钢芯铝绞线线股间微动磨损行为研究

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Fretting W ear Behavior of Aluminum Cable Steel ReinforcedZhao Xinze Wang Qifeng Zhou Quan Zhao Meiyun Zhang Shaoqing(Colege of Mechanical and Material Engineering，China Three Gorges University，Yichang Hubei 443002，China)Abstract：Fretting wear behavior among aluminum strands of aluminum cable steel reinforced under diferent conditionswere reviewed on a self-made double stranded freting wear test rig.Size and morphology of wear seal"on contact wear areaof conductor were analyzed by using scanning electron microscopy(SEM).The results show that the fretting regime ofconductor wen/"surface changes from partial slip regime to gross slip regime when the angle between aluminum strands isincreased from 28.2。to 34.88。.With the increasing of wire tension，fretting amplitude an d cycles，the area of wear searis rapidly growing and plastic deformation of material is obvious.When fretting cycles is 10 times，adhesive wear is pre-dominant on the edge of contact region。

Keywords：aluminum cable steel reinforced；morphology；wear mechanism架空输电导线作为电力系统的血脉 ，在承载安全输送电能的过程中起着极为重要的作用。钢芯铝绞线是 目前架空输电线路中最常用的导线之-，由于导线是暴露在野外环境中，受风载荷的影响，导致导线与线夹、导线线股间出现磨损。这种磨损对导线表面状况和导电性能必然存在影响，随之带来导线电晕的增强、导线断股的概率增加、线路损耗增多，甚至会导致导线断裂情况发生 。由于导线线股 间的磨损具有很大的隐蔽性，难以实施有效的检测 ，因此，研究导线线股问的磨损特性，对深入研究导线的磨损特性具有重要指导意义。

基金项 目：国家 自然科学基金项目 (51075235)；宜昌市科技攻关计划项 目 (A2010-302-03)。

收稿 日期 ：2012-09-07作者简介 ：赵新泽 (1964- )，男 ，教授 ，博士生导师，主要从事摩擦学原理与应用 、机械设备状态检测与故障诊断技术等方面的研究 .E-mail：xzzhao###ctgu.edu.EB。

近年来有关导线的微动磨损研究取得了很大进展。Zhou等 。 利用单根导线微动疲劳试验装置对单根铝线的微动损伤进行了试验研究，认为由微动引起的塑性变形和磨损以及裂纹萌生是电缆疲劳失效的主要原因。李波等人 将试验后的导线在扫描电镜下观察 ，根据微动磨痕形貌的分布规律将导线的微动区域划分为微动黏着区、微动滑移区以及微动混合区。

本文作者曾通过微振动模拟磨损试验，研究了钢芯铝绞线在干燥和酸性接触条件下的微动磨损行为，但并未考虑线股张拉力、夹角等因素的综合作用对导线磨损行为的影响 。本文将在考虑线股夹角、张拉力、微动振幅以及振动周次等因素下，探究导线的微动磨损行为。

1 实验部分1.1 实验装置实验选用 的钢芯铝绞线 (ACSR)型号为 LGJ-150/25，该导线-共四层，外两层为铝线 ，中间两层2013年第3期 赵新泽等：钢芯铝绞线线股间微动磨损行为研究为钢芯线 ，由26根 LY9型铝绞线和 7根 A级强度镀锌钢绞线分层同轴绞制而成。把导线中邻层铝线股间的微小错动简化成 2根铝线之间成-定夹角相互对摩的形式，并根据该模型研制了双股绞线微动磨损试验机，如图 1所示。其原理是 由电机直接带动偏心轮，偏心轮通过连杆推动滑块往复运动，滑块再带动两线股接触区以微小振幅往复振动。线股两端张力由螺纹加载，通过夹具上的应变片进行测定 ，法向载荷由弹簧加载机构进行施加。偏心轮可以进行更换，以模拟不同幅值下线股间的微动磨损。

1.电机 2.偏心轮 3.连杆 4.滑块 5.滑槽 6.应变片 7.螺纹加载装置8.弹簧加载装置 9.线股- 10.支架 l1.线股二图1 双股绞线微动磨损试验机Fig 1 Double sanded freting wear test rig1.2 试 验方案考虑线股夹角、微动振幅、张拉力以及振动周次对线股微动行为的影响，制定 了如表 1所示 的试验方案。

线股夹角西，(。)(a)磨痕尺寸随线股间夹角的变化曲线 (F10%UTS，n10 ，A2mm)表 1 钢芯铝绞线微动磨损试验方案及微动过程中线股两端张力变化情况Table 1 Program of freting wear test about ACSR and thestate of strand tension in wear process注 ：UTS为单股铝线的计算拉断力。

利用数字式应变数据采集仪 (WS-381 1)对试验过程中线股所受拉力进行实时检测并记录。试验后将线股-截取1段长50 mm (磨痕包括在内)，再用丙酮溶液对其表面进行清洗，利用 XL30TMP型扫描 电子显微镜对磨痕进行尺寸测量和微观形弥析。

2 结果与讨论2.1 磨痕尺寸由于线股的微动磨痕类似于-个椭圆，因此，按照椭圆的几何参数进行测量，得到不同条件下的椭圆长半轴 、短半轴和椭圆面积的值，如图 2所示。

振 A/mm(b)磨痕尺寸随微动振幅的变化曲线 (F10%UTS， 28.2。，n10 )(张拉力.rUTS)，% 振动周次n(c)磨痕尺寸随线股张拉力的变化曲线 (b28.2。，n10。，A2mm) (d)磨痕尺寸随振动周次的变化曲线 (F10%UTS，西28·2。，AI.5mm)图2 试样磨痕尺寸在不同参数条件下的变化曲线Fig 2 The curves of wear scar sizes of the samples under diferent conditions目Ⅲ/ 陋O 6 2 8 4 0 6 2 8 4 4 3 3 2 2 2 l 1 0 02013年第3期 刘彦奎等：计人温度场的预负荷空心圆柱滚子轴承性能研究 47变化规律与没有施加温度场时类似，都是随着过盈量和空心度的增加而先变畜变大；预负荷空心圆柱滚子轴承的最大等效应力对温度场不敏感，只有当空心度较大时，施加温度丑轴承的最大等效应力才会有较大幅度的增加；预负荷空心圆柱滚子轴承的最大接触应力对温度诚敏感，施加温度丑的最大接触应力都大于没有施加温度场时的最大接触应力 ，且变化幅度较大。

(2)在过盈量和空心度-定，不同温度情况下，预负荷轴承的刚度随着载荷的增大而有所变化，但是总体变化幅度都不大。

(3)在相同温度和过盈量的情况下，预负荷轴承的刚度随着空心度的增加而急剧降低，但在不同空心度时，预负荷轴承的刚度随着载荷比例的增加变化幅度不大。

(4)在温度和空心度-定时，随着过盈量 的增加，预负荷轴承的刚度逐渐变大，但是当过盈量增加到-定程度时 ，过盈量的变化对刚度的影响就变得很小；在过盈量较小时 ，刚度随着载荷的增加会发生较大幅度的变化，而在过盈量较大时，随着载荷 的增加 ，轴承的刚度变化幅度很校