摘要：介紹近年來(lái)我國(guó)鋼筋連接技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，針對(duì)不同的工程。不同的連接技術(shù)展開(kāi)分析、討論；列舉了目前施工工藝中常用的幾種粗直徑鋼筋連接方法，并從施工條件、材料損耗、施工速度、成本節(jié)約等幾方面作出對(duì)比，總結(jié)出滾軋直螺紋接頭在大面積建筑工程中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：粗直徑鋼筋；連接；施工質(zhì)量

一、工程概況

本工程為一高層商住樓，總建筑面積78126m2，設(shè)有一層地下室，層高5米；首層、二層作為商場(chǎng)，層高4．8米，第三層為停車場(chǎng)，層高5．3米：四～三十一層為住宅，分為四座塔樓，標(biāo)準(zhǔn)層高3．0米。因本項(xiàng)目住宅的檔次較高，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)采用了暗柱的方式，而且工期緊，因此施工中鋼筋工程的主要特點(diǎn)是：規(guī)模大，鋼筋連接數(shù)量多，為了配合工期的要求，要求鋼筋連接技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)快速施工的效果，能夠滿足全天候施工要求，由于采用暗柱的設(shè)計(jì)方式，柱截面小，配筋密集且大量采用粗直徑鋼筋(最大鋼筋直徑28mm)，要求粗直徑鋼筋連接技術(shù)能夠減少混凝土澆筑時(shí)的施工難度；要求粗直徑鋼筋連接技術(shù)能夠節(jié)約鋼材、降低工程成本。為此，采用了粗直徑鋼筋機(jī)械連接技術(shù)。鋼筋機(jī)械連接施工具有操作簡(jiǎn)單、施工速度陜、質(zhì)量穩(wěn)定、接頭強(qiáng)度高、增加與混凝土問(wèn)握裹力等優(yōu)點(diǎn)，不受鋼筋的可焊性、化學(xué)成分及氣候影響。針對(duì)工程的工期要求和設(shè)計(jì)特點(diǎn)，在工程的施工中對(duì)直徑18mm以上豎向鋼筋的連接采用了等強(qiáng)錐螺紋套筒連接技術(shù)。

錐螺紋套筒連接技術(shù)是近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種新的粗直徑鋼筋連接方式，對(duì)于地下室底板、獨(dú)立柱和暗柱等關(guān)鍵受力結(jié)構(gòu)部位，粗直徑鋼筋連接全部采用了錐螺紋套筒連接技術(shù)，共有使用錐螺紋接頭87292個(gè)，其中28mm(10786個(gè))：25mm(22420個(gè))，22mm(17760個(gè))，20mm(14963個(gè))，18mm(16350個(gè))。

二、鋼筋鐓粗直螺紋連接接頭施工工藝

在多級(jí)剪切沖壓連接中,是通過(guò)對(duì)被連接材料的剪切以及隨后的鍛壓來(lái)實(shí)現(xiàn)被連接部件的連接。以下的工作過(guò)程涉及一個(gè)可驅(qū)動(dòng)的剪切凹模和一個(gè)可驅(qū)動(dòng)的鍛壓凸模,同樣剪切凸模也可能是可驅(qū)動(dòng)的。起決定性作用的是工裝之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。步驟1:在兩級(jí)剪切沖壓連接中,首先被連接的部件放置到剪切凸模和托架上,然后上部的工裝組件即剪切凹模向下運(yùn)動(dòng)到被連接部件上,借助于托架的彈力,被連接的部件在剪切凹模和托架之間被固定壓緊。步驟2:剪切凹模壓向剪切凸模側(cè),一通過(guò)對(duì)被連接部件的沖壓和剪切,局部區(qū)域里的被連接部件材料產(chǎn)生位移并被剪切,這時(shí)被連接材料的原始厚度沒(méi)有變化。在這種方法中,兩個(gè)被連接部件都被剪切,被剪切的部分局部保持了和原始工件的連接。步驟3:在繼續(xù)的加工過(guò)程中,通過(guò)凸模鍛壓,被連接板的厚度減小。至此剪切凹模必須返回,在鍛壓凸模和剪切凸模之間被鍛壓的材料繼續(xù)被鍛壓和變寬。鍛壓過(guò)程是通過(guò)鍛壓凸模進(jìn)行的。通過(guò)連接區(qū)域材料展寬形成了一個(gè)力和形狀封閉的連接接頭。步驟4:當(dāng)達(dá)到了所設(shè)定的壓力(對(duì)由壓力控制的設(shè)備)或行程(對(duì)由行程控制的設(shè)備)之后,工裝組件退回原位。這樣就生產(chǎn)出一個(gè)多級(jí)剪切沖壓連接接頭,并且不需要后續(xù)加工工序。

可能連接的材料

在凸模、凹模側(cè)的連接材料應(yīng)是不用加熱就可塑性變形的材料。實(shí)際中常使用的材料是鋼、不銹鋼、鋁和其他有色金屬,這些材料往往都有不同的涂層。多級(jí)沖壓連接也常用于高強(qiáng)度材料的連接。這種加工方法不僅可進(jìn)行同種材料連接,也可進(jìn)行不同材料的連接。當(dāng)不同的材料連接時(shí),理想的材料組合方法是較硬材料位于凸模側(cè),較軟的材料位于凹模側(cè)。當(dāng)不同厚度的材料連接時(shí),理想的材料排列方法是較厚的材料位于凸模側(cè),而較薄的材料位于凹模側(cè),即硬材料位于軟材料之上,厚材料位于薄材料之上。

工作系統(tǒng)的選擇

凸模、凹模、固緊件以及有關(guān)被連接材料及其表面的涂層、涂層的狀態(tài)對(duì)連接接頭的形成和負(fù)荷下的接頭性能起著決定性的影響。對(duì)于設(shè)備壓力和行程的正確設(shè)定和調(diào)整以及凸、凹模幾何形狀的優(yōu)化都對(duì)連接接頭的強(qiáng)度性能的提高起著重要作用。涉及到一些特殊的應(yīng)用實(shí)例,制造商的建議是很有參考價(jià)值的。沖壓連接中參數(shù)的確定,也就是說(shuō)凸、凹模和固緊件的選擇主要取決于以下因素:單個(gè)的或總的板材厚度。材料的安放位置的組合。材料表面涂層和表面狀態(tài)。負(fù)荷的大小和方向。對(duì)密封性和防銹性能的要求。對(duì)連接區(qū)域的外觀要求。

多級(jí)沖壓連接形式

【摘要】鋼筋等強(qiáng)度剝肋滾壓直螺紋連接技術(shù)應(yīng)用于焦化工程的煤塔、熄焦塔、配煤槽、篩焦樓、粉碎機(jī)樓等高大建、構(gòu)筑物的大直徑鋼筋連接中。解決了大直徑及較長(zhǎng)鋼筋連接的技術(shù)難題。取得一定經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

【關(guān)鍵詞】鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接

中國(guó)十三冶同力公司在承建靈石中煤九鑫200萬(wàn)噸/年焦化工程施工中,在煤塔、熄焦塔、配煤槽、篩焦樓、粉碎機(jī)樓等高大建、構(gòu)筑物的大直徑鋼筋連接技術(shù)上，采用國(guó)內(nèi)較先進(jìn)的鋼筋剝肋滾壓直螺紋連接工藝。解決了大直徑及較長(zhǎng)鋼筋連接的技術(shù)難題。為中國(guó)十三冶應(yīng)用新機(jī)械、新工藝、新材料、新工法,在鋼筋連接技術(shù)方面又創(chuàng)出了一條新途徑。

大直徑螺紋鋼筋（Φ25、Φ28、Φ32、Φ36）在連接技術(shù)上，原始做法是；搭接綁扎、手工電弧焊、閃光對(duì)焊、電渣壓力焊等。近年來(lái),閃光對(duì)焊、電渣壓力焊成為主要鋼筋連接手段；而閃光對(duì)焊只能在地面上作業(yè)。但也存在一些其他條件的影響，既對(duì)焊機(jī)焊接受到工地電源容量（100KVA）的影響和工人操作技能的影響，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不容易控制。另外，手工焊和電渣壓力焊在高大建筑工程中的垂直鋼筋的立焊連接中，需要很長(zhǎng)的電纜和很強(qiáng)的工作電流才能保證焊接質(zhì)量。而且焊接速度受工作條件及電源條件的影響也很大。而鋼筋剝肋滾壓機(jī)的設(shè)備功率僅為3－4KW，節(jié)約能源，操作簡(jiǎn)單。施工現(xiàn)場(chǎng)的施工條件容易達(dá)到。

根據(jù)國(guó)家驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定要求，對(duì)鋼筋接頭焊接質(zhì)量的抽查數(shù)量較多；增加了焊接接頭，鋼筋浪費(fèi)較大。國(guó)家驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定：鋼筋閃光對(duì)焊和電渣壓力焊的接頭質(zhì)量檢查數(shù)量，應(yīng)以300個(gè)同級(jí)別鋼筋接頭作為一批。閃光對(duì)焊接頭作力學(xué)性能試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)從每批接頭中隨機(jī)切取6個(gè)試件，其中3個(gè)做拉伸試驗(yàn)，3個(gè)做彎曲試驗(yàn)。而在直螺紋連接接頭的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)批驗(yàn)收。同一施工條件下采用同一批材料的同等級(jí)、同型式、同規(guī)格接頭，以500個(gè)為一個(gè)驗(yàn)收批進(jìn)行檢驗(yàn)與驗(yàn)收。對(duì)接頭的每一驗(yàn)收批，必須在工程中隨機(jī)截取3個(gè)接頭試件作為抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。不做彎曲試驗(yàn)。

以上問(wèn)題,我們采用鋼筋剝肋滾壓螺紋加套管的連接工藝是最佳選擇。在地面上預(yù)先加工滾壓鋼筋螺扣，在高空人工安裝水平或垂直立筋；即減少了空中作業(yè)難度又加快了安裝速度，而且安全可靠，質(zhì)量保證，減少浪費(fèi)。

摘要：簡(jiǎn)述了供暖管網(wǎng)正確選用連接方式的必要性，并介紹用戶系統(tǒng)與室外熱網(wǎng)的連接方式以及連接方式的選用原則。

關(guān)鍵詞：供暖管網(wǎng)；連接方式；選用

一、正確選用連接方式的必要性

目前，我國(guó)采用的集中供熱系統(tǒng)按供熱系統(tǒng)的熱源不同，可分為熱電廠供熱系統(tǒng)、區(qū)域鍋爐房供熱系統(tǒng)、利用工業(yè)余熱的供熱系統(tǒng)等。采用比較多的是區(qū)域鍋爐房供熱系統(tǒng)。

但是在大型集中供暖或區(qū)域性熱力管網(wǎng)中，由于用戶多種多樣，若以某一既定熱媒參數(shù)下運(yùn)行的熱網(wǎng)，顯然不可能直接或自動(dòng)地保證所有用戶的室內(nèi)供暖系統(tǒng)都達(dá)到各自的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)實(shí)際情況就需要在局部系統(tǒng)熱媒入口處對(duì)其參數(shù)進(jìn)行改變和調(diào)節(jié)，正確合理地選用連接方式，是方案進(jìn)行是否合理，能否取得經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的重要因素。

二、用戶系統(tǒng)與室外熱網(wǎng)的連接方式

一、優(yōu)化設(shè)計(jì)

1目標(biāo)函數(shù)工況分析可知，欲保證閥門在中法蘭螺紋連接處的密封可靠性，必須同時(shí)確保閥體耐壓強(qiáng)度σp和螺紋連接強(qiáng)度σsr，即：σp=σsr<[σs]（10）上式中，符號(hào)[σs]表示材料的許用屈服強(qiáng)度。2參數(shù)優(yōu)化根據(jù)第四強(qiáng)度理論，推導(dǎo)螺紋連接處的抗拉應(yīng)力為：σsr=0.554(d2-d''''2)pDzh2（11）式中，d''''為閥桿直徑，（mm）；d為閥體內(nèi)徑，（mm）；p為閥門的設(shè)計(jì)壓力，（MPa）。殼體受內(nèi)壓時(shí)的拉應(yīng)力為：σp=(d2-d''''2)p(D-2h)2-d2（閥體）（12a）σp=(D2-d''''2)pD''''2-(D+2h)2（閥蓋）（12b）式中，D''''為閥蓋外徑，（mm）。閥體、閥蓋連接螺紋的螺距選擇和壁厚設(shè)計(jì)必須同時(shí)滿足式（11）和（12）。計(jì)算時(shí)先以式（12）確定最大允許壁厚（D-d）/2，然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果依據(jù)式（10）、（11）、（12）選擇最優(yōu)螺距P，最后將計(jì)算結(jié)果代入上述各式校核，確保各參數(shù)均滿足強(qiáng)度要求。此外，考慮到螺紋連接受力的不均勻性，螺紋的旋合長(zhǎng)度一般為（5~10）P。

二、計(jì)算實(shí)例

熱采井口閘閥ZFK81-250/65的額定壓力為25MPa，閥體和閥蓋材料均為ZG310-570，其屈服極限為σs=310MPa。若取安全系數(shù)S=1.5，則材料的許用屈服強(qiáng)度[σs]=206.7MPa。設(shè)計(jì)壓力取p=50MPa。已知閥體螺紋大徑D=125mm，閥桿直徑d''''=28mm。初取螺距P=3mm，將上述數(shù)據(jù)帶入式（12a），得閥體內(nèi)徑D=109.4mm。將此計(jì)算結(jié)果帶入式（10）計(jì)算所得螺距P=4.26，這與初選螺距相差太多，不合要求。重選螺距P=4.2333（即每英寸6牙），得閥體內(nèi)徑d=108.1mm（取108mm），閥蓋外徑D''''=1453mm（取144mm），螺紋旋合長(zhǎng)度為8P=34mm，此時(shí)的計(jì)算螺距為P=4.27，與初選螺距比較接近，即此數(shù)據(jù)符合等強(qiáng)度要求，且滿足了螺紋、殼體同強(qiáng)度要求。這比經(jīng)驗(yàn)法（按經(jīng)驗(yàn)法設(shè)計(jì)的相關(guān)參數(shù)：閥體內(nèi)徑d=96，閥蓋外徑D=146，螺距P=4）更具理論依據(jù)，計(jì)算結(jié)果也更可靠、更符合設(shè)計(jì)要求。應(yīng)用表明，優(yōu)化了的閥門使用性能可靠，未發(fā)現(xiàn)在中法蘭處發(fā)生泄漏等異?，F(xiàn)象。

三、結(jié)語(yǔ)

1）對(duì)螺紋的牙型和受力分析發(fā)現(xiàn)，相同螺距情況下，55°螺紋比60°三角螺紋具有更高的工作高度，更大的牙底，不僅螺紋面的利用率高，其螺紋抗剪、抗擠和抗彎強(qiáng)度也較高。2）從連接強(qiáng)度方面考慮，牙型角為55°的螺紋比60°的三角螺紋更適宜用于緊固連接。3）利用等強(qiáng)度理論，對(duì)井口閘閥中法蘭處的連接螺紋和閥門殼體壁厚進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)果表明，該設(shè)計(jì)方法更能滿足設(shè)計(jì)要求，且有利于節(jié)省成本，可靠性更高。4）該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法需反復(fù)試算，計(jì)算繁瑣，宜采用計(jì)算機(jī)編程方法計(jì)算。

1工程概況及特點(diǎn)

1.1工程概況

寧車沽防潮閘位于天津市塘沽區(qū)寧車沽村西潮白河與永定新河交匯處，是潮白、北運(yùn)河水系的主要控制工程之一，集防洪、擋潮、排澇和蓄淡于一體，對(duì)確保海河流域北系的防洪安全具有重要作用。工程建于1971年。

寧車沽防潮閘設(shè)計(jì)流量為3060m3/s，為II等工程，主體建筑物的級(jí)別為2級(jí)。地震設(shè)防烈度為8度。

由于防潮閘長(zhǎng)期在海水及鹽霧環(huán)境下運(yùn)行和受唐山地震破壞影響，該閘存在諸多安全隱患，2000年12月對(duì)寧車沽防潮閘進(jìn)行了安全鑒定，評(píng)定該水閘安全類別為三類，需進(jìn)行除險(xiǎn)加固，對(duì)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行拆除重建。

除險(xiǎn)加固后，全閘共22孔，其中中部20孔過(guò)流，兩邊孔用混凝土墻封堵。每孔凈寬8m，中墩厚1.1m，閘室總寬199.1m，順?biāo)鞣较蚩傞L(zhǎng)123m。工作閘門為升臥式平板鋼閘門，位于閘室中部，上下游分別設(shè)有檢修閘門。閘上設(shè)有工作橋、檢修橋和交通橋。

摘要：對(duì)于建筑項(xiàng)目而言，建筑材料是開(kāi)展建筑工程施工的重要元素，在現(xiàn)如今的建筑項(xiàng)目中，鋼筋和混凝土是必不可少的建筑材料，所以鋼筋連接及安裝技術(shù)也隨之成為建筑項(xiàng)目施工中的關(guān)鍵技術(shù)，在具體施工中，保證鋼筋連接和安裝的可靠性，能夠?yàn)楸ＷC施工質(zhì)量、安全及效率提供有效保障，基于此，本文就以建筑施工中的鋼筋連接及安裝技術(shù)為主題，展開(kāi)一系列分析研究，希望能為我國(guó)鋼筋施工水平的提升貢獻(xiàn)一份力量。

關(guān)鍵詞：建筑施工；鋼筋連接；安裝技術(shù)

當(dāng)前的建筑項(xiàng)目大多都是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋連接和安裝是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工中的重要施工內(nèi)容，施工企業(yè)鋼筋連接及安裝技術(shù)水平的優(yōu)劣在一定程度上決定著鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工效率和施工質(zhì)量，進(jìn)而也會(huì)對(duì)建筑項(xiàng)目的整體質(zhì)量形成重大影響，因此建筑施工企業(yè)應(yīng)對(duì)鋼筋連接及安裝施工和相關(guān)技術(shù)給予充分重視，有效提升施工人員鋼筋連接及安裝水平，并在具體施工中確保技術(shù)應(yīng)用的合理性，以便為保證鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量奠定良好基礎(chǔ)。

1高層建筑鋼筋連接技術(shù)

1.1機(jī)械連接技術(shù)

近年來(lái)，機(jī)械連接方法在我國(guó)的高層建筑中進(jìn)行了較為廣泛的應(yīng)用，該連接方法是在進(jìn)行粗鋼筋連接過(guò)程中通過(guò)此采用間接傳力的方式完成連接的，通過(guò)連接2根鋼筋套筒，使得力能夠通過(guò)鋼筋進(jìn)行傳遞，在傳遞過(guò)程中通過(guò)鋼筋和套筒的力傳遞作為基礎(chǔ)完成連接目的。機(jī)械連接通常有錐螺紋，鐓粗直螺紋以及冷擠壓等多種方式。這些連接方式依據(jù)其不同的優(yōu)勢(shì)針對(duì)不同的連接方法進(jìn)行連接。例如冷擠壓連接方法就是一種非常簡(jiǎn)單的連接方法，在采用該方法的過(guò)程中通常采用的液壓設(shè)備本身較為笨重，且在運(yùn)行過(guò)程中非常容易出現(xiàn)故障。相比較傳統(tǒng)的連接數(shù)，冷擠壓技術(shù)并沒(méi)有成本上的優(yōu)勢(shì)，因此隨著螺紋連接技術(shù)的出現(xiàn)，冷擠壓的連接方式的市場(chǎng)份額快速下降。錐螺紋技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于大大提高了鋼筋連接的效率，不但大大降低了對(duì)人工的依賴，而且綜合看來(lái)成本優(yōu)勢(shì)明顯。錐螺紋技術(shù)的特性使得鋼筋材料的橫截面積減少，這種缺點(diǎn)并不符合工程的相關(guān)工藝要求，所以錐螺紋技術(shù)也遭到了其他技術(shù)的替代。隨著以管軋制螺紋技術(shù)和鐓粗直螺紋技術(shù)為代表的直螺紋技術(shù)的出現(xiàn)，很好的彌補(bǔ)了錐螺紋基礎(chǔ)造成的鋼筋截面面積變小的問(wèn)題，相應(yīng)的在增大鋼筋截面面積的過(guò)程中也提高了對(duì)人工的勞動(dòng)強(qiáng)度晾衣機(jī)機(jī)械設(shè)備的故障率，成本控制直線上升。而滾軋直螺紋技術(shù)本身具備以上相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，又彌補(bǔ)了以上相關(guān)技術(shù)的缺陷，隨著相關(guān)技術(shù)服務(wù)的出現(xiàn)，受到了相關(guān)用戶的廣泛好評(píng)。滾扎螺紋技術(shù)的逐漸普及使得鐓粗螺紋技術(shù)的市場(chǎng)占有率快速下降。滾軋直螺紋技術(shù)不僅能夠增大鋼筋的橫截面面積，而且能夠?qū)︿摻钸B接部位的鋼筋密度得到有效提升，使得鋼筋接頭的抗拉強(qiáng)度得到了有效地提升，該技術(shù)在成本投入上也不高，因此有著廣泛的應(yīng)用前景。套筒冷擠壓技術(shù)進(jìn)行鋼筋連接的主要流程有以下幾個(gè)部分：將需要進(jìn)行連接的鋼筋放入套筒內(nèi)，對(duì)套筒使用擠壓機(jī)加壓數(shù)次，使得套筒發(fā)生塑性形變，套筒在變形后能夠使得套筒內(nèi)的鋼筋完成連接過(guò)程。冷擠壓模式具備熱影響小，性能穩(wěn)定性好，接頭強(qiáng)度較高的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)該方法進(jìn)行接頭檢驗(yàn)的方法也比較很直觀，只需要觀察接頭就能判定是否連接成功。該技術(shù)能夠?qū)︿摻钸M(jìn)行全方位的連接，甚至對(duì)于無(wú)法通過(guò)焊接進(jìn)行連接的鋼筋以及某些特種鋼筋都能夠進(jìn)行連接。錐螺紋套筒的與冷擠壓連接技術(shù)進(jìn)行比較，冷擠壓的缺陷也比較明顯，該方法容易對(duì)鋼筋造成液壓油的污染，除此之外進(jìn)行該工藝時(shí)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度較大。優(yōu)點(diǎn)是成本低，操作簡(jiǎn)單，快捷，連接方式較為穩(wěn)定，牢固。而錐螺紋方式連接鋼筋的主要問(wèn)題是該工藝能夠讓鋼筋的橫截面面積減少，減少的橫截面面積會(huì)使得鋼筋的抗拉能力降低，因此連接不穩(wěn)定。而且當(dāng)前我國(guó)的錐螺紋技術(shù)還存在螺距較為單位，適應(yīng)性不強(qiáng)的問(wèn)題，直螺紋鋼筋連接工藝不僅吸收了大部分連接方式的優(yōu)點(diǎn)，而且自身也有連接速度快，質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)勢(shì)，使得鋼筋連接技術(shù)得到了較大的提升。

摘要：傳統(tǒng)辦公室的轉(zhuǎn)椅底部的轉(zhuǎn)輪連接主要依靠圓柱上的螺紋，使用久了容易磨損而使螺紋不能起到固定作用從而轉(zhuǎn)輪容易脫離連接，而另一種卡口式則在損壞更換的拆卸中需要更換者使用很強(qiáng)的外力來(lái)進(jìn)行拆卸，容易對(duì)更換的人員造成傷害，穩(wěn)定性一般，局限性較大，因此有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，本次設(shè)計(jì)在分析了傳統(tǒng)腳輪連接存在的缺點(diǎn)和不足后，提出一種新的連接方式，闡述了新型腳輪連接設(shè)計(jì)的基本結(jié)構(gòu)并對(duì)設(shè)計(jì)加以改善。

關(guān)鍵詞：腳輪連接；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；結(jié)構(gòu)優(yōu)化

1概述

萬(wàn)向輪就是所謂的活動(dòng)腳輪，它的結(jié)構(gòu)允許水平360度旋轉(zhuǎn)。腳輪是個(gè)統(tǒng)稱，包括活動(dòng)腳輪和固定腳輪。固定腳輪沒(méi)有旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，不能水平轉(zhuǎn)動(dòng)只能垂直轉(zhuǎn)動(dòng)。這兩種腳輪一般都是搭配用的，比如手推車的結(jié)構(gòu)是前邊兩個(gè)固定輪，后邊靠近推動(dòng)扶手的是兩個(gè)活動(dòng)萬(wàn)向輪。萬(wàn)向輪是指安裝在腳輪輪子的支架能在動(dòng)載或者靜載中水平360度旋轉(zhuǎn)。制造萬(wàn)向輪的材料有多種，最普遍的材料是:尼龍，聚氨酯，橡膠，鑄鐵等材料。廣泛應(yīng)用于礦山、機(jī)械設(shè)備、電子設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、工程裝修、紡織、印染、家具、物流設(shè)備、倉(cāng)儲(chǔ)、周轉(zhuǎn)車、機(jī)箱、機(jī)柜、設(shè)備、機(jī)電、無(wú)塵車間、生產(chǎn)流水線、大型超市等眾多行業(yè)和各種領(lǐng)域。根據(jù)其不同的用處，軸承分鐵芯、鋁芯、塑芯，尺寸1寸至8寸不等。其中鐵芯、鋁芯一般為重型承重輪，使用時(shí)常配備剎車器具。

2設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)的辦公椅上的腳輪是靠螺紋或卡扣進(jìn)行連接的，螺紋連接使用久了容易磨損，從而導(dǎo)致螺紋不能起到固定作用，萬(wàn)向輪與椅腳脫離連接。另一種卡口式則在損壞更換的拆卸中需要更換者使用很強(qiáng)的外力來(lái)進(jìn)行拆卸，容易對(duì)更換的人員造成傷害。為了解決上述設(shè)計(jì)中存在的不足，筆者對(duì)萬(wàn)向輪的連接作了一定的改進(jìn)，改進(jìn)后的萬(wàn)向輪連接包括轉(zhuǎn)椅椅腳主體，彈簧，開(kāi)口銷及腳輪。具體是在傳統(tǒng)的腳輪插桿柱上開(kāi)一個(gè)孔，在腳輪插桿柱與椅腳連接后加裝一根彈簧，通過(guò)開(kāi)孔安裝開(kāi)口銷，在彈簧的彈性作用下頂住開(kāi)口銷，拆卸時(shí)則將開(kāi)口銷拆下實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)分離。改進(jìn)萬(wàn)向輪連接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)腳輪連接中的易磨損導(dǎo)致脫離連接，拆卸費(fèi)事費(fèi)力的問(wèn)題。使用光滑的腳輪插桿柱，杜絕了由于螺紋磨損而產(chǎn)生的連接失效問(wèn)題。使用開(kāi)口銷進(jìn)行固定，則在拆卸和安裝的過(guò)程中減少了操作人員的受傷概率。同時(shí)在開(kāi)口銷下方安裝有加固彈簧，提高了安裝的穩(wěn)固性，同時(shí)避免了腳輪連接的晃動(dòng)和萬(wàn)向輪的損壞。但實(shí)際上，通過(guò)受力分析可以發(fā)現(xiàn)，此設(shè)計(jì)很難達(dá)到預(yù)期目的，因?yàn)樵O(shè)計(jì)存在著兩個(gè)問(wèn)題：（1）椅腳延伸處拐角較為薄弱，存在應(yīng)力集中。影響使用壽命和使用安全。（2）不管腳輪處于何位置，其插桿柱與椅腳總會(huì)因安裝間隙而產(chǎn)生徑向力的作用，使插桿柱受力不均，在某處過(guò)度磨耗，造成斷裂。

【摘要】本文介紹了最近行業(yè)中汽車線束和連接器的研究進(jìn)展情況。汽車線束通過(guò)高強(qiáng)度0.13mm2電線、鋁線及發(fā)泡護(hù)板技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)輕量化仍是目前重要的趨勢(shì)之一。柔性化平面電路（FPC）及平面電纜（FFC）在部分特殊空間得到應(yīng)用。高壓線束的超聲波焊接因成本低、可靠性好成為目前高壓線束研究的熱點(diǎn)之一。通過(guò)模塊化可減少線束的長(zhǎng)度。采用無(wú)線傳輸是汽車電器工程師追求的最終目標(biāo)。汽車連接器則在增加觸點(diǎn)、防彎針技術(shù)研究的同時(shí)向著小型化、高壓化、高速化發(fā)展。高壓連接器通過(guò)矩形端子降低加工成本的同時(shí)有集成化趨勢(shì)。連接器的自動(dòng)化裝配很好地保證了連接器的安全性、穩(wěn)定性，并提升了裝配效率。

【關(guān)鍵詞】汽車；線束；連接器

汽車線束猶如人體的血液與神經(jīng)系統(tǒng)，貫穿汽車各個(gè)部位，連接所有的電子零部件，傳遞電力與數(shù)據(jù)。線纜即是路徑，連接器即是連接的節(jié)點(diǎn)，汽車線束（圖1）是線纜、連接器以及各種附屬零部件的總成，搭建起了汽車電力與數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)。連接器是為汽車電器輸入信號(hào)和電源的連接器件，由端子、護(hù)套及其附件組成（圖2）。汽車線束與連接器對(duì)汽車的安全性、穩(wěn)定性、可靠性起著至關(guān)重要的作用。汽車智能網(wǎng)聯(lián)化帶來(lái)了信息流大量增加，汽車電子電氣迎來(lái)了升級(jí)，汽車架構(gòu)從分布式—域集中—中央計(jì)算的方式逐步進(jìn)化，車身域控制器作為區(qū)域決策中心，逐漸被應(yīng)用。汽車智能網(wǎng)聯(lián)化、電動(dòng)化、5G技術(shù)及車載以太網(wǎng)的應(yīng)用等將引起汽車線束與連接器技術(shù)的變革。本文結(jié)合課題組與行業(yè)的研究成果介紹汽車當(dāng)前汽車線束和連接器行業(yè)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。

1汽車線束技術(shù)發(fā)展

面對(duì)汽車電子電器架構(gòu)的不斷演變，汽車線束將面對(duì)新的技術(shù)變革。汽車電線束在不斷提高其安全性的前提下向輕量化、高壓化、模塊化及加工智能化的趨勢(shì)越來(lái)越明顯?；跍p小空間、系統(tǒng)降重降低油耗的要求，整車線束中鋁線、高強(qiáng)度細(xì)線、護(hù)板發(fā)泡等線束輕量化技術(shù)不斷得到應(yīng)用。1）細(xì)導(dǎo)線技術(shù)。汽車上普遍使用的信號(hào)線的線徑導(dǎo)線為0.22mm2、0.35mm2，信號(hào)線的導(dǎo)線利用率一直很低，0.22mm2、0.35mm2的銅導(dǎo)線可以承受10A左右的電流（環(huán)境溫度24℃），但是信號(hào)線內(nèi)真正流通的電流往往只有幾毫安，這樣資源的浪費(fèi)成為很多線束生產(chǎn)廠家關(guān)注的焦點(diǎn)。更小線徑的電線如高強(qiáng)度0.13mm2電線（圖3）代替0.22mm2、0.35mm2的信號(hào)線是電線行業(yè)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。細(xì)線的應(yīng)用關(guān)鍵在于提高細(xì)線的強(qiáng)度及壓接工藝技術(shù)的開(kāi)發(fā)[1]。2）鋁導(dǎo)線技術(shù)?；谙到y(tǒng)降重和成本控制，新型基材鋁及鋁合金導(dǎo)線（圖4）是整車線束輕量化的主要發(fā)展方向。鋁（Al）的質(zhì)量比銅（Cu）輕2/3左右，這種輕型材料可以降低電纜線束的整體質(zhì)量。即使考慮到導(dǎo)電性和密度的關(guān)系，具有相同電阻的鋁線仍然比同等的銅線輕50%左右。鋁是一種供應(yīng)量充足、容易獲取導(dǎo)電用的基礎(chǔ)材料，其價(jià)格將相對(duì)穩(wěn)定且低于銅的價(jià)格，對(duì)成本有著比較好的控制[2]。鋁線應(yīng)用關(guān)鍵在解決銅鋁接觸的電偶腐蝕問(wèn)題，目前主要采用銅鋁端子壓接或鋁線與銅端子超聲波焊接的方式來(lái)解決電偶腐蝕問(wèn)題。對(duì)于焊接端子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也非常重要，通過(guò)專利結(jié)構(gòu)[3]設(shè)計(jì)（圖5）可以很好保證拉脫力達(dá)到銅線的拉脫力。通過(guò)銅鋁轉(zhuǎn)換頭將銅電纜和鋁電纜相連接專利設(shè)計(jì)（圖6）[4]，也能夠?qū)崿F(xiàn)鋁電纜替代銅電纜。這樣既保留了銅端子的優(yōu)點(diǎn)，亦使電線束的質(zhì)量縮小為原來(lái)1/4~1/2，解決了端子空間的限制問(wèn)題。鋁線技術(shù)除在比較粗的汽車蓄電池線應(yīng)用外，細(xì)線上也開(kāi)始得到應(yīng)用。鋁線在高壓線束上的應(yīng)用更有意義[5]，有利于電動(dòng)車?yán)m(xù)航里程的增加。3）薄壁（圖7）及新型低密度絕緣材料導(dǎo)線技術(shù)。0.13mm2細(xì)線采用超薄壁PVC可減重13%，減少體積24%。采用低密度PPE絕緣材料0.35mm2線減重30%，直徑降低27%[6]。4）護(hù)板支架的微發(fā)泡技術(shù)。聚氨酯發(fā)泡技術(shù)可有效降低線束質(zhì)量，作為支架可防止翹曲、提高精度、抗油污和粉塵能力強(qiáng)，安裝后沒(méi)有噪聲等優(yōu)點(diǎn)[6]。利用聚氨酯發(fā)泡成型完成的線束（圖8來(lái)源網(wǎng)絡(luò)）具有很好的導(dǎo)向性，安裝方便。工人只需要在拿到線束之后按照成型的方向和路徑就可以一步到位，進(jìn)行安裝而且不容易出錯(cuò)，且可依據(jù)車身空間做自由的三維造型制成各種不規(guī)則形狀。但發(fā)泡材料制成的線束需要在前期有很大的固定設(shè)備投資，故很多線束廠商沒(méi)采用。5）光導(dǎo)纖維技術(shù)?；诠鈱?dǎo)纖維（圖9）數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)娛樂(lè)系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)等電子設(shè)備的互聯(lián)和控制。開(kāi)發(fā)并搭載光導(dǎo)纖維等新型基材導(dǎo)線技術(shù)也是整車線束系統(tǒng)輕量化的發(fā)展方向之一，同時(shí)能優(yōu)化改變線束布置。6）線束的模塊化設(shè)計(jì)。線束零部件的組合數(shù)量和復(fù)雜程度是由車輛配置表上有多少選擇配置來(lái)決定的。隨著汽車功能配置的增加，汽車線束越來(lái)越復(fù)雜。通過(guò)低壓線束設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化和功能的模塊化來(lái)簡(jiǎn)化線束是目前行業(yè)追求的目標(biāo)，特斯拉在線束模塊設(shè)計(jì)（圖10）上為線束設(shè)計(jì)提供了一些啟示。7）無(wú)線傳輸。云計(jì)算和5G的鋪設(shè)速度加快，云平臺(tái)的計(jì)算、存儲(chǔ)能力和5G的傳輸速度為智能座艙的域控制器的大數(shù)據(jù)量、低延遲需求提供了保障。而其中智能座艙域?yàn)槠嚱鼛啄臧l(fā)展的核心。圍繞智能座艙及自動(dòng)駕駛域控制器的產(chǎn)品也將成為未來(lái)需求量最大的產(chǎn)品。智能座艙（圖11）安全性不大的車載連接逐漸開(kāi)始無(wú)線化傳輸?shù)奶剿餮芯俊?）柔性化平面電路及平面電纜的應(yīng)用。采用平面材料柔性化平面電路或平面電纜（圖12圖片來(lái)源網(wǎng)絡(luò)）在配線空間非常有限的汽車車頂、車門等可以在提高車廂空間的前提下保證線束布線的有效性。9）高壓線束超聲波焊接技術(shù)。由于大平方超聲波焊接的高壓線束的拉脫力、接觸電阻、穩(wěn)定性相對(duì)傳統(tǒng)的壓接技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，超聲波焊接技術(shù)開(kāi)始在高壓線束上得到推廣應(yīng)用（圖13）。采用導(dǎo)體與高壓端子尾部超聲波焊接的方式來(lái)保證其機(jī)械和電氣性能，這種方式不僅可以實(shí)現(xiàn)銅導(dǎo)體與銅端子的焊接，而且能實(shí)現(xiàn)鋁導(dǎo)體與銅端子的焊接[3]。10）電動(dòng)車電池包銅排或鋁排的應(yīng)用。緊湊型電池組內(nèi)，包括硬銅排和軟銅排（圖14）都在新能源汽車電池包中得到應(yīng)用[7]。為實(shí)現(xiàn)輕量化鋁排也開(kāi)始嘗試應(yīng)用到電池組內(nèi)。目前，3D打印技術(shù)在線束設(shè)計(jì)制造上也有技術(shù)人員開(kāi)展探索。

2汽車連接器技術(shù)發(fā)展

一、正確選用連接方式的必要性

目前，我國(guó)采用的集中供熱系統(tǒng)按供熱系統(tǒng)的熱源不同，可分為熱電廠供熱系統(tǒng)、區(qū)域鍋爐房供熱系統(tǒng)、利用工業(yè)余熱的供熱系統(tǒng)等。采用比較多的是區(qū)域鍋爐房供熱系統(tǒng)。

但是在大型集中供暖或區(qū)域性熱力管網(wǎng)中，由于用戶多種多樣，若以某一既定熱媒參數(shù)下運(yùn)行的熱網(wǎng)，顯然不可能直接或自動(dòng)地保證所有用戶的室內(nèi)供暖系統(tǒng)都達(dá)到各自的設(shè)計(jì)要求。根據(jù)實(shí)際情況就需要在局部系統(tǒng)熱媒入口處對(duì)其參數(shù)進(jìn)行改變和調(diào)節(jié)，正確合理地選用連接方式，是方案進(jìn)行是否合理，能否取得經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、環(huán)境效益的重要因素。

二、用戶系統(tǒng)與室外熱網(wǎng)的連接方式

用戶系統(tǒng)的熱媒壓力和流量與室外管網(wǎng)的參數(shù)完全無(wú)關(guān)，而且有自身完全獨(dú)立的水利工況，用戶系統(tǒng)熱媒的溫度工況可借助自動(dòng)調(diào)節(jié)器控制進(jìn)入熱交換器的室外熱網(wǎng)的熱媒參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種連接方式多用于熱網(wǎng)壓力過(guò)大，超過(guò)了用戶內(nèi)部系統(tǒng)的允許壓力的限制時(shí)，在必須將局部系統(tǒng)同熱網(wǎng)水利工況分隔開(kāi)的情況下，采用表面式加熱器間接或獨(dú)立連接的入口裝置?；蛘弋?dāng)室外管網(wǎng)與靜壓很高的高層建筑連接時(shí)，采用直接連接可能會(huì)把整個(gè)熱網(wǎng)的共同壓力提高，多是采用表面式熱交換器的獨(dú)立式間接連接，即熱網(wǎng)中的水不進(jìn)入用戶室內(nèi)系統(tǒng)，而只是通入熱交換器作為一次熱媒來(lái)加熱循環(huán)于用戶系統(tǒng)的二次熱媒。該入口裝置在高溫水的回水管上設(shè)有比例式兩通自動(dòng)調(diào)節(jié)閥進(jìn)行溫度控制。

2.1直接式連接室外熱網(wǎng)和用戶系統(tǒng)中循環(huán)的是同一熱媒，水利工況的改變依靠入口處的水泵以及壓力流量自動(dòng)調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，溫度工況的調(diào)節(jié)則需借助各種混水器、三通調(diào)節(jié)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種連接方式是目前使用較多的方式，采用不同的入口裝置，其原理和適應(yīng)情況也有所不同。