עקרון העבודה של מהדק מתח מסוג בורג-

מלחצי מתח מסוג-בורג פועלים על ידי אחיזה במוליך או בחוט ההארקה באמצעות כוח הידוק. כוח האחיזה הזה מגיע משני היבטים:

① כוח החיכוך שנוצר על ידי לחץ בלוק הדחיסה בחלק האחורי של המהדק וחיכוך פני הקשת הנוצר על ידי גלים קטנים רבים;

② כוח החיכוך שנוצר על ידי משטח הקשת בחלק הקדמי של המהדק, שניתן לומר שהוא גם אפקט החיכוך שנוצר על ידי הלחץ האנכי של מספר בריגים U- (2, 3, 4 או 5 ברגים בהתאם לתכנון המבני) ומהדק בצורת- גל לקיבוע המוליך. היתרונות שלו הם מבנה פשוט, אין צורך לנתק את המוליך עבור מגדלים שאינם-טרמינליים במהלך השימוש בקו, צמצום חיבורי קו, הקלת בנייה והטבה לתפעול בטוח של הקו.

חישוב מתח מוליכים

על פי עקרון העבודה של מהדקי מתח מסוג -בורג, כוח האחיזה של המהדק מסתמך על הידוק מספר בריחי U- כדי לדחוס את המוליך וליצור מתח זנב, תוך יצירת כוח חיכוך גדול יותר בחלק הקשת הקדמי כדי לאחוז במוליך. גודל כוח החיכוך על פני הקשת תלוי במקדם החיכוך ובזווית המקיפה את הקשת. איור 3-7 מציג את דיאגרמת ניתוח הכוח של מהדק המתיחה מסוג בורג וניתוח המתח של משטח קשת המהדק.

איור 3-7 תרשים סכמטי של ניתוח כוח עבור מהדק מתח מסוג בורג וניתוח מתח תרשים של משטח קשת מהדק
(א) כוונת ניתוח כוח עבור מהדק מתח מסוג -בורג; (ב) דיאגרמת ניתוח מתח של משטח קשת מהדק

כפי שמוצג באיור 3-7 (ב), לוקח מיקרו-קטע dl על המהדק כגוף מבודד:

dN=Tsin(dθ/2) + (T + dT)sin(dθ/2)

מכיוון ש-dθ קטן מאוד, נוכל לקחת את sin(dθ/2)≈dθ/2, ובהתעלם מהסדר השני של-dTsin(dθ/2), נקבלdN=Tdθ.

כמו כן, מאזfdN+Tcos(θ/2)=(T+dT)cos(dθ/2), לוקח cos(dθ/2)≈1, אנו מקבלים fdN=dT, לכן:

dN=Tdθ=dT/fאוֹfdθ=dT/T

שילוב שני הצדדים:

אנחנו מקבליםln(T₁/T₂)=f, שנותן:

(3-1)

אֵיפֹה:

T₁- מתח המנצח, נ

T₂- מתח זנב חריץ, N

e- בסיס של לוגריתם טבעי, ה=2.718

f- מקדם חיכוך הזזה

- זווית קשת, רד

ממשוואה (3-1), ניתן לראות שהגדלת הזווית יכולה להגביר את כוח החיכוך. עם זאת, מתח הכיפוף הנוסף על המוליך הוא ביחס הפוך לרדיוס העקמומיות R. כדי למנוע מתח נוסף מוגזם על המוליך ביציאת המהדק, יש להגדיל את רדיוס העקמומיות של המהדק. עבור מהדקי מתח רגילים מסוג בורג, יש גבול מסוים להגדלת זווית הקשת ורדיוס העקמומיות R; עלייה מופרזת תוביל לממדים גדולים מדי, משקל יתר וחוסר מעשיות.

כדי להתגבר על בעיית "הגבול המסוים", הנוהג הכללי הוא ליצור את הזנב של המהדק עם חריצים קטנים בצורת-גל (גלים עמוקים מדי אינם מתאימים לפלדת מוליך אלומיניום מחוזקת - ACSR), ולהשתמש בבריחי U-כדי ללחוץ את המוליך לתוך החריצים כדי להגביר את חיכוך פני הקשת. עם זאת, מכיוון שלמוליך יש קשיחות מסוימת (למוליכים גדולים יותר יש קשיחות גדולה יותר), כיפוף המוליך דורש לחץ מסוים. לכן, כוח ההידוק של התקנת ברגי U- חייב קודם כל להתגבר על קשיחות המוליך. לאחר שהמוליך נלחץ לתחתית החריץ, ניתן להשתמש בכוח הנותר כדי לדחוס את המוליך (חשוב, דחיסת גדילי האלומיניום). לעתים קרובות, בגלל כוח לא מספיק הדוחס את המוליך, החיכוך של פני הקשת מתרחש בעיקר בין גדילי האלומיניום ומהדק, מה שגורם לגדילי האלומיניום להישבר ולמשיכת ליבת הפלדה, מה שיוצר תופעת "חילוץ ליבה". לכן, יש להתייחס ללחץ לחיצה על פני הקשת. כפי שמוצג באיור 3-7, שיטת החישוב היא כדלקמן:

(3-2)

(3-3)

אֵיפֹה:

φ- זווית קשת, רד

R- רדיוס עקמומיות, מ

q- לחץ ליחידת אורך, N/cm

τ- כוח חיכוך ליחידת אורך, N/cm

על פי תנאי איזון הכוח,ΣTᵧ = 0, ואז:

לכן, נוכל לפתור:

בהחלפה במשוואה (3-3), הלחץ ליחידת אורך L על משטח קשת החריץ הוא:

q=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-4)

חישוב לחץ לחיצה מסוג בורג-

מטרת חישוב לחץ הבורג היא להבטיח כוח חיכוך סטטי מספיק לאחר התקנת מהדק מתח.

עבור חוט גס M10~M60, מומנט הידוקM=0.2pd(כאשר p הוא כוח הטעינה מראש של הבורג, d הוא הקוטר הנומינלי של הבורג). לנוחות בניתוח כוח הטעינה מראש של הבורג והבטחת עומס קדם אמין, הוא אמור להגיע ל-50%~70% ממגבלת תפוקת החומר. בשלב זה, ניתן להסיק את כוח הטעינה מראש של הבורג כ:

p = M/(0.2d) = 5(M/d) (3-5)

לנוחות הניתוח וההערכה, נניח שכוח האחיזה של פרופיל חריץ מהדק המתח על המוליך מורכב מארבעה לחצי בורג p₁, p₂, p₃, p₄, שלושה כוחות חיכוך קשת קטנים Δt₁, Δt₂, Δt₂, Δt₃ גדול, כפי שמוצג בכוח friction Δ-8e (כפי שמוצג ב-) ΔT.

איור 3-8 תרשים סכמטי של חלוקת הכוח בתעלת הכבלים של מהדק מתח מסוג בורג

על פי תורת מכניקת החומר, הבנת הסידור של שני אומי ברגים כמבנה קרן פשוט (כמתואר באיור 3-9),

איור 3-9 קרן פשוט נתמכת

ובהנחה שהלחץ הכולל של שני ברגים הוא p', עיוות הקורה הוא δ, ו-EJ הוא חוזק הכיפוף, אז הלחץ הכולל של הקורה הפשוטה שנוצרה על ידי שני אומים ברגים הוא:

p'=(48EJδ)/L³ (3-6)

הכוח p₁ המשמש לדחיסת המוליך הוא:

p₁ = 2p - p' (3-7)

אם מקדם החיכוך בין מהדק פלדה לחוטי אלומיניום הוא f (בדרך כלל f=0.25), אז כוח החיכוך T₂ הוא:

T₂ = T₁f = 0.25T₁ (3-8)

מתוך משוואה (3-1), נוסחאות חישוב כוח החיכוך עבור שלוש קשתות קטנות הן:

כוח חיכוך קשת גדול ΔT הוא:

ΔT = (T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃)(e^(f ) - 1) (3-9)

כוח האחיזה הכולל T של המהדק הוא:

T = T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃ + ΔT (3-10)

ניתן לחשב את כוח השבירה של המוליך על ידי הנוסחה הבאה:

(3-11)

אֵיפֹה:

σAB- מתח שבירת גדיל אלומיניום, N/mm²

σSB- מתח שבירה של קווצת פלדה, N/mm²

FA- שטח חתך- של גדיל אלומיניום, מ"מ

FSשטח חתך - חוט פלדה-, מ"מ

חישוב מתח של חוט אלומיניום על משטח קשת

הלחצים על חוט האלומיניום של המוליך על פני הקשת כוללים מתח דחיסה רוחבי, כוח מתיחה אורכי ומתח כיפוף, המחושבים על ידי משוואה (3-1). הלחץ q ליחידת אורך על פני הקשת הוא:

q=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-12)

אֵיפֹה:

φ- זווית קשת של משטח קשת גדול, רד

R- רדיוס קשת גדול, מ"מ

מתח הלחיצה σN ליחידת שטח על חוט אלומיניום של מוליך על משטח קשת, לפי עקרונות חישוב מכניים של קו עילי:

σN = q/D (3-13)

אֵיפֹה:

D- קוטר חיצוני של מוליך, מ"מ

q- לחץ ליחידת אורך על פני קשת, N/mm

המתח הנוסף σ הנגרם כתוצאה מכיפוף המוליך בשמלה הוא:

σ=(3/8) × (d/D)EA=0.375(d/D)EA(3-14)

על פי תורת מכניקת החומר על חישוב מתח דו-ממדי-, המתח המשולב σ_s הוא:

(3-15)

למעשה, למתח הלחיצה σ_N של פני הקשת יש השפעה מועטה על המתח הכולל σ_s וניתן להזניח אותו.

מאמרים קשורים