อง