测试绞线破断拉力的一体式装置及其测定方法

摘要

本发明公开了一种测试绞线破断拉力的一体式装置及其测定方法，其中装置包括卧式拉力试验机，该卧式拉力试验机包括机架，该机架上具有两个正对设置的锚头，锚头具有横截面呈梯形的钳口槽，锚头均配置有集成辅具，集成辅具包括与钳口槽相适应的配合部，以及自该配合部前端端部沿其长度方向向外延伸的对正部，集成辅具内具有沿其长度方向设置并呈圆锥台状的浇注腔，该浇注腔前端敞口，且其直径最小，集成辅具顶部具有与该浇注腔贯通的浇注口，并配置有与该浇注口匹配的封盖，集成辅具的后端对应浇注腔中部的位置设有夹持组件。采用本装置进行测定时，有利于节省实验操作步骤和时间，以此提高实验效率，降低实验人员操作强度及风险等。

说明书

技术领域

本发明属于拉力测试技术领域，具体涉及一种测试绞线破断拉力的一体式装置及其测定方法。

背景技术

随着社会的进步与发展，绞线被广泛应用于各行各业中，特别是架空绞线广泛用于架空输电线电路，目前使用较多的架空绞线有钢芯铝绞线、钢绞线、铝绞线、铝包钢绞线等。随着输电线路向超高压超远程输送大跨度方向发展，对绞线的使用安全性要求越来越高，特别是绞线的破断拉力是极其重要的参考指标，这就要求必须对绞线做好破断拉力测试，得到精准的实验结果。

现有技术中，大多采用浇注法对绞线的两端夹持固定后再进行破断拉伸，这种方法可以避免直接夹持对绞线的损伤，有利于提高实验结果的准确度，目前操作过程中，主要分为浇注和夹持两个步骤，即是将打散的并清理好的绞线端部放入浇注模具中，对其进行浇注形成可夹持的端头，然后再连同一起放入特定的夹持模具中，对浇注体进行夹持，再将模具固定于拉力试验机上，通过拉力试验机进行拉伸测量破断拉力。该过程中因为浇注和夹持分为两步进行，增加了所用设备，同时还大幅增加了实验时间，降低了实验效率，不利于大批量绞线的测定，此外还增加了实验人员的操作强度，尤其是在浇注体转运过程中，增加了操作风险等。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提出了一种测试绞线破断拉力的一体式装置及其测定方法，主要解决现有技术中采用浇注法试验时，所用工具较多，试验效率低，实验人员操作强度大，操作风险高等问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种测试绞线破断拉力的一体式装置，包括卧式拉力试验机，该卧式拉力试验机包括机架，该机架上具有两个正对设置的锚头，至少其中一个锚头配置有用于驱动其靠近或远离另一锚头的驱动机构，其关键在于：所述锚头具有横截面呈梯形的钳口槽，两个所述锚头的钳口槽前端敞口并正对设置，且钳口槽的前端宽度最小；

所述锚头均配置有集成辅具，所述集成辅具包括与钳口槽相适应的配合部，以及自该配合部前端端部沿其长度方向向外延伸的对正部，所述集成辅具内具有沿其长度方向设置并呈圆锥台状的浇注腔，该浇注腔前端敞口，且其直径最小，集成辅具顶部具有与该浇注腔贯通的浇注口，并配置有与该浇注口匹配的封盖，所述集成辅具的后端对应浇注腔中部的位置设有夹持组件。

采用以上方案，做测定实验时，可以通过集成辅助在锚头上同时完成浇注及夹持，而不必采用分步进行的方式，以此提高实验效率，降低实验人员的操作强度等。

作为优选：所述锚头上对应钳口槽后端中部的位置设有预紧板，所述锚头上设有用于驱使所述预紧板沿钳口槽前后移动的液压驱动机构。采用以上方案，通过预紧板可充分保证集成辅具在钳口槽内的稳定性，同时提高实验过程中待测绞线的对中性，有利于保证实验结果的精准度。

作为优选：所述集成辅具包括相互匹配的上模和下模，所述浇注口开设于上模上，所述上模与下模之间，以及封盖与上模之间均具有相互配合的螺栓连接结构，且所述封盖底部具有构成浇注腔部分侧壁的伸入部。采用以上方案，便于绞线的固定及对中夹持等，提高操作便捷性。

作为优选：所述上模与下模之间，以及封盖与上模之间均设有相互匹配的顶出结构。采用以上方案，通过顶出结构，便于实验完成后的脱模，降低浇注液的粘接影响，操作更省力。

作为优选：所述封盖上设有与浇注腔贯通的浇注孔。采用以上方案，有利于确保形成完整且规整的浇注体，提高夹持承载能力。

作为优选：所述集成辅具后端对应浇注腔中部的位置设有安装孔，所述安装孔呈前小后大的锥状结构，并贯穿集成辅具的后端侧壁；

所述夹持组件与安装孔相适应，其包括两个正对设置的夹持座，两个所述夹持座正对的一侧均具有沉槽，所述沉槽内具有两个沿其长度方向并排设置的卡板，所述卡板上具有沿其长度方向分布的防滑凸棱，所述卡板外侧凸出沉槽的表面，且同一沉槽内两个卡板之间具有低洼部位，两个夹持座上的卡板正对紧贴时，两个由对应卡板形成的低洼部位合围形成卡紧孔。采用以上方案，通过此种结构的夹持组件可以更好的形成对待测绞线中钢芯的夹持，且能够充分保证对中性，且在实验过程中会将钢芯卡得更紧。

作为优选：所述夹持组件还包括连接板，所述夹持座后端具有锁紧螺栓，连接板两端具有与所述锁紧螺栓匹配的卡槽，所述卡槽沿连接板长度方向设置，其外端开口，所述连接板中部对应卡紧孔的位置设有过孔。采用以上方案，有利于提高夹持组件的整体稳定性，确保整体移动，以进一步提高夹紧效果。

作为优选：所述配合部顶部和底部均具有沿其长度方向对称设置的定位槽，所述定位槽远离对正部的一端敞口，并与配合部相邻侧边平行设置；

所述钳口槽底部具有用于与配合部底部的定位槽滑动配合的定位凸棱，所述钳口槽两侧具有凸台，所述凸台上具有与以可拆卸方式设置的压板，所述压板上具有与配合部顶部的定位槽滑动配合的凸出部。采用以上方案，主要通过定位凸棱和压板配合实现对集成辅助的定位和导向，有利于保证集成辅具在钳口槽内移动时的对中性，防止偏斜卡死，同时防止实验绞线偏斜。

在此基础之上，本申请还提出了一种绞线破断拉力测定方法，其关键在于，采用上述的测试绞线破断拉力的一体式装置，并按如下步骤进行：

S1，组装集成辅具，并将其放入对应的钳口槽中；

S2，将待测绞线的两端打散并清洗干净，将待测绞线打散的两端分别伸入两个浇注腔中，待测绞线端部钢丝、铝线或铝包钢线在浇注腔中呈圆锥形分布，钢芯与浇注腔的轴线重合或靠近其轴线，并利用夹持组件将钢芯夹紧；

S3，将集成辅具整体朝钳口槽前端移动至极限位置，再利用驱动机构带动对应的锚头朝远离另一锚头的方向移动，使待测绞线处于预紧状态然后停止，并确保两个集成辅具的浇注腔前端正对；

S4，通过浇注口向浇注腔中注入树脂混合液或合金液，浇注液面靠近浇注口内沿时，将封盖固定安装到上模上，再通过浇注孔向浇注腔内持续浇注，直至观察浇注液面上升至浇注孔内，室温下自然冷却至浇注液体固结；

S5，通过驱动机构驱使两个锚头朝远离方向移动，并记录待测绞线破断时对应驱动机构施加的拉力；

S6，通过对应顶出结构分别将封盖和上模分开，以及上模与下模分开并拆出，即可使浇注腔内的浇注体暴露，去除浇注体，清洗上模、下模和封盖，测定完成。

采用以上方案，借助集成辅具，避免了浇注体的转移，节省操作时间和操作步骤，有利于提高测定实验效率，降低实验人员操作强度。

作为优选：步骤S1中组装集成辅具之前，在浇注腔的侧壁上涂覆防粘材料。采用以上方案，便于快速脱模，进一步降低实验人员的操作强度，提高实验效率。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

采用本发明提供的测试绞线破断拉力的一体式装置及其测定方法，主要采用了特殊的集成辅具，节省实验操作步骤和时间，以此提高实验效率，降低实验人员操作强度及风险等，此外对中性极好，有利于提高测定结果准确度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为集成辅具与锚头配合示意图；

图3为锚头立体图；

图4为锚头俯视图；

图5为集成辅具的结构示意图；

图6为集成辅具的轴测图；

图7为集成辅具后视图；

图8为集成辅具剖视图；

图9为集成辅具的爆炸图；

图10为图9的轴测图；

图11为夹持组件组装示意图；

图12为图11的前视图；

图13为图12后视图；

图14为夹持座结构示意图；

图15为压板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参考图1至图15所示的测试绞线破断拉力的一体式装置，主要包括卧式拉力试验机1和集成辅具3，如图1所示，卧式拉力试验机1主要包括水平设置并呈框架结构的机架10，机架10上具有两个正对设置的锚头2，两个锚头2均能够沿机架10的长度方向水平滑动，且能够通过对应设置的销结构固定在机架10上，此外，至少其中一个锚头2配置有驱动机构11，通常选择驱动机构11为液压伸缩杆结构，并与对应锚头2的后侧相连，驱使其靠近水平移动，以靠近或远离另一锚头2。

本申请中锚头2与现有的大体相似，其上具有横截面呈等腰梯形的钳口槽20，两个锚头2的钳口槽20前端敞口，并正对设置，且钳口槽20的前端对应横截面等腰梯形的上底，其宽度最小，此外钳口槽20的顶部敞口，集成辅具3可从钳口槽20的上方放入其中。

参考图2、图5至图10，本申请中的集成辅具3主要包括能够与钳口槽20配合卡紧的配合部30，以及自配合部30前端端部沿其长度方向向外水平延伸的对正部31，如图所示，配合部30的前端端部宽度与钳口槽20前端宽度基本一致，其长度小于钳口槽20的长度，二者基本呈等比例设计，当配合部30前端与钳口槽20的前端齐平时，配合部30的两侧与钳口槽20的两侧平行，或者处于基本贴合的状态，前端的对正部30在测定时主要起到提高对中性能的目的。

集成辅具3内具有沿其长度方向设置的浇注腔32，浇注腔32大体呈圆锥台状，其前端敞口，同时当集成辅具3在钳口槽20内时，其轴线处于水平姿态，当两个锚头2上所放置的集成辅具3正对时，两个集成辅具3中浇注腔32的轴线重合，集成辅具3的顶部具有与浇注腔32贯通的浇注口33，同时针对该浇注口33配置有与其相适应的封盖34，集成辅具3的后端对应浇注腔32中部的位置设有夹持组件4，通过夹持组件4与浇注腔32配合，即可满足浇注形成浇注体并同步完成夹持的目的。

参考图1至图3，锚头2对应钳口槽20后端中部的位置设有预紧板21，如图所示，预紧板21位于钳口槽20内，锚头2上配置有液压驱动结构(图中未示出)，并通过动力传递结构与预紧板21相连，其能够推动预紧板21水平朝前移动，或复位至初始位置，主要用于推动集成辅具3在钳口槽20内朝前水平滑动直至卡紧的极限位置。

参考图8至图10，本实施例中集成辅具3主要包括相互匹配的上模35和下模36，相应的，浇注腔32由二者合围形成，而浇注口33则开设于上模35的顶部，与此同时，上模35与下模36之间，以及封盖34与上模35之间均通过相互匹配的螺栓连接结构相连，具体而言，上模35上具有沿浇注腔32轴线对称设置的第一螺纹通孔350，并配置有与其相适应的第一连接螺杆351，下模36上具有与第一螺纹通孔350正对设置的第一螺纹沉孔360，同理，封盖34上具有第二螺纹通孔342，并配置有与其匹配的第二连接螺杆343，上模35上具有第二螺纹沉孔352。

此外，本实施例中为提高封盖34安装可靠性，上模35顶部具有与封盖34相适应的沉台353，当封盖34固定到上模35上时，封盖34下表面与沉台353紧贴，形成嵌合式结构。

在此基础之上，本实施例中上模35与下模36之间，以及封盖34与上模35之间均设有相互匹配的顶出结构，具体而言，上模35上具有沿浇注腔32轴线对称设置第三螺纹通孔，并配置有第一螺纹顶杆354，下模36上具有与第三螺纹通孔正对设置的第一盲孔361，其中第三螺纹通孔与第一螺纹通孔350基本间隔分布，且第一螺纹顶杆354的长度大于上模35厚度和第一盲孔361的深度之和，同理，封盖34上设有第四螺纹通孔，并配置有第二螺纹顶杆344，沉台353上具有与第四螺纹通孔正对设置的第二盲孔355。

本实施例中为充分保证浇注形成浇注体的形状规整，故封盖34具有横截面与浇注口33相适应的伸入部340，伸入部340能够通过浇注口33伸入其中，与此同时，其伸入端端部呈与浇注腔32锥度和弧度相适应的弧状结构，即构成浇注腔32对应浇注口33部位的侧壁，为此，在封盖34上还设有与浇注腔32贯通的浇注孔341，即浇注孔341从封盖34的外表面贯穿至伸入部340的端面，通过浇注孔341同样能够向浇注腔32中浇注液体。

参考图5、图7至图14，集成辅具3的后端对应浇注腔32中部的位置设有安装孔37，如图所示，安装孔37为前小后大的锥状结构，其横截面同样呈等腰梯形状，并贯穿集成辅具3的后端侧壁，结合上模35和下模36结构，其同样由二者合围而成，即上模35和下模36后端侧壁上具有一半合围形成安装孔37的缺口。

相应的，夹持组件4使用时整体形状与安装孔37相适应，就本实施例而言，其主要包括两个大体呈直角三角形状的夹持座40，夹持座40上对应长直角边的一侧具有沉槽400，沉槽400配置有两个卡板41，两个卡板41能够并排嵌入沉槽400中，并沿沉槽夹持座40的长度的方向布置，卡板41的截面为近似等腰三角形或弧形，当两个卡板41嵌入沉槽400内时，两个卡板41之间具有低洼部位，当两个夹持座40以长直角边为参考，正对放入安装孔37时，正对的卡板41相互贴合，且两两卡板41所形成的两个低洼部位则合围形成卡紧孔42，卡紧孔42基本呈闭合环状，主要用于夹持待测绞线的钢芯，为此，卡板41的外表面上具有沿其长度方向均匀分布的防滑凸棱410，防滑凸棱410同样沿卡板宽度方向布置，大体呈弧状结构，用以增加卡板41与钢芯之间的摩擦力。

参考图11和图13，夹持组件4还包括连接板43，如图所示，夹持座40的后端具有与其螺纹连接的锁紧螺栓401，连接板43大体呈矩形板状结构，其左右两端具有与锁紧螺栓401相适应的卡槽430，如图所示，卡槽430的宽度与锁紧螺栓401的螺杆部相适应，但小于锁紧螺栓401的端部直径，通过锁紧螺栓401的端头可将连接板43压紧到夹持座40的后端，用以防止使用时两个夹持座40的后端分开，导致对钢芯夹持长度减少或受力不均容易断开等问题，连接板43对应卡紧孔42的位置具有过孔431。

参考图3、图4、图7和图9，本申请中配合部30的顶部和底部均具有沿其长度方向对称设置的定位槽38，如图所示，即上模35的顶部和下模36的底部分别设有两个定位槽38，两个定位槽38沿浇注腔32的长度方向对称设置，且定位槽38远离对正部31的一端敞口，同时还与配合部30外侧棱边平行设置。

相应的，钳口槽20的底部具有用于与配合部30底部定位槽38滑动配合的定位凸棱22，同时如图所示，锚头2配置有压板23，压板23的截面大体呈“L”型，其上具有至少两个固定螺孔231，其一侧具有与配合部30顶部的定位槽38滑动配合的凸出部230，钳口槽20的两侧具有凸台24，当集成辅具3放入钳口槽38中后，其上表面与凸台24的上表面齐平，压板23能够通过螺栓或销钉固定到凸台24上，同时其靠近钳口槽38的一侧具有与顶部定位槽38滑动配合的凸出部230。

本实施例中考虑到集成辅具3使用时整体搬移的便捷性，故在上模35的前后两端均固设有提手39。

在此基础之上，本申请还提出了一种绞线破断拉力的测定方法，主要包括如下步骤：

第一步，组装两个集成辅具3，并分别放入两个锚头2的钳口槽20中。

第二步，将待测绞线的两端打散呈圆锥形，在打散的根部进行捆扎，并将打散的钢芯、铝线或铝包钢线清洗干净，将待测绞线打散的两端分别伸入两个浇注腔32中，待测绞线端部钢线、铝线或铝包钢线在浇注腔32中呈圆锥形分布，钢芯与浇注腔32的轴线重合或靠近其轴线，并利用夹持组件4将钢芯夹紧。

第三步，将集成辅具3整体朝钳口槽20前端移动至极限位置，再利用驱动机构带动对应的锚头2朝远离另一锚头2的方向移动，使待测绞线处于预紧状态然后停止，并确保两个集成辅具3的浇注腔32前端正对。

第四步，通过浇注口33向浇注腔32中注入树脂混合液或低熔点的合金液，浇注液面靠近浇注口33内沿时，将封盖34固定安装到上模35上，再通过浇注孔341向浇注腔32内持续浇注，直至观察浇注液面上升至浇注孔341内，室温下自然冷却至浇注液体固结，浇注之前根据待测绞线大小需对浇注腔32的前端进行密封，并确保后端的夹持组件4与安装孔37之间处于卡紧状态，以同时对安装孔37起到密封作用。

第五步，通过驱动机构驱使两个锚头2朝远离方向移动，并记录待测绞线破断时对应驱动机构施加的拉力。

第六步、通过对应顶出结构分别将封盖34和上模35分开，以及上模35与下模36分开并拆出，即可使浇注腔32内的浇注体暴露，去除浇注体，清洗上模35、下模36和封盖34，测定完成，具体而言，即在松开第二连接螺杆343之后，通过旋进第二螺纹顶杆344的方式，即可使封盖34朝远离上模35的方向移动，从而使伸入部340与浇注体分离，同理将第一连接螺杆351松开之后，通过旋进第一螺纹顶杆354的方式，即可将上模35朝远离下模36的方向移动，同时与内部浇注体分离，最终浇注体只有一半的周向侧壁与下模36粘接，可以相对更轻松的将二者分离，以便快速完成集成辅具3的清洗。

采用上述方法时，第二步中将打散的待测绞线5端部通过浇注腔32前端敞口处伸入其中，并将钢芯50伸入卡紧孔42中，手动朝前推动夹紧组件4，使之将钢芯50夹紧，操作过程中可能存在一定难度。

故在第一步中，也可先仅将下模36放至钳口槽20中，并将夹紧组件4组装完成放到下模36后端所合围形成安装孔37的缺口内，紧接着进行第二步，将打散的待测绞线5直接从上方放入其中，可以很轻松的将钢芯50穿过入卡紧孔42中，同样手动推动夹紧组件4，使其朝前移动移动距离，受限于安装孔37的造型，从而将钢芯50夹紧，同时能够确保打散的铝线、钢线或铝包钢线51能够基本处于圆锥状状态，然后再将上模35通过螺钉连接结构固定到下模36上，再进行第三步操作。

另一方面不管第一步是采用何种操作方式，本实施例中均优选在浇注腔32的侧壁上涂覆防粘材料，防粘材料根据浇注液体类型进行选择，如浇注的为树脂混合液使，防粘材料则可选择亲油性物质，如植物油等，以降低形成浇注体与上下模之间的粘接力度。

第四步中通过封盖34实现两次浇注，以达到形成规整浇注体的目的，有利于提高夹持拉紧受力均匀性，防止浇注体破损，且如果浇注液体为合金液时，第二步中在打散的绞线端部应浸蘸合适的溶剂，以降低温度对材质损坏，导致影响测定结果。

此外，具体操作时第五步中，最好采用一端固定，另一端拉动滑移的方式进行加载，即固定其中一个锚头2，另一个锚头2反向滑移的方式，同时在测定过程中应平稳加载，当施加的拉力值小于或等于待测绞线设计最小破断拉力的80％时，加载可以相对较快的速度进行，而当施加超过80％时，则以加载增加的速率应不超过设计最小破断拉力的0.5％，以防止冲击力影响测定结果。

以上仅是本发明优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，做出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本发明的保护范围之内。