CN217740910U - 一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器，包括承压补偿环，承压补偿环上设有锥形槽，锥形槽内设有锥形补偿压头，锥形补偿压头上同轴设有通孔，承压补偿环上还设有与锥形槽小端对齐的通孔，在螺栓紧固力作用下，温度升高时，承压补偿环向外径方向变形，锥形补偿压头向锥形槽小端位移，温度降低时，承压补偿环向内径方向变形，锥形补偿压头向锥形槽大端位移；该补偿器通过设置锥形补偿压头和锥形槽，在铝（铜）导体和螺栓热膨胀不一致时锥形补偿压头和锥形槽相对移动以补偿螺栓紧固力，使电气接头紧固螺栓保持一个稳定的紧固力。
Description
技术领域
本实用新型涉及螺栓连接电气接头，特别涉及一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器。
背景技术
螺栓连接电气接头的电气接头触头由铜或铝制成，电气接头触头是指两个导体或几个导体之间相互接触的部分，如母线和导线的接触连接处,电气接头触头板通常为平板，触头板上加工有螺栓孔，电气接头触头板一般包括进流电气接头触头板A5和出流电气接头触头板B6，进流电气接头触头板A5和出流电气接头触头板B6用紧固螺栓7和螺母8连接。典型结构如图1所示。
电气接头触头在正常工作时的发热都与接触电阻值有关，所以触头的质量在很大程度上取决于触头的接触电阻值。电气接头触头的接触电阻是由组成电气触头的两导体接触面接触而形成的，取决于两导体直接接触的载流面积、接触面受到的压力以及接触面的腐蚀程度。
通过分析，电气接头触头在设计、制造和安装时应考虑以下影响接触电阻的四大因素。
(1)电气接头触头的有效载流截面积。
所谓有效载流截面积，是指有足够压力作用下电气接头触头的接触面积。导体的载流量与导体的截面积密切相关，作为导流的电气触头，其不过热的载流量也取决于其载流截面积。
(2)电气接头触头的压力。
电气接头触头表面并非绝对平整，从微观角度看仍然凹凸不平，接触面只有在足够压力作用下才能使凹凸面都有效接触，否则压力不够，接触面有效载流面减小而增加了接触电阻。
(3)电气接头触头的防腐蚀。
接触面若受热氧化腐蚀，其电阻率会增大从而增加接触电阻。
(4)电气接头触头及紧固件材质疲劳。
运行中触头长期冷热交变，铝(铜)导体材料和钢螺栓热膨胀不一致，导致铝(铜)导体触头屈服，螺栓弹性垫圈弹性减退，使电气触头接触面压力减小，接触电阻增加。
为了保证电气接头触头不发热，电气接头触头在固定的有效载流截面积下，必须让电气接头紧固螺栓保持一个比较稳定紧固力，使电气接头适应较大环境温度变化。
为使电气接头紧固螺栓保持一个比较稳定紧固力，必须实用新型一种螺栓紧固力补偿器，以补偿铝(铜)导体和螺栓热膨胀不一致引起螺栓紧固力升高和降低。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器，包括承压补偿环，所述承压补偿环上设有锥形槽，所述锥形槽内设有锥形补偿压头，所述锥形补偿压头上同轴设有通孔，所述承压补偿环上还设有与锥形槽小端对齐的通孔，在螺栓紧固力作用下，温度升高时，承压补偿环向外径方向变形，锥形补偿压头向锥形槽小端位移，温度降低时，承压补偿环向内径方向变形，锥形补偿压头向锥形槽大端位移。
进一步，所述承压补偿环上设有两小端相对的锥形槽，两锥形槽内分别设有锥形补偿压头。
进一步，所述锥形槽与锥形补偿压头的斜度相同。
进一步，所述承压补偿环和锥形补偿压头由限位机构限制在一起，所述锥形补偿压头与限位机构间设有轴向避让间隙。
更进一步，所述锥形补偿压头大端同轴连接有筒体，筒体外径小于锥形补偿压头大端外径，所述限位机构包括限位筒，所述限位筒两端分别连接有限位环，所述限位环套设在筒体外，所述锥形补偿压头大端与限位环间设有轴向避让间隙。
再进一步，所述补偿器设置在电气接头触头与螺母间。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器，通过设置锥形补偿压头和锥形槽，在铝(铜)导体和螺栓热膨胀不一致时锥形补偿压头和锥形槽相对移动以补偿螺栓紧固力，使电气接头紧固螺栓保持一个稳定的紧固力。
本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利要求书来实现和获得。
附图说明
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述，其中：
图1为现有螺栓连接接头主视图。
图2为本实用新型立体图。
图3为本实用新型剖视图。
图4为本实用新型中锥形补偿压头立体图。
图5为本实用新型中锥形补偿压头主视剖视图。
图6为本实用新型中承压补偿环立体图。
图7为本实用新型中承压补偿环主视剖视图。
图8为本实用新型使用状态立体图。
具体实施方式
以下将参照附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本实用新型，而不是为了限制本实用新型的保护范围。
如图2-8所示，一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器，套设在电气接头触头与螺母之间的螺栓上，包括承压补偿环2，承压补偿环2上设有锥形槽，锥形槽内设有锥形补偿压头1，锥形补偿压头1上同轴设有通孔，承压补偿环2上还设有与锥形槽小端对齐的通孔，螺栓7贯穿两通孔，两通孔内径大于螺栓7外径，在螺栓7紧固力作用下，温度升高时，承压补偿环2向外径方向变形，锥形补偿压头1向锥形槽小端位移，温度降低时，承压补偿环2向内径方向变形，锥形补偿压头1向锥形槽大端位移。
承压补偿环2上设有两小端相对的锥形槽，两锥形槽内分别设有锥形补偿压头1，这样的补偿器9更稳定，补偿效果更好。
锥形槽与锥形补偿压头1的斜度相同、斜面最大厚度相等，斜度优选为45°
承压补偿环2和锥形补偿压头1由限位机构限制在一起，锥形补偿压头1与限位机构间设有轴向避让间隙，通过设置限位机构使补偿器9成为一整体，不易丢失。
优选的，锥形补偿压头1大端同轴连接有筒体，筒体外径小于锥形补偿压头1大端外径，限位机构包括限位筒3，限位筒3两端分别连接有限位环4，限位环4套设在筒体外，锥形补偿压头1大端与限位环4间设有轴向避让间隙。
如图5和7所示，补偿器9各参数由以下各计算式计算(其中锥形补偿压头与锥形槽拔模角度相同、拔模厚度相等)：
a.锥形补偿压头斜面中半径轴向应力由计算式(1)计算：
式中：
Py-----锥形补偿压头斜面中半径轴向应力；
F0-----螺栓预紧力；
r1-----锥形补偿压头内半径；
δ1-----锥形补偿压头小端厚度；
h-----锥形补偿压头斜面最大厚度；
b.锥形补偿压头斜面中半径环向应力由计算式(2)计算：
式中：
σyθ-----锥形补偿压头斜面中半径环向应力；
a1-----锥形补偿压头斜面中半径，
r1-----锥形补偿压头内半径；
δ1-----锥形补偿压头小端厚度；
h-----锥形补偿压头斜面最大厚度；
Py-----锥形补偿压头斜面中半径轴向应力；
β-----锥形补偿压头斜度；
所述锥形补偿压头斜面中半径环向应力σyθ小于锥形补偿压头材料屈服强度的0.67倍，可保证锥形补偿压头不失稳；
c.承压补偿环斜面中半径环向应力由计算式(3)计算：
式中：
σdθ-----承压补偿环斜面中半径环向应力；
b2-----承压补偿环外半径；
a2-----承压补偿环斜面中半径，
b1-----承压补偿环内半径；
h-----锥形补偿压头斜面最大厚度；
Py----锥形补偿压头斜面中半径轴向应力；
β-----锥形补偿压头斜度；
d.承压补偿环斜面中半径增量由计算式(4)计算：
式中：
B-----承压补偿环斜面中半径增量；
a1-----锥形补偿压头斜面中半径，
r1-----锥形补偿压头内半径；
δ1-----锥形补偿压头小端厚度；
h-----锥形补偿压头斜面最大厚度；
σdθ-----承压补偿环斜面中半径环向应力；
E1-----承压补偿环杨氏模量；
e.锥形补偿压头轴向方向位移增量由计算式(5)计算：
式中：
d-----锥形补偿压头轴向方向位移增量；
B-----承压补偿环斜面中半径增量；
β-------锥形补偿压头斜度；
f.电气接头触头相对螺栓收缩量由计算式(6)计算：
J＝(SA+SB)(0.000012-A)(t1-t0) (6)
式中：
J-----电气接头触头相对螺栓收缩量；
SA-------电气接头触头板A厚度；
SB-------电气接头触头板B厚度；
A-------电气接头触头板线膨胀系数；
t1------电气接头触头运行环境最低温度；
t0------电气接头触头安装温度；
在螺栓下限预紧力下锥形补偿压头轴向方向位移增量d大于最低温度下电气接头触头相对螺栓收缩量J。
补偿器的刚度由计算式(7)计算：
式中：
T-----补偿器的刚度；
a1-----锥形补偿压头斜面中半径，
r1-----锥形补偿压头内半径；
δ1-----锥形补偿压头小端厚度；
h-----锥形补偿压头斜面最大厚度；
E1-----承压补偿环杨氏模量；
b2-----承压补偿环外半径；
a2-----承压补偿环斜面中半径，
b1-----承压补偿环内半径；
h-----锥形补偿压头斜面最大厚度；
β-----锥形补偿压头斜度；
为保证电气接头紧固螺栓保持一个稳定紧固力，补偿器的刚度T大于电气接头触头材料杨氏模量的0.4倍、小于电气接头触头材料杨氏模量的0.5倍，锥形补偿压头和承压补偿环的材质为铝或钢。
在电气接头紧固时，拧紧六角螺母8，上部的锥形补偿压头1、承压补偿环2、下部的锥形补偿压头1、电气接头触头板A5、电气接头触头板B6受钢制螺栓7紧固力压并在一起，当温度升高时，电气接头触头板A5和电气接头触头板B6线膨胀量大于触头厚度处钢螺栓线膨胀量，锥形补偿压头1轴向压应力增大，作用在承压补偿环2的径向应力也增大，导致承压补偿环2向外径方向形变，2个锥形补偿压头1靠拢位移，补偿触头板增大的膨胀量；当温度降低时，电气接头触头板A5和电气接头触头板B6线收缩量大于触头厚度处钢螺栓线收缩量，承压补偿环2径向收缩，2个锥形补偿压头1远离位移，补偿电气接头触头板A5和电气接头触头板B6的收缩量，使螺栓紧固力一定范围内保持稳定。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器，其特征在于：包括承压补偿环（2），所述承压补偿环（2）上设有锥形槽，所述锥形槽内设有锥形补偿压头（1），所述锥形补偿压头（1）上同轴设有通孔，所述承压补偿环（2）上还设有与锥形槽小端对齐的通孔，在螺栓紧固力作用下，温度升高时，承压补偿环（2）向外径方向变形，锥形补偿压头（1）向锥形槽小端位移，温度降低时，承压补偿环（2）向内径方向变形，锥形补偿压头（1）向锥形槽大端位移。
2.根据权利要求1所述的一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器，其特征在于：所述承压补偿环（2）上设有两小端相对的锥形槽，两锥形槽内分别设有锥形补偿压头（1）。
3.根据权利要求1所述的一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器，其特征在于：所述锥形槽与锥形补偿压头的斜度相同。
4.根据权利要求1-3任一所述的一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器，其特征在于：所述承压补偿环（2）和锥形补偿压头（1）由限位机构限制在一起，所述锥形补偿压头（1）与限位机构间设有轴向避让间隙。
5.根据权利要求4所述的一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器，其特征在于：所述锥形补偿压头（1）大端同轴连接有筒体，筒体外径小于锥形补偿压头（1）大端外径，所述限位机构包括限位筒（3），所述限位筒（3）两端分别连接有限位环（4），所述限位环（4）套设在筒体外，所述锥形补偿压头（1）大端与限位环（4）间设有轴向避让间隙。
6.根据权利要求1所述的一种螺栓连接电气接头用螺栓紧固力补偿器，其特征在于：所述补偿器（9）设置在电气接头触头与螺母（8）间。
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