CN108574146A - 一种圆线导线l型锁紧连接器及其连接方法 - Google Patents

一种圆线导线l型锁紧连接器及其连接方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种圆线导线L型锁紧连接器及其连接方法，包括导电的连接体、输入锁紧螺母和输出锁紧螺母，连接体两端分别设置有相互垂直的输入螺杆部和输出螺杆部，输入螺杆部和输出螺杆部的端部分别设置有输入锁紧管和输出锁紧管，输入锁紧螺母和输出锁紧螺母外端内孔均分别设置有输入锁紧锥体段和输出锁紧锥体段，输入锁紧管和输出锁紧管均设置有U型开口，输入锁紧螺母和输出锁紧螺母分别连接在输入螺杆部和输出螺杆部上，输入锁紧锥体段和输出锁紧锥体段分别挤压在输入锁紧管和输出锁紧管。本发明能快速垂直连接两圆导线，实现改向连接，降低了接触电阻，实现连接体在冷热循环后接头导体接触面不会出现缝隙松动氧化，提高接头的连接可靠性。

Description

一种圆线导线L型锁紧连接器及其连接方法
技术领域
本发明属于电力接线设备技术领域，具体涉及一种圆线导线L型锁紧连接器及其连接方法。
背景技术
在以往的圆线导线连接中，通常使用导线螺栓压接连接器连接，这种连接器结构简单，便于安装，对操作人员素质要求不高。
现有的L型的导线连接器，包括一个导线螺栓压接连接体，两个导线压紧螺栓。连接体上加工有一个输入导线连接孔及横向压紧螺栓孔，一个垂直的输出导线连接孔及横向压紧螺栓孔。
如图9-11所示，导线螺栓压接连接器的连接体和螺栓一般由不绣钢加工而成，导线连接孔横向加工螺纹孔，压紧螺栓安装在横向螺纹孔中，导线连接时将圆形导线导体穿入连接体导线连接孔，紧固螺栓，使螺栓端部、连接体、导线连接孔内壁压紧在一起。
导线螺栓压接连接器的导线连接虽然简单，容易实施，但由于连接器材质和导线材质不一样，导连接体在安装后都产生了严重的屈服变形，导线与连接器的接触面积小，并且导线连接器与导线的线膨胀系数差异比较大，经过较长时间的运行后，经过多次的冷热循环，导线螺栓压接处继续发生塑性变形，产生缝隙松动，空气等进入使连接体压接面氧化，使导连接体接触电阻增大，发热失效。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种圆线导线L型锁紧连接器及其连接方法，以解决上述现有技术中存在的问题。
本发明采取的技术方案为：一种圆线导线L型锁紧连接器，包括导电的连接体、输入锁紧螺母和输出锁紧螺母，连接体两端分别设置有相互垂直的输入螺杆部和输出螺杆部，输入螺杆部和输出螺杆部的端部分别设置有输入锁紧管和输出锁紧管，输入锁紧螺母和输出锁紧螺母外端内孔均分别设置有输入锁紧锥体段和输出锁紧锥体段，输入锁紧管和输出锁紧管均设置有U型开口，输入锁紧螺母和输出锁紧螺母分别连接在输入螺杆部和输出螺杆部上，输入锁紧锥体段和输出锁紧锥体段分别挤压在输入锁紧管和输出锁紧管。
优选的，上述连接体中部设置为四方形结构，中部设置有安装通孔。
优选的，上述输入锁紧管和输出锁紧管端部设置有锥体导向段。
优选的，上述连接体材料与被连接圆线材料一致。
一种圆线导线L型锁紧连接器的连接方法，该方法为：将两圆导线端部均剥开后留出一段导电金属段内芯，两段导电金属段内芯长度分别小于输入锁紧管和输出锁紧管内孔深度，将输入锁紧螺母和输出锁紧螺母分别套入两圆导线，将两导电金属段内芯分别***输入锁紧管和输出锁紧管内，并将输入锁紧螺母和输出锁紧螺母采用力矩扳手分别旋合连接到输入螺杆部和输出螺杆部上且直到输入锁紧锥体段和输出锁紧锥体段分别挤压开口的输入锁紧管和输出锁紧管弹性紧密贴合到导电金属段内芯上，完成两垂直圆导线的连接。
上述输入锁紧螺母或输出锁紧螺母的拧紧力矩计算：
设连接体与输入锁紧螺母或输出锁紧螺母之间的任一螺纹接触面为A1，连接体与输入锁紧螺母或输出锁紧螺母之间的对应螺纹接触面端的锥形接触面为A2，接触面A1、A2可提供的最大静摩擦力矩T1、T2的计算公式如下；
式(1)和(2)中:
F----是轴向预紧力；
P----为螺纹节距；
μ1----为螺纹面摩擦因数；
r1----为螺纹等效半径，及螺纹中径的一半；
β----为螺纹牙型角的1/2；
μ2----为连接体与螺母之间的摩擦因数；
r2---为连接体锁紧管椎体与螺母锥体接触区域的摩擦等效半径；
α2----为锁紧管锥体导向段锥角的1/2；
导线锁紧式连接体的扭矩关系为
T＝T1+T2 (3)
即导线锁紧式连接体的扭矩与轴向预紧力F关系为
轴向预紧力F：
式(5)中：d----圆导线直径；σs----圆导线的屈服强度；
根据公式(4)和公式(5)即可就得拧紧力矩T：
连接体与输入锁紧锥体段或输出锁紧锥体段接触区域的摩擦等效半径r2：
式(7)中，D1----为连接体螺纹小径,同d1；
D2----为紧锁管内径；
D3----为紧锁管椎体顶端外径；
D4----为紧锁管外径。
上述cosβ可用公式(8)计算：
公式(8)中：
P----为螺纹节距；
D----为螺栓螺纹外径；
d1----为螺纹小径。
本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的效果如下：
(1)本发明在连接体的两端均设置相同结构的紧固连接机构，能够快速实现两圆导线的垂直连接，便于改变连接线的走向，而无需折弯导线导致的折弯处导线内芯受损，采用的锁紧螺母和锁紧管的锁紧连接方式能够将导线连接体局部塑性变形实现导体啮合接触，增大连接接触面积，降低接触电阻，同时开口的锁紧锥体段处于弹性范围，通过自补偿，实现连接体在冷热循环后接头导体接触面不会出现缝隙松动氧化，提高接头的连接可靠性；
(2)采用锥体导向段进行压接，压接更更紧密，贴合更好，导电连接可靠性更高；
(3)连接体材料与被连接圆线材料相同，能够有效避免连接体与被连接圆线间发生电化学反应，有效避免连接体和导线内芯被氧化，进一步降低连接处接触电阻；
(4)通过力矩扳手进行设定力矩大小锁紧，锁紧更可靠，且不会破坏接触咬合处的结构，因为，拧紧力矩过小，作用在导线接触面上的压紧力不够,易出现接触电阻大，拧紧力矩过大，不仅造成装配困难,而且还可能损坏连接体套管而造成接头损坏。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是连接体结构示意图；
图3是连接体端面结构示意图；
图4是锁紧螺母结构示意图；
图5是锁紧螺母结构示意图；
图6是接触面一端指示结构示意图；
图7是连接体一端尺寸标注图；
图8是连接体一端轴向受力分析示意图；
图9是现有的螺栓压接连接器结构示意图；
图10是图9的左视结构示意图；
图11是图9的俯视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及具体的实施例对本发明进行进一步介绍。
实施例1：如图1-图8所示，一种圆线导线L型锁紧连接器，包括导电的连接体1、输入锁紧螺母2和输出锁紧螺母3，连接体1两端分别设置有相互垂直的输入螺杆部4和输出螺杆部5，输入螺杆部4和输出螺杆部5的端部分别设置有输入锁紧管6和输出锁紧管7，输入锁紧螺母2和输出锁紧螺母3外端内孔均分别设置有输入锁紧锥体段8和输出锁紧锥体段9，输入锁紧管6和输出锁紧管7均设置有U型开口10，输入锁紧螺母2和输出锁紧螺母3分别连接在输入螺杆部4和输出螺杆部5上，输入锁紧锥体段8和输出锁紧锥体段9分别挤压在输入锁紧管6和输出锁紧管7，输入螺杆部4和输出螺杆部5通过螺纹连接到连接体1上并通过焊接或锁紧螺钉紧固，该结构便于加工制造，降低材料成本和加工成本，输入螺杆部4和输出螺杆部5与连接体1的螺纹连接处设置有导电膏层，提高导电效果。
优选的，上述连接体1中部设置为四方形结构，中部设置有安装通孔12。
优选的，上述输入锁紧管6和输出锁紧管7端部设置有锥体导向段11。
优选的，上述连接体1材料与被连接圆线材料一致。
连接体、锁紧螺母材料应与导线材质匹配，并保证有效连接，电工铜接头体配合使用的螺母应由H80黄铜制造，电工铜接头用于铜导线连接，电工铝接头体配合使用的螺母应由高强铝合金制造，电工铝接头用于铝导线连接。
锁紧式连接体，拆卸一次再重新装配时必须更换新导线，或减掉线头后再装入，接线长度必须适度，不能过长或过短。
一种圆线导线L型锁紧连接器的连接方法，该方法为：将两圆导线端部均剥开后留出一段导电金属段内芯，两段导电金属段内芯长度分别小于输入锁紧管6和输出锁紧管7内孔深度，将输入锁紧螺母2和输出锁紧螺母3分别套入两圆导线，将两导电金属段内芯分别***输入锁紧管6和输出锁紧管7内，并将输入锁紧螺母2和输出锁紧螺母3采用力矩扳手分别旋合连接到输入螺杆部4和输出螺杆部5上且直到输入锁紧锥体段8和输出锁紧锥体段9分别挤压开口的输入锁紧管6和输出锁紧管7弹性紧密贴合到导电金属段内芯9上，完成两垂直圆导线的连接。
上述输入锁紧螺母2或输出锁紧螺母3的拧紧力矩计算：
设连接体与输入锁紧螺母2或输出锁紧螺母3之间的任一螺纹接触面为A1，连接体与输入锁紧螺母2或输出锁紧螺母3之间的对应螺纹接触面端的锥形接触面为A2，接触面A1、A2可提供的最大静摩擦力矩T1、T2的计算公式如下；
式(1)和(2)中:
F----是轴向预紧力；
P----为螺纹节距；
μ1----为螺纹面摩擦因数；
r1----为螺纹等效半径，及螺纹中径的一半；
β----为螺纹牙型角的1/2；
μ2----为连接体与螺母之间的摩擦因数；
r2---为连接体锁紧管椎体与螺母锥体接触区域的摩擦等效半径；
α2----为锁紧管锥体导向段锥角的1/2；
导线锁紧式连接体的扭矩关系为
T＝T1+T2 (3)
即导线锁紧式连接体的扭矩与轴向预紧力F关系为
轴向预紧力F：
式(5)中：d----圆导线直径；σs----圆导线的屈服强度；
根据公式(4)和公式(5)即可就得拧紧力矩T：
连接体与输入锁紧锥体段或输出锁紧锥体段接触区域的摩擦等效半径r2：
式(7)中，D1----为连接体螺纹小径,同d1；
D2----为紧锁管内径；
D3----为紧锁管椎体顶端外径；
D4----为紧锁管外径。
摩擦因数的按表1选取。
表1机加工面摩擦因素
相互摩擦物质 摩擦因数
黄铜对黄铜机加工面 0.12
青铜对青铜机加工面 0.07
钢对钢机加工面 0.1
铝合金对铝合金机加工面 0.18
上述cosβ可用公式(8)计算：
公式(8)中：
P----为螺纹节距；
D----为螺栓螺纹外径；
d1----为螺纹小径。
拧紧力矩对接头连接的接触电阻有很大的影响。拧紧力矩过小,作用在导线接触面上的压紧力不够,易出现接触电阻大,拧紧力矩过大，不仅造成装配困难,而且还可能损坏连接体套管而造成接头损坏。
从理论上分析，为了保证导线的连接的接触电阻足够小，锁紧式连接体拧紧力的选取必须达到以下条件：
a.连接体紧锁管加工不能保证有良好的圆形精度，为了接触面的密闭性，连接体紧锁管锥面的轴向预紧力应能使连接体紧锁管内表面产生局部塑性变形，从而使连接体紧锁管与导线产生良好啮合；
b.扩口式管接头本体锥面的轴向预紧力不能过大，不能超过连接体套管整体产生塑性变形的预紧力，否则会使连接体紧锁管产生局部裂纹。
因此，锁紧式连接体拧紧力的选取，用导线的截面积2倍计算受压应力，其连接体套管内表面压应力达到材料屈服强度为宜。
在没有力矩扳手的地方，或查不出力矩值，也可采用划线拧紧法拧紧，即先用手将螺母拧到底，在螺母和接头体间划一条线，然后用一只扳手扳住接头体，再用另一扳手扳螺母，再拧紧1/4～1/3圈，确保不拧裂锁紧管。
针对不同导线型号的实例：
国家标准规定圆形导线截面积(mm2)分别为2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150等,以配电网常用的2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95等10种截面积圆形导线的自锁紧连接器进行实例设计，经计算，这十个规格圆形导线自锁紧连接器主要尺寸如表2，铜圆形导线自锁紧连接器紧固力矩如表3，铝圆形导线自锁紧连接器紧固力矩如表4。
表2圆形导线自锁紧连接器主要尺寸
表3铜圆形导线自锁紧连接器紧固力矩
表4铝圆形导线自锁紧连接器紧固力矩
以上所述，仅为本发明的具体实施方式实例，本发明的保护范围并不局限于此。熟悉该技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易找到变化或替换方式，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。为此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种圆线导线L型锁紧连接器，其特征在于：包括导电的连接体(1)、输入锁紧螺母(2)和输出锁紧螺母(3)，连接体(1)两端分别设置有相互垂直的输入螺杆部(4)和输出螺杆部(5)，输入螺杆部(4)和输出螺杆部(5)的端部分别设置有输入锁紧管(6)和输出锁紧管(7)，输入锁紧螺母(2)和输出锁紧螺母(3)外端内孔均分别设置有输入锁紧锥体段(8)和输出锁紧锥体段(9)，输入锁紧管(6)和输出锁紧管(7)均设置有U型开口(10)，输入锁紧螺母(2)和输出锁紧螺母(3)分别连接在输入螺杆部(4)和输出螺杆部(5)上，输入锁紧锥体段(8)和输出锁紧锥体段(9)分别挤压在输入锁紧管(6)和输出锁紧管(7)。
2.根据权利要求1所述的一种圆线导线L型锁紧连接器，其特征在于：连接体(1)中部设置为四方形结构，中部设置有安装通孔(12)。
3.根据权利要求1所述的一种圆线导线L型锁紧连接器，其特征在于：输入锁紧管(6)和输出锁紧管(7)端部设置有锥体导向段(11)。
4.根据权利要求1所述的一种圆线导线L型锁紧连接器，其特征在于：连接体(1)材料与被连接圆线材料一致。
5.根据权利要求1-4任一所述的一种圆线导线L型锁紧连接器的连接方法，其特征在于：该方法为：将两圆导线端部均剥开后留出一段导电金属段内芯，两段导电金属段内芯长度分别小于输入锁紧管(6)和输出锁紧管(7)内孔深度，将输入锁紧螺母(2)和输出锁紧螺母(3)分别套入两圆导线，将两导电金属段内芯分别***输入锁紧管(6)和输出锁紧管(7)内，并将输入锁紧螺母(2)和输出锁紧螺母(3)采用力矩扳手分别旋合连接到输入螺杆部(4)和输出螺杆部(5)上且直到输入锁紧锥体段(8)和输出锁紧锥体段(9)分别挤压开口的输入锁紧管(6)和输出锁紧管(7)弹性紧密贴合到导电金属段内芯(9)上，完成两垂直圆导线的连接。
6.根据权利要求5所述的一种圆线导线锁紧连接器，其特征在于：输入锁紧螺母(2)或输出锁紧螺母(3)的拧紧力矩计算：
设连接体与输入锁紧螺母(2)或输出锁紧螺母(3)之间的任一螺纹接触面为A1，连接体与输入锁紧螺母(2)或输出锁紧螺母(3)之间的对应螺纹接触面端的锥形接触面为A2，接触面A1、A2可提供的最大静摩擦力矩T1、T2的计算公式如下；
式(1)和(2)中:
F----是轴向预紧力；
P----为螺纹节距；
μ1----为螺纹面摩擦因数；
r1----为螺纹等效半径，及螺纹中径的一半；
β----为螺纹牙型角的1/2；
μ2----为连接体与螺母之间的摩擦因数；
r2---为连接体锁紧管椎体与螺母锥体接触区域的摩擦等效半径；
α2----为锁紧管锥体导向段锥角的1/2；
导线锁紧式连接体的扭矩关系为
T＝T1+T2 (3)
即导线锁紧式连接体的扭矩与轴向预紧力F关系为
轴向预紧力F：
式(5)中：d----圆导线直径；σs----圆导线的屈服强度；
根据公式(4)和公式(5)即可就得拧紧力矩T：
7.根据权利要求6所述的一种圆线导线锁紧连接器，其特征在于：连接体与输入锁紧锥体段或输出锁紧锥体段接触区域的摩擦等效半径r2：
式(7)中，D1----为连接体螺纹小径,同d1；
D2----为紧锁管内径；
D3----为紧锁管椎体顶端外径；
D4----为紧锁管外径。
8.根据权利要求6所述的一种圆线导线锁紧连接器，其特征在于：cosβ可用公式(8)计算：
公式(8)中：
P----为螺纹节距；
D----为螺栓螺纹外径；
d1----为螺纹小径。
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