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一种简单的设计异形导体模具的方法 |
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作者：陈长江 苗雪鹏 来源：电缆网 |
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摘要：本文介绍一种简单的设计异型导体模具的方法，通过借助计算机绘图软件，可以简单、准确、快速地进行模具的配制，同时，也可以计算出相应的成缆直径，从而能快速地求出电缆制造中其它辅料的用量。
关键词：异型导体，五芯低压电缆，模具设计，计算机绘图计算
1 引言
关于低压电力电缆的异形导体模具设计方面的文献已有很多种方法，可是大部分较为复杂，有时候还需要解较多的多元多次方程，要经过大量的计算才能确定模具的最终尺寸，由于计算过程有很多近似值的使用，会存在很多误差，对最后的结果也构成一定的影响，甚至设计出来的不符合生产的需要，针对此种情况，本文介绍一种较为简单的设计异型导体模具的方法，供大家参考。
本文以低压电力电缆YJV 0.6/1KV 4×95+50 中瓦型导体压辊模具设计为例进行讲解。
2 确定压辊模具的截面积
在异形线芯的生产中，往往采用压辊一次紧压，所以紧压系数比较大，根据经验及本公司的实际情况，本文取填充系数 =0.84；考虑到所用铜材质较好和单线直径处于正偏差时对截面的修正，取修正系数为0.97，具体计算压辊模具截面见下式：
式中 S瓦 —瓦形模具截面积； S标—为标称截面积，即95mm2
η —填充系数，即0.84；
通过以上数据可以求出 S瓦=109.7mm2。
3 计算压辊模具瓦形夹角
由于我们选用的是YJV 0.6/1KV 4×95+50 ，即一个中心紧压圆形线芯和四个瓦形线芯围绕结构，考虑到生产时四个瓦形线芯不能过于紧密，以免压伤绝缘；还有生产实际的影响，取四个瓦形线芯的瓦形夹角均为89°，表示为 α=89°。
4 计算压辊模具瓦形底弧圆角半径r1 和两侧弧圆角半径 r2
在生产中，从节约材料，缩小外径及降低成本的角度而言，r1 和 r2 越小越好。但是如果数值太小，则会引起电场强度集中，同时也会因为尖角的存在对绝缘也有损伤。为了这对矛盾得以统一，我们采用下面公式来计算取值：
式中 S标—为标称截面积，即95mm2 ；δ—与导体几何形状及电压等级有关的经验系数，见表1：
我们这里取 δ1=0.85，δ2=0.54。
通过计算可得底弧圆角半径r1=2.65mm ；两侧弧圆角半径r2=1.68mm 。
5 估算紧压瓦形导体的内、外圆弧半径
根据本例所用YJV 0.6/1KV 4×95+50电力电缆的相关标准及技术要求，我们运用相应的绘图软件可以大致地绘制出其成缆后的结构图，如下
图1 为YJV 0.6/1KV 4×95+50结构图
首先参考GB12527—1990标准，取50mm2 圆形紧压导体直径为8.2mm ；再参考GB/T12706.1—2008标准，取50mm2 圆形紧压导体绝缘厚度为1.0mm ；取95mm2 线芯的绝缘厚度为1.1mm 。通过下式我们可以计算出瓦形导体的内圆弧半径为：
外圆弧半径可由下式估算：
代入相应的数据，可求得R外=13.4mm 。
6 运用计算机绘图软件进行数学模型的建立，并修正估计值
在这里我们用CAD软件进行绘制，r内=6.2mm，r外=13.4mm，α=89°，进行95mm2 瓦形导体截面的绘制，如下图
图2 瓦形导体截面图
考虑到线芯挤绝缘时，绝缘厚度的影响，故应将瓦形两侧边应内各移动1.0mm ，然后将底弧圆角半径r1=2.65mm ，两侧弧圆角半径r2=1.68mm 代入，再将外圆弧向上移动1.0mm （估计值，根据经验，以后要调整的），如下图（粗线部分）
图3 粗线部分
通过创建面域，可用CAD直接读出面积为117.7488mm2 ，但是其瓦形截面S瓦 =109.7mm2 。
我们要求的误差±10%mm2 ，远远大于我们要求的截面积，所以我们需要对其调整，在这里只需移动外圆弧即可，直至误差在我们规定的范围内。
通过不断的调整发现，当R外=14.30mm 时，瓦形截面面积为109.715mm2 ，和 S瓦=109.7mm2 只相差0.015mm2 ，所以满足要求。
根据上述数值：r内=6.2mm，r外=14.30mm，α=89°，底弧圆角半径 r1=2.65mm，两侧弧圆角半径 r2=1.68mm。可以绘制出精确的瓦形模具结构图，同时标注如下图：
图4 95 瓦形模具的结构与相应的尺寸
7 结束语
针对其他的异形导体线芯（3芯、3+1芯、4芯等），也可以用此种方法进行计算，并且还可用于计算耐火等有特殊用途的电缆。
该种方法准确、简单、快捷， 对于电缆配模的初学者，容易接受和理解。
参考文献：
【1】 GB/T12706.1—2008 挤包绝缘电力电缆挤附件。第一部分：额定电压1kv（Um=1.2kv）电缆
【2】 GB/T3956—2002 电缆导体
【3】 GB/T12527—1990额定电压1kv及以下架空绝缘电缆
【4】 顾坤林.一种新的异形导体模具设计方法.电线电缆.2003（1）：20—22.(end)
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(1/25/2013) |
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