王愛欽，蔡 涌，于站雨

（河南電力博大科技有限公司，河南 鄭州 450001）

引言

隨著我國電力的迅速發(fā)展，輸電能力的要求將不斷提高，區(qū)域間的聯(lián)網(wǎng)以及大功率輸送電能的需要也將更加突出。采用大截面架空導線不僅具有輸送功率大、線路損耗小、減少線路回路的優(yōu)點；而且由于采用大截面導線可減少線路走廊數(shù)，從而節(jié)省土地資源，這在我國土地資源日益緊張和寶貴的今天，有很好的應用前景。目前，特高壓電網(wǎng)輸電中1 250 mm2大截面導線是國內(nèi)架空線路適用最大截面的導線，未來一段時間內(nèi)這種導線將迎來架設高峰，與其配套施工的工器具的研究工作已經(jīng)全面展開，對其配套金具及施工機具的研制將提高我國架空線路送電的整體技術水平和綜合競爭實力。

1 液壓壓接機的研制分析

1）300 t液壓壓接機整體重量的控制。常規(guī)壓鉗質量為216 kg，外形尺寸較大，施工中搬運困難，研制的關鍵點和難點在于選用新型材料替代常規(guī)壓接機材料，在滿足壓接機強度需要的前提下，通過精細化的受力分析計算，優(yōu)化各部件的結構，從而縮小300 t液壓壓接機的外形尺寸和減小重量[1]。

2）壓模的優(yōu)化設計。壓模的結構及質量直接關系到導線壓接質量，本項目結合常規(guī)300 t壓模結構形式，注重提高壓模長度，減輕重量，減少導線壓接模數(shù)，提高壓接效率。從根本上解決由于壓接模數(shù)過多而導致壓接導線彎曲變形，提高壓接質量，減小高空作業(yè)的勞動強度。

3）動力系統(tǒng)的設計。市場中液壓泵站的規(guī)格種類繁多，同時，液壓泵站的性能特點和使用要求也存在很大差異。需要分析各類液壓泵站技術參數(shù)，結合1 250 mm2截面導線用300 t液壓壓接機特點，選擇合適的油壓；對于大噸位液壓接機，油缸直徑較大，增大液壓油流量，實現(xiàn)對油缸快速充油，提高壓接效率。

2 輕型液壓壓接機結構設計

主要由液壓泵站、執(zhí)行液壓鉗兩部分組成。液壓泵站主要由汽油發(fā)動機、液壓泵、液壓油箱、操作手柄以及壓力表等其他部件組成。執(zhí)行液壓鉗主要由執(zhí)行活塞、缸體、模具、頂蓋以及模具擋塊等組成，各構件為分體式設計，可根據(jù)不同壓接工況，實現(xiàn)壓接模具的快速更換[2]，如圖1所示。

圖1 液壓壓接機整機示意圖

液壓泵站整體體積小、重量輕，輸出額定壓力100 MPa，具有高、低雙速控制，施工壓接效率高，高、低壓系統(tǒng)一體化設計，自動切換，美觀緊湊；執(zhí)行液壓鉗較常規(guī)壓接鉗體積小、重量輕，額定輸出壓力300 t；壓接鉗體主要受力部件選用高強度合金鋼42CrMo材料，有效減小了鉗體的整體體積和重量。

2.1 新型頂蓋的結構設計

將常規(guī)矩形結構頂蓋改進為圓弧形結構頂蓋，有效減小了頂蓋質量32.7%；頂蓋安裝方式由原來的直推式設計為旋轉式，有效增加了鉗頭缸體截面積，提高了整體強度。

2.2 壓接模具優(yōu)化設計

常規(guī)300 t液壓壓接機適用Φ80壓接鋁模長度117 mm，輕型300 t適用Φ80壓接鋁模長度126 mm。常規(guī)壓接機壓接模數(shù)較多，壓接鋁管變形量大，易彎曲，新型的鋁模、鋼模加大了模具長度，實現(xiàn)8模數(shù)壓接完成，提高導線壓接效率和壓接質量，降低高空作業(yè)勞動強度，壓接效率提升33.3%。

壓接模具與鉗體活塞和上模具定位塊為卡槽式結構設計，壓接模具中間設計有環(huán)形槽，同時在活塞和上模具定位塊上設計伸縮式定位銷，模具安裝到位后伸縮式定位銷伸出卡在模具環(huán)形槽內(nèi)部，防止模具在壓接過程中的前后移動，安全可靠，如圖2所示。

圖2 卡槽式模具結構示意圖

2.3 液壓系統(tǒng)設計

汽油發(fā)動機作為液壓系統(tǒng)的動力，驅動齒輪泵和柱塞泵工作。液壓回路由低壓回路（10 MPa）和高壓回路（20～100 MPa）組成，兩回路的低壓齒輪泵和高壓柱塞泵同軸驅動，集成閥單元件一體化設計。其中低壓到高壓狀態(tài)的切換是由壓力限壓閥自動完成，最大工作壓力限制方式由溢流閥調(diào)節(jié)。

2.4 液壓鉗缸體螺紋強度受力分析

2.4.1 缸體承受的力

在液壓鉗工作過程中，缸體主要承受以下幾方面的力。

1）F1：液壓油缸無桿腔超高油壓對活塞底座內(nèi)壓力傳遞到缸體的內(nèi)螺紋。

2）F2：液壓油缸無桿腔超高油壓對缸體壁的內(nèi)壓力，100 MPa。

3）F3：液壓鉗頂蓋對鉗口的壓力。

以上各力的大小計算如下：

式中：P為油缸內(nèi)壓力，100 MPa；A為油缸活塞底面積，A=3.14×0.1952/4=29 860×10-6m2。

缸體材料的σ=930 MPa；材料的許用應力為930 MPa/2=465 MPa；材料的許用剪切力為465×0.577=268.3 MPa

2.4.2 螺紋強度計算

螺紋規(guī)格M215×3，螺紋長度為64 mm，螺紋的抗剪系數(shù)nτ=3，抗彎系數(shù)nb=3，因此螺紋的許用剪應力和彎應力均為930 MPa/3=310 MPa。

1）螺紋抗擠壓計算：

式中：d2為螺紋中徑，215 mm；h=0.541p，p=3；z為螺紋數(shù) =64/3=21.33，取 21。

2）螺紋抗剪切強度校核：

式中：D 為螺紋大徑，218 mm；b=0.75p，p=3；z為螺紋數(shù) =64/3=21.33，取 21。

3）螺紋抗彎曲校核：

結論：缸體與底座連接的螺紋強度是足夠的。

2.5 壓接機疲勞試驗

液壓壓接機進行壓接試驗次數(shù)16 561次，滿足液壓壓接機疲勞試驗要求，且在中國電力科學研究進行型式試驗，完成壓接機結構強度檢測、液壓密封性能檢測、額定負荷以及超負荷檢測等，壓接機性能設計滿足行業(yè)標準及壓接施工要求。

3 結語

研制輕型300 t液壓壓接機通過增加液壓系統(tǒng)的壓力，減小執(zhí)行部件的外徑，選用高強度合金鋼合適的處理工藝，提高新型壓接機的整體強度，降低整體重量，體積比傳統(tǒng)壓接鉗減小了29.1%；新型壓接模具設計采用環(huán)槽定位，保證頂蓋兩側受力均勻，新型的鋁模、鋼模加大了模具長度，實現(xiàn)8模數(shù)壓接完成，提高導線壓接效率和壓接質量，降低高空作業(yè)勞動強度，壓接效率提升33.3%。300 t液壓壓接機填補完善了國內(nèi)1 250 mm2導線接續(xù)管壓接技術的空白，經(jīng)濟社會效益明顯，具有十分重要的意義。