卡扣式绝缘护套挤出成形工艺研究及模具优化设计

发布时间：2020-08-06 11:17

【摘要】：随着国家电力系统迅速发展,很多简易架空裸线由于缺乏绝缘防护措施,在恶劣的环境下会出现放电、闪络、重复跳闸等事故,造成严重的影响。为解决输电线路的运行安全问题,电力部门采用绝缘胶带缠绕包裹的方式对裸露的电线进行绝缘保护,但胶带的绝缘性能不佳,而且安装不便,需手工作业,费工费时;还有用硅橡胶材料制成护套进行电线绝缘保护,但生产成本较高,机械性能较差,长时间使用容易脱落。近几年,电力部门采用新研发的性能优良的聚烯烃卡扣式绝缘护套对架空裸线进行绝缘保护,此类绝缘护套是新兴产品,在挤出生产上缺乏理论研究和技术指导,需要完善挤出成型工艺和优化挤出模具,提高护套的生产质量和性能。因此本文以卡扣式绝缘护套为研究对象,通过研究护套的结构特点、材料性能和挤出模具来分析挤出成型工艺,并利用数值模拟和试验技术对模具的结构进行改进和优化。首先研究卡扣式绝缘护套的结构形状和尺寸参数,使护套能简便牢固的扣合在裸线上,然后对绝缘护套选用的聚烯烃材料进行分析,选择合适的材料配比,提高护套的耐候性,接着分析绝缘护套的挤出成型工艺,找到合适的挤出加工设备和工艺方案,再设计绝缘护套的挤出模具,主要是挤出模头的设计,对整个挤出模具进行强度校核。利用Fluent软件模拟塑料熔体在挤出模头流道内的流动过程,以模头流道出口位置处熔体的流速均匀为标准,对熔体在流道内的速度分布和压力分布进行分析,改变扇形区域流道的结构,增设阻尼块,使熔体在流道内流速均匀,优化挤出模具。最后通过实验对绝缘护套进行试生产,以模拟优化的模具结构生产绝缘护套,检测护套的电气性能和物理性能,分析实验出现的误差和缺陷,找到解决问题的措施和方法。本文通过对聚烯烃卡扣式绝缘护套的挤出成型工艺和模具结构的研究,提高绝缘护套的生产质量和使用性能,为同类产品的开发和研究提供理论参考。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TG376;TG375.41;TM21
【图文】：

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化特性、更好的机械强度及更好的柔韧性，可以增加护套的绝缘厚度，而且能充分的卷绕，使其应用更高的电压等级；针对不同粗细的电线进行形状优化和尺寸设计，能增加架空线路的绝缘裕度；产品具有电气性能优良和稳定，抗恶劣环境等优点，减少事故发生率，提高线路的运行安全，对架空裸线进行有效的绝缘保护，需求量很大，社会效益显著。1.5.2 研究内容主要研究聚烯烃卡扣式绝缘护套的挤出成型工艺和挤出模具结构，通过数值模拟技术和实验测试方法进行优化。卡扣式绝缘护套属于塑料异型材，通过挤出加工形成连续的带材产品，带材一侧有窝状止退结构，另一侧有插入刺棱结构，应用时将带材围绕钢芯铝绞线扣合在一起，刺棱插入到窝腔内，形成稳定闭合的管状结构，可以方便的对各种裸线圆导体进行绝缘保护。卡扣式绝缘护套的实物图如图 1.1 所示。

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b）图 2.1 卡扣式绝缘护套a）卡扣式绝缘护套截面图 b）卡扣式绝缘护套三维图卡扣式绝缘护套选用材料分析卡扣式绝缘护套应用于架空裸线上，需要有较好的耐化学腐蚀、耐候性、抗射和绝缘性，因此绝缘护套的材料选择是电线防护件开发的关键技术，在实材料的选择决定产品的质量和性能。研究用于挤出带材的专用耐气候的母料配方，要考虑工艺的可实现性、产品硬度是否满足卷绕以及卡装牢固的要求，同时包括电气性能高的要求。测定能指标，相应的挤出工艺的流变学加工参数等，制造绝缘护套的材料可采用、聚乙烯（PE）塑料、硅橡胶等，但考虑到绝缘性能、老化性能、加工工艺本及机械强度等因素，决定采用 PE/EVA/PVDMS（聚乙烯/聚乙烯醋酸乙胶）多相聚合物共混材料。这样护套在恶劣环境下弯曲性能好，而且有较好的阻燃性，较强的防湿、防

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工艺大类工艺步骤主要设备主要工艺参数备注挤出造粒配料电子称按配方称量要分装密炼密炼机转速 40～60 转/分钟，有预热加热造粒造粒机口模 2～3mm，口温 145℃ 单螺杆切粒水环刀刀转速：50～60 转/分钟冷却水分选振动筛回旋频率 60～90 次/分钟有回收风干离心机转速 3000/分钟有间隔烘干烘干机温度 50℃左右，2 小时循环送料塔装袋装袋机 25KG/袋，贴标识含计量.3.3 挤出成型设备的选择卡扣式绝缘护套挤出成型的设备主要有单螺杆挤出机、挤出模头、冷却定型装引装置和切割装置组成，如图 2.4 所示[50]。

【参考文献】