CN103579984A

CN103579984A - 一种u型耐磨金具

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Publication number: CN103579984A
Application number: CN201210265466.5A
Authority: CN
Inventors: 刘臻; 刘胜春; 朱宽军; 万建成; 牛海军
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; China Electric Power Research Institute Co Ltd CEPRI
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2014-02-12

Abstract

本发明提供一种U型耐磨金具，属于架空输电线路金具技术领域。解决了连接金具在滑动干摩擦的受力情况下，耐磨性能差的问题，为输电线路的安全提供保障。U型连接金具采用衬套结构，U型挂环的环形体部位衬套轴承钢片，U型挂环的挂孔内衬套环形钢套，与U型挂环的挂孔配合使用的螺栓外衬套环形钢套；衬套采用过盈配合热套安装的方式安装，然后对整体金具采用热镀锌处理。本发明U型耐磨金具耐磨性能大幅提高，连接金具结合了轴承钢耐磨性能好，结构钢易于生产制造且机械性能稳定等特点，提高了U型连接金具的使用寿命。

Description

一种U型耐磨金具

技术领域

本发明属于输电线路金具技术领域，具体涉及一种U型耐磨金具。

背景技术

输电线路金具，主要是在架空线路上用于悬挂、固定、保护、联结，接续架空线或绝缘子，以及在拉线杆塔的拉线结构上用于连接拉线的金属器件。根据上述用途，输电线路金具的包括耐张金具、联结金具、接续金具、保护金具和拉线金具等。

连接金具用于将悬式绝缘子组装成串，悬挂在杆塔上。直线杆塔使用悬垂线夹作为连接金具，非直线杆塔用环-链系列连接金具，它采用环与环相连，属于线-线接触金具；板-板系列也是通用金具，它的连接须借助螺栓或销钉实现。

联结金具分为专用联结金具和通用联结金具两类。专用联结金具是直接用来联结绝缘子的，其连接部位的结构尺寸与绝缘子相配合；包括球头挂环、直角挂环、碗头挂板和直角挂板。通用连接金具用于将绝缘子组成两串、三串或更多串数，并将绝缘子与杆塔横担或与线夹之间相连接也用来将地线禁固或悬挂在杆塔上，或将拉线固定在杆塔上等。通用连接金具包括U型挂环、直角挂板、U型挂板和平行挂板。

电力金具一般都是由铸钢和可锻铸铁制成。要求线路金具应具有足够的机械强度，对连接导电体的部分金具，要具有良好的电气性能。线路金具在制造过程中，应无毛刺飞边、沙眼气泡、裂纹变形，表面应光洁，镀锌层应均匀。配套金具应做到规格适合、不缺件、无锈蚀，螺杆、螺母应配合良好，线夹船体压板与导线接触面应光滑，制造质量和尺寸应符合国家标准规范。

金具是关系到架空输电线路安全运行的重要部件，随着电压等级的不断攀升、导线截面积的增大和分裂数的增多，金具设计应具有更高的安全可靠性。金具应具有足够的机械强度，耐磨和耐腐蚀性。现有连接金具多采用碳素结构钢(Q235)、优质碳素结构钢(35#、45#)、低合金高强度结构钢(Q345)、合金结构钢(40Cr)等材料制成，其材料耐磨性能较为一般。目前我国金具的连接结构的摩擦类型均为滑动摩擦且没有润滑为干摩擦加之金具承受的机械载荷很大，加之连接金具之间的接触面积较小，其在运行环境恶劣的大风、多风区环境中及山谷风口处常出现磨损严重的情况，严重影响输电线路的安全。

U型挂环由于其连接简单，转动灵活自由度多在架空输电线路上有着广泛的使用。U型挂环应具有足够的机械强度，耐磨和耐腐蚀性。U型金具工作时的接触为线接触，接触应力很大。U型金具在使用过程失效，会给输电线路的安全带来很大不便。

轴承钢耐磨性能良好，但其材料屈强比大易出现脆性破坏，且加工较为困难不适合做电力金具的本体材料。

为此，研发耐磨性能优异且加工性能良好的U型连接金具对输电线路的安全起到较为重要的作用。

发明内容

本发明目的在于提供一种U型耐磨金具，U型金具本体的环体部位衬套轴承钢片，U型金具本体的挂孔处衬套环形钢套，U型金具的螺栓外衬套环形钢套；轴承钢片和环形钢套材料均为耐磨性能良好的轴承钢；本发明解决了连接金具在滑动干摩擦的受力情况下，耐磨性能差的问题，为输电线路的安全提供保障。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种U型耐磨金具，所述金具包括由结构钢制成的U型金具本体和螺栓，其改进之处在于：

所述U型金具本体的环形部位衬套轴承钢片，所述轴承钢片由材料为GCr15轴承钢制成，所述轴承钢片为厚度均匀的弧形体；

所述U型金具本体与螺栓配合的挂孔内表面衬套环形钢套，所述螺栓与U型金具本体接触的栓体外表面衬套环形钢套，所述环形钢套由材料为GCr15轴承钢制成，所述环形钢套为厚度均匀的环形体；

所述轴承钢片和环形钢套与金具本体和螺栓均采用过盈配合热套安装，过盈配合中过盈量为0.020-0.033mm；

热套安装完成后，耐磨金具进行热镀锌处理。

本发明的另一优选技术方案为：所述轴承钢片厚度为2-5mm。

本发明的又一优选技术方案为：所述环形钢套厚度为3-10mm。

本发明的再一优选技术方案为：所述轴承钢片和环形钢套的内外表面均为光滑表面。

本发明的又一优选技术方案为：所述轴承钢片的外表面先内凹，所示轴承钢片的外表面和U型金具本体的环形部位内表面相互配合。

本发明的又一优选技术方案为：所述U型金具本体挂孔衬套的环形钢套内径大于所述螺栓外表面衬套环形钢套的外径。

本发明的又一优选技术方案为：所述U型金具本体挂孔衬套的环形钢套内径和所述螺栓外表面衬套环形钢套的外径差值范围为：0.8-2mm。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

1)U型金具耐磨性能提高

本发明在U型金具本体的环形部位衬套轴承钢片，U型金具本体的挂孔内衬套环形钢套，U型金具螺栓的外表面与金具本体挂孔接触的部位衬套环形钢套，轴承钢片和环形钢套的材料均为GCr15轴承钢，与单一结构钢制成的连接金具相比，U型金具的耐磨性能大幅提高；

2)连接金具使用寿命提高

本发明连接金具结合了轴承钢耐磨性能好，结构钢易于生产制造且机械性能稳定等特点，提高了U型连接金具的使用寿命；

3)加工工艺相对简单

连接金具本体部分采用结构钢，结构钢材料及加工工艺成熟，机械性能稳定；连接金具相互接触摩擦的部分采用轴承钢作为金具本体的衬套；安装完成后金具整体采用热镀锌处理以提高金具的耐腐蚀能力。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是普通U型挂板主视图；

图2是普通U型挂板左视图；

图3是普通U型挂板本体材料主视图；

图4是普通U型挂板本体材料左视图；

图5是普通U型挂板螺栓材料主视图；

图6是耐磨U型挂板主视图；

图7是耐磨U型挂板左视图；

图8是耐磨U型挂板本体材料主视图；

图9是耐磨U型挂板本体材料左视图；

图10是耐磨U型挂板螺栓材料主视图；

图11是轴承钢片立体结构示意图；

图12是轴承钢片主视图；

图13是轴承钢片左视图；

图14是轴承钢片俯视图；

图15是耐磨U型挂板环形钢套主视图；

图16是耐磨U型挂板环形钢套左视图；

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行详细的说明。

输电线路金具连接形式有三种，包括“环-环”、“球-碗”、“槽型”，“环-环”连接的金具主要有U型挂环和延长环。U型挂环由于其连接简单，转动灵活自由度多在架空输电线路上有着广泛的使用。本发明针对U型连接金具在工作过程中，由于接触磨损出现的问题，提供了一种耐磨U型金具，U型金具的金具本体环形部位衬套轴承钢片，U型金具的挂孔内衬套环形钢套，在螺栓外衬套环形钢套。轴承钢片和环形钢套的材料为GCr15轴承钢，且其均采用过盈配合热套安装方式，耐磨金具安装后进行热镀锌处理以防腐蚀。

实施例1

如图1-5所示为普通U型挂板结构示意图。普通U型挂板包括U型金具本体和螺栓两部分，金具本体和螺栓接触部位，以及U型金具本体的环形部位，是挂板在使用过程中，磨损最严重的部位。图6-10为本发明所述耐磨U型挂板结构示意图。耐磨U型挂板与普通U型挂板相比，在结构上做出的改进为：在金具本体与螺栓接触的挂孔内设置GCr15耐磨轴承钢材料制成的环形钢套，钢套厚度为3-10mm，其中当钢套厚度为4mm时，耐磨金具的使用效果最佳；U型金具本体的环形部位衬套轴承钢片，轴承钢片的材料为GCr15轴承钢，轴承钢片的形状为与U型金具本体的环形部位相配合的弧形，弧形厚度为2-5mm；在螺栓的外部与金具本体接触的部位设置GCr15耐磨轴承钢材料制成的环形钢套，钢套厚度为2-5mm，其中当钢套厚度为3mm时，耐磨金具的使用效果最佳。衬套厚度的确定，综合考虑了以下几个因素，第一：金具耐磨性能，第二：金具本体与螺栓和衬套之间结合力，第三：金具重量的增加。

耐磨U型挂板金具设置的环形钢套为环形体，且环形体的内外表面均为光滑表面，如附图15和16环形钢套结构示意图所示，为了实现金具本体和螺栓的配合使用，与金具本体配合设置衬套的内径，和与螺栓配合设置衬套的外径相比，R_内-R_外的差值范围为0.8-2mm。此设置能保证设置衬套的螺栓能顺利的安装于金具本体的连接孔内。衬套为光滑表面环形体，目的是减小金具本体和螺栓在使用过程中的摩擦磨损。

如附图11至附图14所示，为轴承钢片结构示意图，其中图11为轴承钢片立体结构示意图，钢片为厚度均匀的弧形体，弧形体的外表面向内凹，其表面形状与U型金具本体的环形部位相配合。

金具本体和螺栓设置轴承钢片和环形钢套均采用过盈配合热套安装，其中配合时的过盈量为0.020-0.033mm。

轴承钢片和环形钢套材料安装完成后，金具本体与螺栓均进行热镀锌处理。热镀锌处理，即将表面清洁的金属材料或零件浸在熔融的锌液中，利用界面发生的物理化学反应，在表面形成一层金属锌的过程。热镀锌(galvanizing)也叫热浸锌和热浸镀锌：是一种有效的金属防腐方式，主要用于各行业的金属结构设施上。是将除锈后的钢件浸入500℃左右融化的锌液中，使钢构件表面附着锌层，从而起到防腐的目的。

热镀锌工艺流程为：挂板和螺栓酸洗-水洗-烘干-助镀-热镀锌-挂镀-冷却-清洗-打磨-热镀锌完成，具体操作如下：

酸洗：首先把挂板和螺栓送入酸洗车间，用PH值为1-2的硫酸或盐酸清除其表面的氧化铁皮，直至露出活性表面；

水洗烘干：酸洗之后的钢板立即进入水箱中浸泡等待镀锌，这样可以防止钢板再氧化，且可清洗掉表面残留的酸液，在进行助镀之前进行110℃烘干40mins处理；

助镀：采用电助镀工艺，电镀液中氯化锌的浓度为100-500g/L，氯化铵的浓度为50-200g/L，醋酸钠的浓度为50-100g/L，氯化钾的浓度为300-500g/L，氯化镧的浓度为50-100g/L，氟化钠的浓度为100-150g/L；电流密度约1.5A/dm²，电镀时间约5mins，电镀后金具本体和螺栓在110℃的烘箱里烘干40mins；

热镀锌：经过酸洗、水清洗、助镀、烘干后的金具本体和螺栓，进入锌锅(温度一直保持在445-465℃)热镀锌；

挂镀：镀锌完成后，将挂板与螺栓从锌锅中取出，冷却，带镀层具有一定的机械强度时，清洗打磨镀件，热镀锌过程结束。

上述实施例中，设置轴承钢片和环形钢套材料的耐磨金具，其与普通金具相比，金具本体和螺栓的耐磨部位的耐磨性能均提高30％以上。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims

1.一种U型耐磨金具，所述金具包括由结构钢制成的U型金具本体和螺栓，其特征在于：

热套安装完成后，耐磨金具进行热镀锌处理。

2.如权利要求1所述的一种U型耐磨金具，其特征在于所述轴承钢片厚度为2-5mm。

3.如权利要求1所述的一种U型耐磨金具，其特征在于所述环形钢套厚度为3-10mm。

4.如权利要求1所述的一种U型耐磨金具，其特征在于所述轴承钢片和环形钢套的内外表面均为光滑表面。

5.如权利要求1所述的一种U型耐磨金具，其特征在于所述轴承钢片的外表面先内凹，所示轴承钢片的外表面和U型金具本体的环形部位内表面相互配合。

6.如权利要求1所述的一种U型耐磨金具，其特征在于所述U型金具本体挂孔衬套的环形钢套内径大于所述螺栓外表面衬套环形钢套的外径。

7.如权利要求6所述的一种U型耐磨金具，其特征在于所述U型金具本体挂孔衬套的环形钢套内径和所述螺栓外表面衬套环形钢套的外径差值范围为：0.8-2mm。