CN105162069B - 一种悬垂线夹的改造方法及节能减磨悬垂线夹 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬垂线夹的改造方法及节能减磨悬垂线夹，改造方法包括如下步骤：1)将悬垂线夹的船体底端开槽；2)将开槽后的船体、压板和挂板进行喷砂处理，使船体、压板和挂板的表面粗糙度为Ra5.0‑10.0mm；3)对喷砂处理的船体、压板和挂板进行喷涂制备铝涂层，铝涂层的厚度为0.5～1mm；4)将U型螺栓和碗头除油、除锈后，在助镀剂的作用下采用热浸镀方法制备铝涂层，铝涂层的厚度为200‑500μm；5)制备挂板的内衬套，使内衬套过盈配合，嵌入挂板内；6)对悬垂线夹的各个部件进行组装。本发明改造的悬垂线夹不但可以实现节能、减磨效果，而且可以提高耐蚀性能。这是由于热喷涂铝以及热浸镀铝涂层相比于热浸镀锌来说都具备更好的耐大气腐蚀性能。

Description

一种悬垂线夹的改造方法及节能减磨悬垂线夹

技术领域

本发明涉及一种输电线路金具技术领域，特别涉及一种悬垂线夹的改造方法及节能减磨悬垂线夹。

背景技术

我国的输电线路除超高压线路因电晕等原因采用节能型的铝合金金具外，其余的输电线路采用220kV及以下的金具，如悬垂线夹、耐张线夹和防振锤等，这些金具采用可锻铸铁和普通钢材材质制造，结构上为闭合电磁回路，且直接安装在裸露的导线上，这些铁磁材料在输电过程中，由于交变电流的作用，使铸铁金具产生磁滞和涡流损耗。即线路金具每时每刻都在消耗电能，给电力部门造成了较大的经济损失。由于可锻铸铁和普通钢材金具相对于铝合金金具的一次性投资成本小，目前220kV及以下线路上仍然在全面采用这种金具。

输电线路中铁磁金具的磁滞损耗和涡流损耗不仅造成电能损耗，而且涡流和磁滞损耗产生的热量使得金具内导线温度升高，使该处导线的机械强度下降，加之线路震动，导线就容易在该处断开，降低线路的可靠性以及缩短线路的运行年限，而且能耗造成导线温度升高，进一步限制了导线输电容量的提高。例如，2013年11月27日，110kV位石线零序Ⅱ段保护动作重合不成，A相故障，巡视发现110kV位石线左架空地线在41#杆可锻铸铁悬垂线夹断开，地线坠落地面，在地线坠落过程中与导线相连造成短路。地线断口处钢绞线已被烧焦，可锻铸铁悬垂线夹内部烧伤严重，导线压板已被高温灼烧成与线夹连为一体。铝合金为非导磁材料，消除了磁滞损耗，极大的降低了涡流损耗。但铝合金金具价格高，一般是可锻铸铁和铸钢的3-5倍，成本高，而且电解铝属高能耗和高污染产业，污染环境。

金具在重工业污染区大气中的腐蚀，在大跨越、河谷、风口等处的磨损都严重威胁着输电线路的安全。1993年，在500kV董辽线检修作业中发现31号塔架空地线悬垂线夹船体两侧挂轴(以下简称挂轴)严重磨损，直径φ18mm的挂轴磨损已达14mm。这是董辽线运行10余年来，首次发现架空地线金具的严重磨损。在随后的全面检查中发现挂轴磨损在3mm及以上的就有46基，在3mm以下的则更多。现有技术中一般采用防磨涂层来保护挂轴，防磨涂层主要存在两个问题：①制备涂层区域为弧面，且区域狭小，不易制备完整的涂层；②喷涂涂层的结合力有限，且耐蚀涂层往往存在较大脆性，悬垂线夹在使用过程中受力较大，耐蚀涂层易剥落。

为此，研发低成本的节能减磨金具有十分重要的意义。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的技术问题，提供一种悬垂线夹的改造方法及节能减磨悬垂线夹。该改造方法和改造得到的悬垂线夹可以克服传统船型线夹中存在的在船体中部、U型螺栓以及挂板处的磁通密度和涡流较大，导致了能量的损耗，且传统悬垂线夹不耐磨损的弊端。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一种悬垂线夹的改造方法，包括如下步骤：

1)将悬垂线夹的船体底端开槽，开槽位置避开船体的底部加强筋；

2)将开槽后的船体、压板和挂板进行喷砂处理，使船体、压板和挂板的表面粗糙度为Ra5.0-10.0mm；

3)对喷砂处理的船体、压板和挂板进行喷涂，制备铝涂层，铝涂层的厚度为0.5-1mm；

4)将U型螺栓和碗头除油、除锈后，在助镀剂的作用下采用热浸镀方法制备铝涂层，铝涂层的厚度为200-500μm；

5)制备挂板的内衬套，使内衬套与挂板过盈配合；

6)对悬垂线夹的各个部件进行组装。

优选的，步骤2)中，所述喷砂处理的压缩空气的压力为0.45-0.7MPa。该压力下的压缩空气不仅可以保证工件表面的清洁度和粗糙度，而且可以使工件表面的机械性能得到改善，提高工件的抗疲劳性，增加工件表面和涂层之间的附着力，延长了涂层的耐久性。

优选的，步骤2)中，所述喷砂处理的喷射距离为100-200mm，喷射角度为50-80°。工作的经验表明，在这个距离和角度下，喷砂具备较高的效率，节约成本。

优选的，步骤3)中，所述喷涂的压缩空气的压力为0.4-0.6MPa。在该压力范围内，可以保证涂层良好的附着力，并且可以保证良好的喷涂速度。

优选的，步骤3)中，所述喷涂的喷涂电流为150-250A。在这个电流下丝材融化、雾化效果好，制备出的喷涂涂层孔隙率较低，涂层具备较好的性能。

优选的，步骤4)中，所述助镀剂由以下重量份的组分组成：49.5％K₂ZrF₆、49.5％KCl、1％NaF。助镀剂可以提高钢基体与镀液的润湿性，制备出完整、均匀的镀层。

优选的，步骤4)中，助镀的温度为80-90℃，助镀的时间为1-2min。

优选的，步骤4)中，热浸镀的温度为680-700℃，热浸镀的时间为1-2min。在该热浸镀条件下，可以在不容易喷涂的表面制备出质地均匀密实的铝涂层，且可以达到铝涂层的厚度要求。

优选的，步骤5)中，所述内衬套的材质为锡基巴氏合金。锡基巴氏合金在软相基体上均匀分布着硬相质点，软相基体使合金具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，并在磨合后，软基体内凹，硬质点外凸，使滑动面之间形成微小间隙，成为贮油空间和润滑油通道，利于减摩；上凸的硬质点起支承作用，有利于承载。

一种节能减磨悬垂线夹，所述悬垂线夹的外表面设置有铝涂层，悬垂线夹的船体、压板和挂板上的铝涂层的厚度为0.5-1mm，结合强度为15-20MPa；悬垂线夹的U型螺栓和碗头的铝涂层的厚度为200-500μm。铝为非导磁材料，本发明以铝作为悬垂线夹的涂层材料，以降低涡流损耗和磁滞损耗。

优选的，悬垂线夹船体的底部开槽。为进一步降低电磁损耗，在线夹涡流较大的位置开槽来阻断电流，以达到减小损耗的目的，且开槽位置不会破坏悬垂线夹的原始强度。

进一步优选的，开槽位置在距离底部加强筋1cm处，槽的宽度为3mm，槽的两端为圆弧。开槽位置应避开底部加强筋，以免影响现价承载能力。开槽位置宜在底部加强筋上方1cm处，且避开其他结构部位。

优选的，悬垂线夹的挂轴和挂板连接处设置有衬套，衬套与挂板过盈配合。过盈配合可以使衬套与挂板之间牢固固定。

进一步优选的，所述过盈配合的过盈量为0.02mm。该过盈量保证了衬套与挂板之间的牢固配合，且容易加工。

进一步优选的，所述衬套的厚度为2-5mm。该厚度的衬套可以达到防磨的效果。

本发明的有益效果为：

本发明改造的悬垂线夹不但可以实现节能、减磨效果，而且可以提高耐蚀性能。这是由于热喷涂铝和热浸镀铝涂层相比于热浸镀锌来说都具备更好的耐大气腐蚀性能。

本发明的衬套的材质为锡基巴氏合金在软相基体上均匀分布着硬相质点，软相基体使合金具有非常好的嵌藏性、顺应性和抗咬合性，并在磨合后，软基体内凹，硬质点外凸，使滑动面之间形成微小间隙，成为贮油空间和润滑油通道，利于减摩；上凸的硬质点起支承作用，有利于承载。

本发明的开槽不但可以用来阻断电流，达到减小损耗的目的，且开槽位置不会破坏悬垂线夹的原始强度。

附图说明

图1为悬垂线夹的主视图结构示意图；

图2为悬垂线夹的侧视图结构示意图

图3为挂板与衬套配合结构示意图；

图4为船体开槽示意图。

其中，1、船体，2、U型螺栓，3、挂板，4、挂头，5、压板，6、衬套，7、槽。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进行详细说明。

如图1和图2所示，悬垂线夹包括船体1、U型螺栓2、挂板3、压板5以及碗头等，挂板3挂在挂头4上。如果想在悬垂线夹的表面制备铝涂层，可以看出，船体1、挂板3以及压板5表面较平，可以通过热喷涂的方法制备铝涂层，而U型螺栓2和碗头等凹凸不平，如果采用喷涂的方法，制备得到的铝涂层会不均匀。

实施例1

把需要改造的悬垂线夹船体1切割出3×200mm的槽7，如图4所示。把切割完毕的线夹船体1、压板5和挂板3喷砂，喷砂操作时，压缩空气的工作压力为0.45MPa，喷射距离为100mm，喷射角度应为50°。表面粗糙度达到Ra5.0mm。采用电弧设备进行喷涂时，选用直径3.0mm规格的线材。压缩空气的压力应0.5MPa，喷涂距离应为100mm，喷涂角度应为60°，喷涂电压应为30V，喷涂电流为150A。电弧喷涂制备处0.7mm的铝涂层。

U型螺栓2和碗头完全除油、除锈，使用49.5％K₂ZrF₆、49.5％KCl、1％NaF的助镀剂在90℃下，助镀2min。在700℃下，浸镀2min。

使用精密线切割锡基巴氏合金ZChSnSb11－6切割出衬套6，使衬套6的外径略大于挂板3内孔尺寸，在150℃下过盈配合，使衬套6嵌入挂板3内，如图3所示。最后，完成对悬垂线夹的组装。

实施例2

把需要改造的悬垂线夹船体1切割出3×200mm的槽，如图4所示。把切割完毕的线夹船体1、压板5和挂板3喷砂，喷砂操作时，压缩空气的工作压力为0.7MPa，喷射距离应为200mm，喷射角度应为80°。表面粗糙度达到Ra10.0mm。采用电弧设备进行喷涂时，选用直径3.0mm规格的线材。压缩空气的压力应0.5MPa，喷涂距离应为250mm，喷涂角度应为90°，喷涂电压应为45V，喷涂电流为250A。电弧喷涂制备处1mm的铝涂层。

U型螺栓2和碗头完全除油、除锈，使用49.5％K₂ZrF₆、49.5％KCl、1％NaF的助镀剂在90℃下，助镀2min。在700℃下，浸镀2min。

使用精密线切割锡基巴氏合金ZChSnSb11－6切割出衬套6，使衬套6的外径略大于挂板3内孔尺寸，在150℃下过盈配合，使衬套6嵌入挂板3内，如图3所示。最后，完成对悬垂线夹的组装。

实施例3

把需要改造的悬垂线夹船体1切割出3×200mm的槽，如图4所示。把切割完毕的线夹船体1、压板5和挂板3喷砂，喷砂操作时，压缩空气的工作压力为0.55MPa，喷射距离应为150mm，喷射角度应为60°。表面粗糙度达到Ra7.0mm。采用电弧设备进行喷涂时，选用直径3.0mm规格的线材。压缩空气的压力应0.5MPa，喷涂距离应为170mm，喷涂角度应为80°，喷涂电压应为37V，喷涂电流为200A。电弧喷涂制备处0.5mm的铝涂层。

U型螺栓2和碗头完全除油、除锈，使用49.5％K₂ZrF₆、49.5％KCl、1％NaF的助镀剂在90℃下，助镀2min。在700℃下，浸镀2min。

使用精密线切割锡基巴氏合金ZChSnSb11－6切割出衬套6，使衬套6的外径略大于挂板3内孔尺寸，在150℃下过盈配合，使衬套6嵌入挂板3内，如图3所示。最后，完成对悬垂线夹的组装。

改造的节能减磨悬垂线夹，悬垂线夹的外表面设置有铝涂层，悬垂线夹的船体、压板5和挂板3上的铝涂层的厚度为0.5mm，结合强度为15MPa；悬垂线夹的U型螺栓2和碗头的铝涂层的厚度为500μm。悬垂线夹船体1的底部开槽。

悬垂线夹的挂轴和挂板3连接处设置有衬套6，衬套6与挂板3过盈配合，过盈配合的过盈量为0.02mm。所述衬套6的厚度为5mm。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种悬垂线夹的改造方法，其特征在于：包括如下步骤：

1)将悬垂线夹的船体底端开槽，开槽位置避开船体的底部加强筋；

2)将开槽后的船体、压板和挂板进行喷砂处理，使船体、压板和挂板的表面粗糙度为Ra5.0-10.0mm,所述喷砂处理的压缩空气的压力为0.45-0.7MPa，喷射距离为100-200mm，喷射角度为50-80°；

3)对喷砂处理的船体、压板和挂板进行喷涂制备铝涂层，铝涂层的厚度为0.5-1mm；

4)将U型螺栓和碗头除油、除锈后，在助镀剂的作用下采用热浸镀方法制备铝涂层，铝涂层的厚度为200-500μm；

5)制备挂板的内衬套，使内衬套与挂板过盈配合；

6)对悬垂线夹的各个部件进行组装。

2.根据权利要求1所述的改造方法，其特征在于：步骤3)中，所述喷涂的压缩空气的压力为0.4-0.6MPa，喷涂电流为150-250A。

3.根据权利要求1所述的改造方法，其特征在于：步骤4)中，所述助镀剂由以下重量份的组分组成：49.5％K₂ZrF₆，49.5％KCl，1％NaF。

4.根据权利要求3所述的改造方法，其特征在于：步骤4)中，助镀的温度为80-90℃，助镀的时间为1-2min。

5.根据权利要求4所述的改造方法，其特征在于：步骤4)中，热浸镀的温度为680-700℃，热浸镀的时间为1-2min。

6.权利要求1-5任一所述改造方法制备得到的节能减磨悬垂线夹，其特征在于：所述悬垂线夹的外表面设置有铝涂层，悬垂线夹的船体、压板和挂板上的铝涂层的厚度为0.5-1mm，结合强度为15-20MPa；悬垂线夹的U型螺栓和碗头的铝涂层的厚度为200-500μm；

悬垂线夹船体的底部开槽，开槽位置在距离底部加强筋1cm处，槽的宽度为3mm，槽的两端为圆弧。

7.根据权利要求6所述的悬垂线夹，其特征在于：悬垂线夹的挂轴和挂板连接处设置有衬套，衬套与挂板过盈配合，过盈量为0.02mm。

8.根据权利要求7所述的悬垂线夹，其特征在于：所述衬套的材料为锡基巴氏合金，衬套的厚度为2-5mm。