مبدأ عمل مشبك الشد من النوع -المزلاج

تعمل مشابك الشد من نوع الترباس- عن طريق إمساك الموصل أو السلك الأرضي من خلال قوة التثبيت. وتأتي قوة الإمساك هذه من جانبين:

① قوة الاحتكاك الناتجة عن ضغط كتلة الضغط في الجزء الخلفي من المشبك واحتكاك سطح القوس الناتج عن العديد من الموجات الصغيرة؛

② قوة الاحتكاك المتولدة عن سطح القوس في الجزء الأمامي من المشبك، والتي يمكن أيضًا القول بأنها تأثير الاحتكاك الناتج عن الضغط الرأسي لعدة -مسامير على شكل حرف U (2، أو 3، أو 4، أو 5 مسامير اعتمادًا على التصميم الهيكلي) والمشبك على شكل موجة - لتثبيت الموصل. وتتمثل مزاياه في البنية البسيطة، وعدم الحاجة إلى فصل الموصل عن الأبراج غير الطرفية- أثناء استخدام الخط، مما يقلل من وصلات الخط، وتسهيل البناء، والاستفادة من التشغيل الآمن للخط.

حساب التوتر موصل

وفقًا لمبدأ عمل مشابك الشد من نوع الترباس-، تعتمد قوة الإمساك بالمشبك على ربط عدة مسامير على شكل حرف U- لضغط الموصل وتوليد شد الذيل، مع توليد قوة احتكاك أكبر في قسم القوس الأمامي للإمساك بالموصل. يعتمد حجم قوة الاحتكاك على سطح القوس على معامل الاحتكاك والزاوية التي يغطيها القوس. يوضح الشكل 3 -7 مخطط تحليل القوة لمشبك الشد من نوع الترباس وتحليل الضغط لسطح قوس المشبك.

الشكل 3-7 رسم تخطيطي لتحليل القوة لمشبك الشد من نوع الترباس ومخطط تحليل الإجهاد لسطح قوس المشبك
(أ) هدف تحليل القوة لمشبك الشد من نوع الترباس-؛ ( ب ) مخطط تحليل الإجهاد لسطح قوس المشبك

كما هو موضح في الشكل 3-7 (ب)، أخذ قطعة صغيرة dl على المشبك كجسم معزول:

dN=Tsin(dθ/2) + (T + dT)sin(dθ/2)

نظرًا لأن dθ صغير جدًا، يمكننا أن نأخذ sin(dθ/2)≈dθ/2، وإهمال الترتيب الثاني - dTsin(dθ/2)، نحصل عليهdN=Tdθ.

وأيضا منذ ذلك الحينfdN+Tcos(θ/2)=(T+dT)cos(dθ/2)، بأخذ cos(dθ/2)≈1، نحصل على fdN=dT، وبالتالي:

dN=Tdθ=dT/fأوfdθ=dT/T

تكامل الجانبين:

نحصل عليهاln(T₁/T₂)=f، والذي يعطي:

(3-1)

أين:

T₁- توتر الموصل، N

T₂- شد ذيل الأخدود، N

e- قاعدة اللوغاريتم الطبيعي، ه=2.718

f- معامل الاحتكاك المنزلق

- زاوية قوسية، rad

من المعادلة (3-1)، يمكن ملاحظة أن زيادة الزاوية يمكن أن تزيد من قوة الاحتكاك. ومع ذلك، فإن ضغط الانحناء الإضافي على الموصل يتناسب عكسيًا مع نصف قطر الانحناء R. لتجنب الضغط الإضافي المفرط على الموصل عند مخرج المشبك، يجب زيادة نصف قطر انحناء المشبك. بالنسبة لمشابك الشد العادية من نوع الترباس، هناك حد معين لزيادة زاوية القوس ونصف قطر الانحناء R؛ الزيادة المفرطة ستؤدي إلى أبعاد كبيرة الحجم ووزن زائد وعدم التطبيق العملي.

للتغلب على مشكلة "الحد المعين"، تتمثل الممارسة العامة في جعل ذيل المشبك مزودًا بأخاديد صغيرة على شكل موجة- (الموجات العميقة جدًا غير مناسبة لموصلات الألومنيوم بالفولاذ المقوى - ACSR)، واستخدام مسامير U- للضغط على الموصل داخل الأخاديد لزيادة احتكاك سطح القوس. ومع ذلك، نظرًا لأن الموصل لديه صلابة معينة (الموصلات الأكبر حجمًا لها صلابة أكبر)، فإن ثني الموصل يتطلب ضغطًا معينًا. ولذلك، فإن قوة الشد الخاصة بتركيب مسامير U-يجب أن تتغلب أولاً على صلابة الموصل. بعد ضغط الموصل على قاع الأخدود، يمكن استخدام القوة المتبقية لضغط الموصل (والأهم من ذلك، ضغط خيوط الألومنيوم). في كثير من الأحيان، بسبب عدم كفاية قوة ضغط الموصل، يحدث احتكاك سطح القوس بشكل رئيسي بين خيوط الألومنيوم والمشبك، مما يتسبب في كسر خيوط الألومنيوم وسحب النواة الفولاذية، مما يشكل ظاهرة "استخراج النواة". ولذلك، يجب أن يؤخذ في الاعتبار الإجهاد الانضغاطي لسطح القوس. وكما هو موضح في الشكل 3-7، فإن طريقة الحساب هي كما يلي:

(3-2)

(3-3)

أين:

φ- زاوية قوسية، rad

R- نصف قطر الانحناء، م

q- الضغط لكل وحدة طول، N/cm

τ- قوة الاحتكاك لكل وحدة طول، N/cm

وفقا لظروف توازن القوة،ΣTᵧ = 0، ثم:

ولذلك يمكننا حل:

بالتعويض في المعادلة (3-3)، فإن الضغط لكل وحدة طول L على سطح قوس الأخدود هو:

ف=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-4)

حساب ضغط إمساك مشبك الشد من نوع الترباس-

الغرض من حساب ضغط الترباس هو ضمان قوة احتكاك ثابتة كافية بعد تثبيت مشبك الشد.

للخيط الخشن M10 ~ M60، تشديد عزم الدورانم=0.2pd(حيث p هي قوة التحميل المسبق للمسمار، d هو القطر الاسمي للمسمار). من أجل الراحة في تحليل قوة التحميل المسبق للمسمار وضمان التحميل المسبق الموثوق به، يجب أن تصل إلى 50% ~ 70% من حد إنتاج المواد. في هذا الوقت، يمكن استنتاج قوة التحميل المسبق للمسمار على النحو التالي:

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

لتسهيل التحليل والتقدير، افترض أن قوة الإمساك لملف أخدود مشبك التوتر على الموصل تتكون من أربعة ضغوط مسمارية p₁، p₂، p₃، p₄، وثلاث قوى احتكاك قوسية صغيرة Δt₁، Δt₂، Δt₃ (كما هو موضح في الشكل 3-8)، وقوة احتكاك قوسية كبيرة ΔT.

الشكل 3-8 رسم تخطيطي لتوزيع القوة في قناة الكابل لمشبك شد من نوع الترباس

وفقًا لنظرية ميكانيكا المواد، فإن فهم ترتيب صامولي الترباس كهيكل شعاع بسيط (كما هو موضح في الشكل 3-9)،

الشكل 3-9 العارضة المدعومة ببساطة

وبافتراض أن الضغط الإجمالي لجوزتين ملولبتين هو p'، وتشوه الحزمة هو δ، وEJ هي قوة الانحناء، فإن الضغط الإجمالي للكمرة البسيطة المكونة من صامولتين ملولبتين هو:

ص'=(48EJδ)/L³ (3-6)

القوة p₁ المستخدمة لضغط الموصل هي:

p₁ = 2p - p' (3-7)

إذا كان معامل الاحتكاك بين المشبك الفولاذي وخيوط الألومنيوم هو f (بشكل عام f=0.25)، فإن قوة الاحتكاك T₂ هي:

T₂ = T₁f = 0.25T₁ (3-8)

ومن المعادلة (3-1)، تكون صيغ حساب قوة الاحتكاك لثلاثة أقواس صغيرة هي:

قوة الاحتكاك القوسي الكبير ΔT هي:

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

إجمالي قوة الإمساك T للمشبك هي:

T = T₁ + Δt₁ + Δt₂ + Δt₃ + ΔT (3-10)

يمكن حساب قوة كسر الموصل بالصيغة التالية:

(3-11)

أين:

σAB- ضغط كسر شريط الألومنيوم، N/mm²

σSB- ضغط كسر حبلا الفولاذ، N/mm²

اتحاد كرة القدم- مساحة مقطع عرضي لشريط الألومنيوم-، مم²

خ.س- مساحة مقطع عرضي للصلب-، مم²

حساب إجهاد أسلاك الألمنيوم على سطح القوس

تشمل الضغوط الواقعة على سلك الألمنيوم الموصل على سطح القوس إجهاد الضغط العرضي، وقوة الشد الطولية، وإجهاد الانحناء، محسوبة بالمعادلة (3-1). الضغط q لكل وحدة طول على سطح القوس هو:

ف=(T₁ + T₂)/[2Rtan(φ/2)] (3-12)

أين:

φ- زاوية قوسية لسطح قوسي كبير، rad

R- نصف قطر القوس الكبير، مم

إجهاد الضغط σN لكل وحدة مساحة على سلك الألومنيوم للموصل على سطح القوس، وفقًا لمبادئ الحساب الميكانيكي للخط العلوي:

σN = q/D (3-13)

أين:

D- القطر الخارجي للموصل، مم

q- الضغط لكل وحدة طول على سطح القوس، N/mm

الضغط الإضافي σ الناتج عن انحناء الموصل في الحزم هو:

σ=(3/8) × (د/د)EA=0.375(د/د)EA(3-14)

وفقًا لنظرية ميكانيكا المواد في حساب الإجهاد ثنائي الأبعاد-، فإن الضغط المجمع σ_s هو:

(3-15)

في الواقع، فإن الضغط الانضغاطي لسطح القوس σ_N له تأثير ضئيل على الإجهاد الكلي σ_s ويمكن إهماله.

مقالات ذات صلة