CN103726711A - 一种输电线路单体柱式抱杆 - Google Patents
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Abstract
一种输电线路单体柱式抱杆，所述单体柱式抱杆由悬浮底座、标准节以及滑轮顺次连接组成，所述标准节的两端设有锥形端节，所述标准节和端节由多个圆管节身组成，所述节身是由碳纤维增强树脂基复合材料通过缠绕成型工艺制成，相邻节身之间通过法兰连接，所述法兰包括侧壁设有凹槽的芯管以及设置在所述芯管顶部的管状内置板，所述凹槽内沿圆周方向设有螺栓孔，所述内置板与所述芯管之间设有凸台，所述节身套设在所述内置板外通过胶水粘接成一体，所述节身的端部与所述凸台相抵；该抱杆由碳纤维增强树脂基复合材料制成，强度高，重量轻。
Description
技术领域
本发明涉及一种输电线路抱杆，具体涉及一种输电线路单体柱式抱杆。
背景技术
输电线路施工铁塔组立施工用抱杆的结构型式一般为单体柱式，这种抱杆自重轻，纵向稳定性好，抗弯强度大，侧向变形小；抱杆材料普遍使用的有钢制标准节及铝制标准节，钢材密度大，制成的抱杆较重，不利于装拆和搬运。铝材密度相对较小，制成的抱杆连接钢法兰后重量增大，不便于人工安装和搬运，特别是地势复杂的山区和环境恶劣的地区的输电线路工程施工；随着材料科学的进步，玻璃纤维增强树脂基复合材料即玻璃钢逐渐应用于抱杆，但玻璃钢抱杆存在如下缺点：
（1）弹性模量低：玻璃钢的弹性模量比钢小5倍，刚性较低。
（2）耐温期不长：玻璃钢一般不能在高温下长期使用，例如通用聚酯玻璃钢一般只在100℃以下使用；通用型环氧玻璃钢在60℃以上，但强度有明显下降。
（3）易老化：在紫外线、风砂雨雪、化学介质、机械应力等作用下性能容易下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种强度高、重量轻、由碳纤维增强树脂基复合材料制成的输电线路单体柱式抱杆。
本发明的具体方案为：一种输电线路单体柱式抱杆，所述单体柱式抱杆由悬浮底座、标准节以及滑轮顺次连接组成，所述标准节的两端设有锥形端节，所述标准节和端节由多个圆管节身组成，所述节身是由碳纤维增强树脂基复合材料通过缠绕成型工艺制成，相邻节身之间通过法兰连接，所述法兰包括侧壁设有凹槽的芯管以及设置在所述芯管顶部的管状内置板，所述凹槽内沿圆周方向设有螺栓孔，所述内置板与所述芯管之间设有凸台，所述节身套设在所述内置板外通过胶水粘接成一体，所述节身的端部与所述凸台相抵。
采用上述技术方案，本发明的技术效果有：
本发明中的抱杆采用碳纤维增强树脂基复合材料制成，其具有如下优点：
（1）具有高的比强度和比模量；密度低，其强度是高强度钢和铝合金的4倍左右，玻璃钢的2倍；比模量是玻璃钢的3倍。
（2）耐疲劳；在静态下，碳纤维/环氧基复合材料循环105次、承受90%的极限强度应力时才被破坏，而钢材只能承受极限强度的50%左右。
（3）热膨胀系数小；碳纤维的热膨胀系数α具有显著的各向异性，使其复合材料的α也具有各向异性。
（4）耐磨擦，抗磨损；碳纤维增强树脂基复合材料有优良的耐疲劳特性、热膨胀系数小和热导率高的特性，具耐磨擦、抗磨损的基本性能。
（5）耐腐蚀性好。碳纤维的耐蚀性非常优异，在酸、碱、盐和溶剂中长期浸泡不会溶胀变质。
（6）耐水性好。碳纤维增强树脂基复合材料可长期在潮湿环境和水中使用。一般沿纤维方向的强度保持率较高，垂直于纤维方向的保持率较低。
（7）导电性好；碳纤维具有导电性能。
本发明中的抱杆采用了圆管作为主材，整体构件采用装配式设计，及多个 标准节通过法兰连接，根据不同起重量要求设计标准模具，便于实现批量化生产，方便加工制造；本发明采用大型有限元分析软件结构单元优化设计，减小了抱杆截面尺寸与重量，便于山区运输和使用；抱杆设计中采用内法兰连接方式，法兰的外径小于标准节的外径，使得抱杆提升时没有突出物障碍，提升顺畅。
附图说明
图1是本发明单体柱式抱杆的结构示意图；
图2是本发明主管与法兰的连接示意图；
图3是本发明法兰的俯视图；
图4是本发明法兰的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
如图1所示，一种输电线路单体柱式抱杆，所述单体柱式抱杆由悬浮底座6、标准节1以及滑轮5顺次连接组成，所述悬浮底座6包括底盘以及设置在底盘上的槽钢，所述槽钢内设有滑轮5，所述滑轮5采用的材质均为钢Q235；所述标准节1的两端设有锥形端节，所述锥形端节包括上端节2和下端节3，所述上端节2、标准节1、下端节3由多个圆管节身组成，所述下端节3的圆管由上至下聚拢，所述上端节2的节身由下至上聚拢，所述节身是由碳纤维增强树脂基复合材料通过缠绕成型工艺制成，所述碳纤维增强树脂基复合材料包括碳纤维和环氧树脂两部分，相邻节身之间通过法兰4连接，所述法兰4的外径不大于所述节身的外径，如图2、3、4所示，所述法兰4包括由铝合金板围成的芯管7 以及设置在所述芯管7顶部的管状内置板8，所述芯管7侧壁设有凹槽，所述凹槽内沿圆周方向设有螺栓孔，所述内置板8与所述芯管7之间设有凸台9，所述节身套设在所述内置板8外通过胶水黏结成一体，所述胶水优选为环氧胶，所述节身的端部与所述凸台相抵；所述内置板8内设有加强筋，所述加强筋呈三角形，所述凹槽内竖直方向设有加强筋，所述法兰4采用的材质为铝合金。
下面结合具体测试对本发明单体柱式抱杆作进一步说明，进行测试的单体柱式抱杆的尺寸参数如表1所示：
表1单体柱式抱杆的尺寸参数
| 性能 | 取值 |
| 底部截面内径（mm） | 200 |
| 中部截面内径（mm） | 400 |
| 顶部截面内径（mm） | 200 |
| 壁厚（mm） | 8 |
| 底端锥段长度（m） | 4 |
| 顶端锥段长度（m） | 4 |
| 中段长度（m） | 4×3 |
首先测试抱杆由被起吊重物产生的最大轴心压力，若考虑绳索、滑轮及抱杆顶端其他附件的影响，取这些物件的质量总和为500kg，则抱杆的轴心压力为：
N’=N+500*9.8
式中，N为抱杆的综合计算压力，抱杆在不同倾角下的数据如表2：
表2抱杆数据结果总汇
本发明采用碳纤维增强树脂基复合材料，其与钢、铝合金的物理及力学性能 比较如表3所示：
表3复合材料与钢、铝合金的物理及力学性能比较
由表3可以看出，碳纤维增强树脂基复合材料的综合性能比玻璃钢更加优异，比强度超过钢的20倍，是铝合金的7倍，玻璃钢的2倍。弹性模量是玻璃钢的2.5倍。因此，采用碳纤维增强树脂基复合材料制造抱杆。
本发明中的圆管是由碳纤维增强树脂基复合材料通过缠绕成型工艺制成；通过缠绕成型工艺制成的主管力学性能参数如表4所示：
表4缠绕成型力学性能参数
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种输电线路单体柱式抱杆，所述单体柱式抱杆由悬浮底座（6）、标准节（1）以及滑轮（5）顺次连接组成，其特征在于，所述标准节（1）的两端设有锥形端节，所述标准节（1）和端节由多个圆管节身组成，所述节身是由碳纤维增强树脂基复合材料通过缠绕成型工艺制成，相邻节身之间通过法兰（4）连接，所述法兰（4）包括侧壁设有凹槽的芯管（7）以及设置在所述芯管（7）顶部的管状内置板（8），所述凹槽内沿圆周方向设有螺栓孔，所述内置板（8）与所述芯管（7）之间设有凸台（9），所述节身套设在所述内置板（8）外通过胶水粘接成一体，所述节身的端部与所述凸台相抵。
2.如权利要求1所述的单体柱式抱杆，其特征在于，所述法兰（4）的外径不大于所述节身的外径。
3.如权利要求1所述的单体柱式抱杆，其特征在于，所述内置板（8）内设有加强筋。
4.如权利要求1所述的单体柱式抱杆，其特征在于，所述凹槽内竖直方向设有加强筋。
5.如权利要求1所述的单体柱式抱杆，其特征在于，所述法兰（4）采用的材质为铝合金。
6.如权利要求1所述的单体柱式抱杆，其特征在于，所述悬浮底座（6）包括底盘以及设置在底盘上的槽钢，所述槽钢内设有滑轮。
7.如权利要求1或6所述的单体柱式抱杆，其特征在于，所述滑轮（5）采用的材质均为钢Q235。
8.如权利要求1所述的单体柱式抱杆，其特征在于，所述胶水为环氧胶。
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