一種異形導(dǎo)體模具設(shè)計的簡單方法

陳長江，苗雪鵬

(河南科信電纜有限公司，河南 周口461322)

0 引言

關(guān)于電力電纜的異形導(dǎo)體模具設(shè)計的方法有很多種，可是大部分較為復(fù)雜，有時候還需要求解較多的多元多次方程，要經(jīng)過大量的計算才能確定模具的最終尺寸。由于計算過程有很多近似值的使用，會存在很多誤差，對最后的結(jié)果也構(gòu)成一定的影響，甚至設(shè)計出來的不符合生產(chǎn)的需要，針對此種情況，本文介紹一種較為簡單的設(shè)計異型導(dǎo)體模具的方法，供大家參考。

本文以低壓電力電纜YJV 0.6/1 kV 4×95+50中瓦型導(dǎo)體壓輥模具設(shè)計為例進行講解。

1 確定壓輥模具的截面積

在異形線芯的生產(chǎn)中，往往采用壓輥一次緊壓，所以緊壓系數(shù)比較大，根據(jù)經(jīng)驗及本公司的實際情況，本文取填充系數(shù)η=0.84;考慮到所用銅材質(zhì)較好和單線直徑處于正偏差時對截面的修正，取修正系數(shù)為0.97，具體計算壓輥模具截面見式(1):

式中，S瓦為瓦形模具截面積;S標(biāo)為標(biāo)稱截面積，即95 mm2;η為填充系數(shù)，取0.84。

通過以上數(shù)據(jù)可以求出S瓦=109.7 mm2。

2 計算壓輥模具瓦形夾角

由于我們選用的是YJV 0.6/1 kV 4×95+50，即一個中心緊壓圓形線芯和四個瓦形線芯圍繞結(jié)構(gòu)，考慮到生產(chǎn)時四個瓦形線芯不能過于緊密，以免壓傷絕緣;還有生產(chǎn)實際的影響，取四個瓦形線芯的瓦形夾角均為89°，表示為α=89°。

3 確定模具圓角半徑

在生產(chǎn)中，從節(jié)約材料、縮小外徑及降低成本的角度看，瓦形線芯的底圓弧半徑r1和兩側(cè)弧圓角半徑r2越小越好，但是如果數(shù)值太小，則會引起電場強度集中，同時也會因為尖角的存在對絕緣有損傷。為使這對矛盾得以統(tǒng)一，我們采用式(2)來計算取值:

式中，S標(biāo)為標(biāo)稱截面積，即95 mm2;δ為與導(dǎo)體幾何形狀及電壓等級有關(guān)的經(jīng)驗系數(shù)，見表1。

表1 導(dǎo)體形狀與系數(shù)δ關(guān)系

我們這里取δ1=0.85，δ2=0.54。通過計算可得底弧圓角半徑r1=2.65 mm;兩側(cè)弧圓角半徑r2=1.68 mm。

4 計算導(dǎo)體的內(nèi)、外圓弧半徑

根據(jù)本例所用YJV 0.6/1 kV 4×95+50電力電纜的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)要求，我們運用相應(yīng)的繪圖軟件可以大致地繪制出其成纜后的結(jié)構(gòu)圖(見圖1)。

圖1 YJV 0.6/1 kV 4×95+50結(jié)構(gòu)圖

首先參考GB 12527—1990標(biāo)準(zhǔn)，取50 mm2圓形緊壓導(dǎo)體直徑為8.2 mm;再參考GB/T 12706.1—2008標(biāo)準(zhǔn)，取50 mm2圓形緊壓導(dǎo)體絕緣厚度為1.0 mm;取95 mm2線芯的絕緣厚度為1.1 mm。通過式(3)可以計算出瓦形導(dǎo)體的內(nèi)圓弧半徑為:

外圓弧半徑可由下式估算:

代入相應(yīng)的數(shù)據(jù)，可求得R外=13.40 mm。

5 建模

在這里我們用CAD軟件進行建模繪制，以r內(nèi)=6.2 mm，R外=13.40 mm，α=89°，進行95 mm2瓦形導(dǎo)體截面的繪制，如圖2所示。

圖2 瓦形導(dǎo)體截面圖

考慮到線芯擠絕緣時，絕緣厚度的影響，故應(yīng)將瓦形兩側(cè)邊向內(nèi)各移動1.0 mm，然后將底弧圓角半徑r1=2.65 mm，兩側(cè)弧圓角半徑r2=1.68 mm代入，再將外圓弧向上移動1.0 mm(估計值，根據(jù)經(jīng)驗，以后要調(diào)整的)，見圖3粗線部分。

圖3 瓦形導(dǎo)體截面的粗線部分

通過創(chuàng)建面域，可用CAD直接讀出面積為117.7488 mm2，但是其瓦形截面S瓦=109.7 mm2。我們要求的誤差±10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們要求的截面積，所以需要對其調(diào)整，在這里只需移動外圓弧即可，直至誤差在我們規(guī)定的范圍內(nèi)。

通過不斷地調(diào)整發(fā)現(xiàn)，當(dāng)R外=14.30 mm時，瓦形截面面積為109.715 mm2，和S瓦=109.7 mm2只相差0.015 mm2，所以滿足要求。

根據(jù)上述數(shù)值得:

r內(nèi)=6.2 mm，R外=14.30 mm，α=89°，底弧圓角半徑r1=2.65 mm，兩側(cè)弧圓角半徑r2=1.68 mm。可以繪制出精確的瓦形模具結(jié)構(gòu)圖(見圖4)，然后開始進行模具的制作。

圖4 95 mm2瓦形模具的結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的尺寸

6 結(jié)束語

異形線芯模具的選配是電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要環(huán)節(jié)之一。通過計算、分析并實測導(dǎo)體電阻證明，采用這種方法是合理的，符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且具有節(jié)省材料、提高企業(yè)經(jīng)濟效益的優(yōu)點;同時，對于初學(xué)者來說，較容易理解并接受。