多层导线结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置的制作方法

1.本发明属于电力输送相关零部件领域，涉及一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置，适用于实验室模拟电力工程中碳纤维复合芯导线拉伸性能试验测试。


背景技术：

2.碳纤维复合芯导线作为一款新型增容导线，是电力行业新架空输电线路中的关键部件，用于大跨距，大功率电力输送。从结构上看，其一般具有异形截面、非粘结和螺旋缠绕等特点，由内到外依次为：碳纤维复合棒，内层型线铝单元，外层型线铝单元。其中碳纤维复合棒用于抑制轴向变形，增强拉伸性能，提供轴向刚度；型线铝单元用于传输电力。
3.目前，碳纤维复合芯导线的应用市场潜力巨大，包含城市供电用和跨省市供电用等在内的扩展应用潜在铺设距离达百亿公里级。国际上只有一家拥有研制此电缆相关技术的厂商，而国内对碳纤维复合芯导线的研究与应用尚处于起步阶段。未来国内对电力需求越来越大，而现有的电缆已接近于满负荷运行，电网线路增容改造工程迫在眉睫，相关技术亟待突破。接头装置在测试分析碳纤维复合芯导线的力学性能中起到连接和加固作用，在实验过程中接头装置与导线会发生变形不协调，导致导线与接头装置发生脱离而损坏。而国内碳纤维复合芯导线实验测试用接头装置技术尚待突破，暂无简单结构，通常会选取过长的夹持区，导致试验件轴向尺寸过长，并不适用于实验室小型测量设备使用。


技术实现要素：

4.本发明提出了一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置，其目的是针对碳纤维复合芯导线多层结构的端部连接件相关技术领域的落后，解决以往传统接头连接件安装不方便、体积过大和夹持不全面造成横截面受力不均的缺点，方便小型实验室试验测试。
5.为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一种多层导线结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置，导线为碳纤维复合芯导线，所述的接头装置包括连接装置1和固定装置2。
7.所述的连接装置1包括两个结构相同的厚壁半圆壳a3、b4和高强度螺栓5，厚壁半圆壳轴线与碳纤维复合芯导线轴线为同一条，两个厚壁半圆壳a3、b4拼接后通过高强度螺栓5固定，形成圆柱体结构。所述的厚壁半圆壳a3沿轴向两侧设有等长度高强度钢板，其上设有用于通过高强度螺栓5的圆孔10，厚壁半圆壳圆柱面一侧中部设有通孔13，用于与实验仪器连接；所述的厚壁半圆壳a3内部为二级阶梯半圆柱结构，内部半圆面直径不同，半圆壳内部小径端为半圆底板14位于厚壁半圆壳圆柱面另一侧，沿轴线方向长度小于大径端。所述半圆壳内部小径端14直径略大于碳纤维复合芯导线最大直径。所述的厚壁半圆壳b4与所述的厚壁半圆壳a3结构相同。
8.所述的固定装置2包括带梯度的厚壁半圆壳a6、b7和圆形钢圈8，厚壁半圆壳轴线
与碳纤维复合芯导线轴线为同一条，两个厚壁半圆壳a6、b7拼接后通过圆形钢圈8起初步固定作用，所述圆形钢圈8固定在碳纤维复合芯导线9的端部。所述的厚壁半圆壳a6外部两端边缘设有用于嵌入圆形钢圈8的环形沟槽11，圆形钢圈8起初步固定作用，嵌入后保证厚壁半圆壳6、7外部两端边缘无凸起。所述的厚壁半圆壳a6内表面设有倒刺12，倒刺12在半圆壳内表面均匀排布。所述的厚壁半圆壳a6内部为多层阶梯半圆柱结构，与碳纤维复合芯导线设计层级数相关。所述的厚壁半圆壳a6的长度与厚壁半圆壳a3中大径端半圆壳长度相同。所述的厚壁半圆壳b7与所述的厚壁半圆壳a6结构相同。
9.所述的固定装置2放置在碳纤维复合芯导线9试件端部，碳纤维复合芯导线与半圆壳a6、b7内部多层结构对接匹配，半圆壳a6、b7外表面两端的环形沟槽11内嵌入圆形钢圈8使两块半圆壳a6、b7合并，通过圆形钢圈8环向挤压将a6、b7上的倒刺尖端侵入导线起初步固定作用；再将固定装置2放置在连接装置1内部，固定装置2外的碳纤维复合芯导线9与半圆壳a3、b4的半圆底板14匹配，高强度螺栓5穿过圆孔10包覆挤压固定装置2，加深a6、b7上倒刺侵入起到固定作用使两块半圆壳a6、b7无缝隙合并，使连接装置1和固定装置2固定在一起，且连接装置1、固定装置2和碳纤维复合芯9的轴线共线为同一条，保证实验仪器通过连接装置1和固定装置2传递到碳纤维复合芯导线9上的拉力保持不变。
10.进一步的，所述的倒刺12为倒三角形结构。
11.本发明的有益效果为：
12.(1)本发明中固定装置内部采用等长度多梯度设计，有利于无缝隙对接碳纤维复合芯导线端部。
13.(2)本发明中固定装置内部梯度结构上采用环形倒刺(倒三角形突出锐角显示)设计，有利于分梯度夹持碳纤维复合芯导线各层构件，防止与碳纤维复合芯导线主体脱离。
14.(3)本发明中所设计的连接装置端部开孔，可适应各种试验器，兼容性较强。
15.(4)本发明中连接装置和固定装置采用多根高强度螺栓连接，有利于长时间提供预紧力并可调节其大小，方便拆卸。
16.(5)本发明中所设计的接头装置结构简单、性能可靠、体积较小、操作方便，适用于实验室原型测量。
附图说明
17.图1为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置整体结构内视图。
18.图2为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置整体结构正视图。
19.图3为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置整体结构三维示意图。
20.图4为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置连接器结构俯视图。
21.图5为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置连接器结构正视图。
22.图6为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置连
接器结构三维内视图。
23.图7为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置连接器结构三维示意图。
24.图8为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置固定器结构正视图。
25.图9为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置固定器结构内视图。
26.图10为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置固定器结构左视图。
27.图11为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置固定器结构右视图。
28.图12为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置固定器结构三维示意图。
29.图13为一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置固定器结构三维内视图。
30.图中：1连接装置；2固定装置；3厚壁半圆壳a；4厚壁半圆壳b；5螺栓孔；6带梯度的厚壁半圆壳a；7带梯度的厚壁半圆壳b；8圆形钢圈；9碳纤维复合芯导线；10圆孔；11环形沟槽；12倒刺；13通孔；14半圆底板。
具体实施方式
31.以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
32.一种碳纤维复合芯导线多层结构的梯度分布式夹持实验测试用接头装置，包括连接装置1和固定装置2。
33.所述的连接装置1包括两个结构相同的厚壁半圆壳a3、b4和高强度螺栓5，厚壁半圆壳轴线与碳纤维复合芯导线轴线为同一条，两个厚壁半圆壳a3、b4拼接后通过高强度螺栓5固定，形成圆柱体结构。所述的厚壁半圆壳a3沿轴向两侧设有等长度高强度钢板，每侧设有三个用于通过高强度螺栓5的圆孔10。所述的厚壁半圆壳a3内部为二级阶梯半圆柱结构，内部半圆面直径不同，厚壁半圆壳a3、b4一端带有半圆底板14(为半圆壳内部小径端)，其厚度与内部为带梯度半圆壳a6、b7厚度相同，保证连接装置1与固定装置2完整闭合，其沿轴线方向长度小于大径端；厚壁半圆壳3、4另一端开圆孔13，用于与实验仪器连接。所述的厚壁半圆壳b4与所述的厚壁半圆壳a3结构相同。所述半圆壳内部小径端14直径略大于碳纤维复合芯导线最大直径。
34.所述的固定装置2包括带梯度的厚壁半圆壳a6、b7和圆形钢圈8，厚壁半圆壳轴线与碳纤维复合芯导线轴线为同一条，两个厚壁半圆壳a6、b7拼接后通过圆形钢圈8环向挤压将a6、b7上的倒刺侵入导线起初步固定作用，所述圆形钢圈8固定在碳纤维复合芯导线9的端部。所述的厚壁半圆壳a6外部两端边缘设有用于嵌入圆形钢圈8的环形沟槽11，圆形钢圈8起初步固定作用，嵌入后保证厚壁半圆壳6、7外部两端边缘无凸起。所述的厚壁半圆壳a6内表面设有倒刺12，倒刺12在半圆壳内表面均匀排布。所述的厚壁半圆壳a6内部为三层阶梯半圆柱结构。所述的厚壁半圆壳a6的长度与厚壁半圆壳a3中大径端半圆壳长度相同。
35.所述的固定装置2放置在碳纤维复合芯导线9试件端部，碳纤维复合芯导线与半圆壳a6、b7内部多层结构对接匹配，半圆壳a6、b7外表面两端的环形沟槽11内嵌入圆形钢圈8使两块半圆壳a6、b7合并，通过圆形钢圈8环向挤压将a6、b7上的倒刺侵入导线起初步固定作用；再将固定装置2放置在连接装置1内部，固定装置2外的碳纤维复合芯导线9与半圆壳a3、b4的半圆底板14匹配，使用高强度螺栓5穿过圆孔10固定厚壁半圆壳a3、b 4，进而加压固定半圆壳a6、b 7加深a6、b7上倒刺侵入起到固定作用，使连接装置1和固定装置2固定在一起，且连接装置1、固定装置2和碳纤维复合芯9的轴线共线为同一条，保证实验仪器通过连接装置1和固定装置2传递到碳纤维复合芯导线9上的拉力保持不变。
36.以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。