一種變壓器鐵芯上夾件吊孔鋼管成孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

【摘要】變壓器鐵芯上夾件吊孔的軸線和夾件吊軸是否平行，直接影響變壓器尤其是變壓器鐵芯的內(nèi)在品質(zhì)。如何保證產(chǎn)品的優(yōu)秀品質(zhì)，同時(shí)能最大限度地降低制造成本，是變壓器設(shè)計(jì)者共同的設(shè)計(jì)理念和發(fā)展方向。

【關(guān)鍵詞】變壓器鐵芯上夾件；吊孔鋼管；成孔結(jié)構(gòu)；設(shè)計(jì)

業(yè)內(nèi)人士都知道，變壓器鐵芯夾件的主要作用是夾緊鐵芯，使鐵軛和芯柱構(gòu)成統(tǒng)一的整體，同時(shí)也對(duì)線圈起到固定作用（大型變壓器大多采用壓釘裝置來壓緊線圈）。此外，變壓器鐵芯夾件還有起吊作用。目前，我國普遍使用的變壓器鐵芯上夾件吊孔結(jié)構(gòu)多為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式。而本文論述的是一種與傳統(tǒng)的上夾件吊孔結(jié)構(gòu)不同的采用無縫鋼管成形吊孔的全新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1、上夾件吊孔作用

在鐵芯上夾件設(shè)置吊孔，其作用就是在變壓器鐵芯疊裝起立之后，完成整體吊運(yùn)和裝配線圈之后器身的吊運(yùn)，并保證在吊運(yùn)過程中變壓器鐵芯上夾件不發(fā)生機(jī)械變形。

2、鐵芯上夾件吊孔的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式

圖1中Φd既是本文所述上夾件吊孔，序號(hào)1是設(shè)想中的吊具鋼絲繩套，序號(hào)2是鐵芯上夾件的腹板，序號(hào)3則是鋼板件（鋼板件有圓形或者方形）。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式是把加強(qiáng)件焊在上夾件腹板后，并鉆孔、鏜孔（見圖1），制作成本文所述的上夾件吊孔。

2.1附圖序號(hào)說明

1、鋼絲繩套 2、腹板 3、加強(qiáng)件 4、拉板 5、拉板軸 6、下夾件

2.2傳統(tǒng)上夾件吊孔貼焊加強(qiáng)件結(jié)構(gòu)形式的作用

2.2.1使用加強(qiáng)件增加上夾件腹板在吊孔處受拉力時(shí)的可靠性能。

2.2.2在腹板上開Φd孔，使得腹板在此截面上損失了腹板厚度×Φd的直徑尺寸的體積，其平面承受變形的能力就下降。采用加強(qiáng)件，就能效地防止Φd孔附近的平面方向受力變形。

2.2.3擔(dān)心腹板的厚度不足以平衡吊鉤受力時(shí)的歪斜程度，為了確保吊鉤受力時(shí)能夠端正平衡，就采用焊接加強(qiáng)件來增加厚度。

2.3上夾件吊孔傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)

2.3.1傳統(tǒng)加強(qiáng)件成形吊孔的實(shí)現(xiàn)方法有兩種：

方法一：在加強(qiáng)件和腹板焊接完成后，兩者Φd一并鉆孔和鏜孔，以確保兩者完全同心。

缺點(diǎn)：如果先用小徑鉆頭去定芯鉆孔，然后再用大直徑的鉆頭去鉆孔，鉆削量非常大；再大的Φd也還需要鏜孔，這樣一來，效率變低。因?yàn)楦拱逯亓枯^大，如果安裝到鉆床和鏜床上去加工的時(shí)候，需要多次動(dòng)用天車來進(jìn)行找正，能耗比較大。

優(yōu)點(diǎn)：兩者同芯度能控制到理想程度，與吊軸的平行度精準(zhǔn)度高。

方法二：為了解決鉆削量大的問題，這種方法先是在腹板、加強(qiáng)件上各自做好孔，然后再焊接。

缺點(diǎn)：同心度極難保證，即使是將棒心工裝插入兩個(gè)孔里去定位，但因?yàn)榘襞c孔之間有間隙，因此，同心度總是有偏差。

優(yōu)點(diǎn)：方便加工，效率比較高。

總結(jié)：上述兩個(gè)方法在實(shí)現(xiàn)吊孔軸線和吊軸平行上有一定難度，具體加工的時(shí)候，不是切削量過大，就是同芯度得不到保證，因此，這個(gè)非常重要的平行度指標(biāo)也就往往被忽視了。

3、上夾件吊孔平行基準(zhǔn)的重要性

吊孔平行基準(zhǔn)的重要性有兩點(diǎn)：

3.1確保平衡

從圖1可直觀了解到，夾件系統(tǒng)中的基準(zhǔn)A和上夾件吊孔的水平方向中心線保持平行極為重要。三件拉板平行，且拉板軸高度相同，因此而間接平行于基準(zhǔn)B，B線則平行于基準(zhǔn)C，這樣就形成一個(gè)基準(zhǔn)鏈，在變壓器鐵芯起吊和吊運(yùn)過程中，疊積的鐵芯柱就會(huì)保持原90°的最佳狀態(tài)。如果不平行于基準(zhǔn)，吊起之后鐵芯接縫會(huì)受損，落地的時(shí)候會(huì)不平衡。

3.2確保不因受力而變形

從圖2可以分析出，序號(hào)1的幾條鋼絲繩套的長度是固定等長的，不能調(diào)節(jié)。如果吊孔不能與基準(zhǔn)平行，在起吊和吊運(yùn)的過程中，必然會(huì)造成變壓器鐵芯結(jié)構(gòu)受力變形，鐵芯柱未起立前的90°，它的變形角度α是個(gè)未知數(shù)。這就會(huì)直接致使鐵芯接縫處一邊承受到擠壓，而另一邊則因受拉力引起氣隙變大，會(huì)對(duì)變壓器空載損耗、噪音等指標(biāo)造成一定影響，甚至有時(shí)影響到線圈的組裝。雖然這個(gè)環(huán)節(jié)的變形量很是微小，但是，若不能保證其與基準(zhǔn)平行，隱患就確實(shí)存在。

4、上夾件吊孔鋼管成孔結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)原理

這是一種鋼管與腹板焊接的全新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)既能確保鋼板件Φd與腹板ΦW能夠一致同芯，便于控制和吊軸的平行的精準(zhǔn)度。

鋼管的管材可在國標(biāo)無縫鋼管中按照規(guī)格選取即可。

4.1吊孔鋼管成孔結(jié)構(gòu)的具體操作方法

4.1.1將腹板氣割成孔，孔的直徑比鋼管件的外直徑大（約）4毫米。其目的是可使鋼管件在其孔內(nèi)可以移動(dòng)位置，來確保鋼管件和吊軸的精準(zhǔn)位置。4.1.2使用雙頭套管扳手形狀類似的確距工裝來確定精確尺寸，一頭套住吊軸，而另一頭則插入Φd。4.1.3使用同一確距工裝，按照順序焊接各鋼管件，確保和吊軸平行的最佳精準(zhǔn)度。4.1.4確距工裝和鋼管件的重量都是大約1公斤，在重量上便于焊工靈活使用。在焊接工序上，要先焊接吊軸，然后再確定Φd的準(zhǔn)確位置。

5、吊孔鋼管成孔結(jié)構(gòu)的先進(jìn)性和特殊性

全新的鋼管成孔結(jié)構(gòu)相較于傳統(tǒng)上夾件吊孔，有四大優(yōu)勢：

5.1有利于增加變壓器內(nèi)在品質(zhì)，提升變壓器鐵芯在起吊過程中的平衡能力和抗變形能力。5.2可以減少制造消耗，精確變壓器鐵芯夾件精準(zhǔn)度，提高變壓器整體質(zhì)量。5.3減少制造工時(shí)，上夾件吊孔鋼管成孔結(jié)構(gòu)可節(jié)約大量制造時(shí)間和成本。

6、結(jié)語

隨著時(shí)代發(fā)展，人類社會(huì)對(duì)于變壓器的使用用途有了更多的要求，對(duì)于變壓器質(zhì)量也有了更高的要求，本文論述的這一種變壓器鐵芯上夾件吊孔鋼管成孔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是站在傳統(tǒng)變壓器上夾件吊孔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)之上，一個(gè)全新的更符合實(shí)際情況，更能提升變壓器質(zhì)量和動(dòng)能的創(chuàng)新設(shè)計(jì)。這個(gè)創(chuàng)新設(shè)計(jì)必將為變壓器更廣泛的應(yīng)用，起到非常大的作用。