Zatezne stezaljke-tipa rade tako da hvataju vodič ili žicu za uzemljenje pomoću sile stezanja. Ova sila stezanja dolazi iz dva aspekta:
① Sila trenja koju stvara pritisak kompresijskog bloka na stražnjem dijelu stezaljke i površinsko trenje luka koje stvara mnogo malih valova;
② Sila trenja koju stvara lučna površina na prednjem dijelu stezaljke, za koju se također može reći da je učinak trenja koji stvara okomiti pritisak nekoliko U-vijka (2, 3, 4 ili 5 vijka, ovisno o strukturnom dizajnu) i valovito-stezaljke za pričvršćivanje vodiča. Njegove su prednosti jednostavna struktura, nema potrebe za isključivanjem vodiča za ne-terminalne tornjeve tijekom korištenja linije, smanjenje spojeva na liniji, olakšavanje konstrukcije i korist za siguran rad linije.
Proračun napetosti vodiča
Prema principu rada zateznih stezaljki -tipa vijka, sila stezanja stezaljke oslanja se na zatezanje nekoliko U-vijka radi komprimiranja vodiča i stvaranja zadnje napetosti, dok stvara veću silu trenja na prednjem lučnom dijelu za hvatanje vodiča. Veličina sile trenja na površini luka ovisi o koeficijentu trenja i kutu koji luk obuhvaća. Slika 3-7 prikazuje dijagram analize sile zatezne stezaljke tipa vijka i analizu naprezanja lučne površine stezaljke.
Slika 3-7 Shematski dijagram analize sile za zateznu stezaljku tipa vijka i dijagram analize naprezanja površine luka stezaljke
(a) Namjera analize sile za zateznu stezaljku tipa vijka-; (b) Dijagram analize naprezanja površine steznog luka
Kao što je prikazano na slici 3-7 (b), uzimajući mikro-segment dl na stezaljci kao izolirano tijelo:
dN=Tsin(dθ/2) + (T + dT)sin(dθ/2)
Budući da je dθ vrlo malen, možemo uzeti sin(dθ/2)≈dθ/2, i zanemarujući drugi-infinitezimalni red dTsin(dθ/2), dobivamodN=Tdθ.
Također, budući dafdN+Tcos(θ/2)=(T+dT)cos(dθ/2), uzimajući cos(dθ/2)≈1, dobivamo fdN=dT, dakle:
dN=Tdθ=dT/filifdθ=dT/T
Integracija obje strane:
dobivamoln(T₁/T₂)=f, što daje:
(3-1)
Gdje:
T₁- Napetost vodiča, N
T₂- Napetost repa utora, N
e- Baza prirodnog logaritma, e=2.718
f- Koeficijent trenja klizanja
- Kut luka, rad
Iz jednadžbe (3-1) može se vidjeti da povećanje kuta može povećati silu trenja. Međutim, dodatno naprezanje savijanja na vodiču obrnuto je proporcionalno polumjeru zakrivljenosti R. Kako bi se izbjeglo prekomjerno dodatno naprezanje na vodiču na izlazu stezaljke, polumjer zakrivljenosti stezaljke mora se povećati. Za obične zatezne stezaljke tipa vijka postoji određena granica povećanja kuta luka i radijusa zakrivljenosti R; pretjerano povećanje će dovesti do prevelikih dimenzija, prekomjerne težine i nepraktičnosti.
Kako bi se prevladao problem "određene granice", opća praksa je da se rep stezaljke napravi s malim utorima u-obliku valova (preduboki valovi nisu prikladni za aluminijske vodiče ojačane čelikom - ACSR) i upotrijebite U-vijke za utiskivanje vodiča u utore kako biste povećali površinsko trenje luka. Međutim, budući da vodič ima određenu krutost (veći vodiči imaju veću krutost), savijanje vodiča zahtijeva određeni pritisak. Stoga, sila zatezanja ugradnje U-vijka mora prvo nadvladati krutost vodiča. Nakon što se vodič pritisne na dno utora, preostala sila se može koristiti za sabijanje vodiča (važno, sabijanje aluminijskih niti). Često, zbog nedovoljne sile sabijanja vodiča, površinsko trenje luka uglavnom se javlja između aluminijskih niti i stezaljke, uzrokujući lomljenje aluminijskih niti i izvlačenje čelične jezgre, stvarajući fenomen "vađenja jezgre". Stoga se mora uzeti u obzir tlačno naprezanje površine luka. Kao što je prikazano na slici 3-7, metoda izračuna je sljedeća:
(3-2)
(3-3)
Gdje:
φ- Kut luka, rad
R- Polumjer zakrivljenosti, m
q- Tlak po jedinici duljine, N/cm
τ- Sila trenja po jedinici duljine, N/cm
Prema uvjetima ravnoteže sila,ΣTᵧ = 0, zatim:
Stoga možemo riješiti:
Zamjenom u jednadžbu (3-3), tlak po jedinici duljine L na površini luka utora je:
q=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-4)
Izračun pritiska stezanja tipa vijka-zatezne stezaljke
Svrha izračuna pritiska vijka je osigurati dovoljnu statičku silu trenja nakon ugradnje zatezne stezaljke.
Za M10~M60 grubi navoj, moment zatezanjaM=0.2pd(gdje je p sila predopterećenja vijka, d nazivni promjer vijka). Radi lakšeg analiziranja sile prednaprezanja vijka i osiguravanja pouzdanog prednaprezanja, ono bi trebalo doseći 50%~70% granice razvlačenja materijala. U ovom trenutku, sila predopterećenja vijka može se zaključiti kao:
p = M/(0.2d) = 5(M/d) (3-5)
Radi lakše analize i procjene, pretpostavite da se sila stezanja profila utora zatezne stezaljke na vodiču sastoji od četiri pritiska vijka p₁, p₂, p3, p₄, tri male sile trenja luka Δt₁, Δt₂, Δt3 (kao što je prikazano na slici 3-8) i sile trenja velikog luka ΔT.
Slika 3-8 Shematski dijagram raspodjele sile u kanalu kabela zatezne stezaljke tipa vijka
Prema teoriji mehanike materijala, razumijevanje rasporeda dviju matica vijka kao jednostavne strukture grede (kao što je prikazano na slici 3-9),
Slika 3-9 Jednostavno poduprta greda
i pod pretpostavkom da je ukupni pritisak dviju matica vijka p', deformacija grede je δ, a EJ je čvrstoća na savijanje, tada je ukupni pritisak jednostavne grede koju čine dvije matice vijka:
p'=(48EJδ)/L³ (3-6)
Sila p₁ koja se koristi za sabijanje vodiča je:
p₁ = 2p - p' (3-7)
Ako je koeficijent trenja između čelične stezaljke i aluminijskih žica f (općenito f=0.25), tada je sila trenja T₂:
T₂ = T₁f = 0.25T₁ (3-8)
Iz jednadžbe (3-1), formule za izračun sile trenja za tri mala luka su:
Sila trenja velikog luka ΔT je:
ΔT = (T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃)(e^(f ) - 1) (3-9)
Ukupna sila stezanja T stezaljke je:
T = T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃ + ΔT (3-10)
Prekidna sila vodiča može se izračunati sljedećom formulom:
(3-11)
Gdje:
σAB- Napon loma aluminijske niti, N/mm²
σSB- Napon loma čelične niti, N/mm²
FA- Površina presjeka-aluminijske niti, mm²
FS- Površina presjeka-čelične žice, mm²
Proračun naprezanja aluminijske žice na površini luka
Naprezanja na aluminijskoj žici ili vodiču na površini luka uključuju poprečno tlačno naprezanje, uzdužnu vlačnu silu i naprezanje na savijanje, izračunato jednadžbom (3-1). Tlak q po jedinici duljine na površini luka je:
q=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-12)
Gdje:
φ- Kut luka velike površine luka, rad
R- Veliki radijus luka, mm
Tlačno naprezanje σN po jedinici površine na aluminijskoj žici ili vodiču na površini luka, prema principima mehaničkog proračuna nadzemnog voda:
σN = q/D (3-13)
Gdje:
D- Vanjski promjer vodiča, mm
q- Pritisak po jedinici duljine na površini luka, N/mm
Dodatno naprezanje σ uzrokovano savijanjem vodiča u kolutu je:
σ=(3/8) × (d/D)EA=0.375(d/D)EA(3-14)
Prema teoriji mehanike materijala o dvo{0}}izračunu naprezanja, kombinirano naprezanje σ_s je:
(3-15)
Zapravo, tlačno naprezanje površine luka σ_N ima mali učinak na ukupno naprezanje σ_s i može se zanemariti.
Povezani članci
