三角幾何學(xué)在汽車電線導(dǎo)體上的應(yīng)用

來源：線束世界?作者：?2023-11-20 16:05

大多數(shù)人都熟悉三角幾何的概念，當(dāng)然一些人在上學(xué)時(shí)一直試圖掌握難以捉摸的幾何學(xué)概念。16 世紀(jì)的中國、希臘甚至法國數(shù)學(xué)家布萊斯·帕斯卡都發(fā)現(xiàn)了三角形幾何概念的驚人用途。但你知道嗎，我們這些從事汽車導(dǎo)體加工行業(yè)的人也可以運(yùn)用三角概念來確定導(dǎo)體的的加工質(zhì)量？具體來說，汽車電線的構(gòu)造方式直接關(guān)系到電線的測量、定長和兩端絕緣層剝離的方式，特別是當(dāng)汽車電線要在自動(dòng)化設(shè)備上加工時(shí)。相比之下，完全手工處理的一般電線（例如，當(dāng)你在給房間布線時(shí)）要寬松得多，因?yàn)榧夹g(shù)人員可以在地板上進(jìn)行修剪或調(diào)整，而在機(jī)器上處理電線則需要對電線的構(gòu)造方式有更多的可預(yù)測性。自動(dòng)化處理必然要求汽車導(dǎo)線尺寸保持在一組確定的范圍內(nèi)，如導(dǎo)體在絕緣內(nèi)的對稱性和同心度。當(dāng)我們談到汽車電線導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，特別是在汽車線束加工的原線方面，我們可以將它們分為兩大類：六邊形排列或束形排列。一個(gè)六邊形排列結(jié)構(gòu)遵循一種模式，即在下一層上比下一層多排列六根單絲，如圖 1 所示：

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圖 1—37 根單絲的六邊形

束絞導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可以包含一部分六邊形單絲層，因?yàn)檫@是圓形的自然堆積模式，但單絲的總量不會(huì)比下面的層更多地遵循六根單絲的模式，特別是在外層（見圖2）

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圖 2—38 根單絲束形

除了排列，電線中的單絲可以沿著縱軸纏繞或旋轉(zhuǎn)，這被稱為電線的“節(jié)距”。單絲可以順時(shí)針或逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。順時(shí)針方向稱為“S”層，相反方向稱為“Z”層。在隨后的分層中，導(dǎo)體的單絲也可以在交替方向上纏繞（見圖 3）

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圖 3—“S”和“Z”絞合結(jié)構(gòu)

單絲繞縱軸的纏繞或旋轉(zhuǎn)可以是緊的或松的。通常，六邊形絞合結(jié)構(gòu)比束形絞合結(jié)構(gòu)更緊密（參見圖 4）。

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圖 4—單絲纏繞的松和緊

絞合結(jié)構(gòu)的第三個(gè)定義元素是“絞合節(jié)距”，它給出了纏繞的緊密性的概念，它被定義為繞縱軸一個(gè)完整的旋轉(zhuǎn)的單絲的長度（見圖 5）

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圖 5—節(jié)距

更緊密、組織更好的導(dǎo)體絞合結(jié)構(gòu)是自動(dòng)化電線加工的理想選擇。但事實(shí)并非總是如此。為了節(jié)省材料成本，有時(shí)導(dǎo)體以松散和束形排列的形式絞合，這又使得在沒有故障的情況下自動(dòng)加工電線變得更加困難。那么，對于一個(gè)指定的線材我們?nèi)绾尾拍艽_定滿足質(zhì)量要求的排列？我們正使用三角幾何法解決。接下來的段落將說明：想象一下，一根單絲繞著一個(gè)圓柱體旋轉(zhuǎn)一圈。然后，你可以想象，如果我們展開旋轉(zhuǎn)，三角形的高度是旋轉(zhuǎn)的周長，三角形的長度是節(jié)距，三角形的斜邊是拉直的單絲的長度（見圖 6）

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圖 6—導(dǎo)體三角幾何結(jié)構(gòu)

這種幾何解釋允許我們在實(shí)際情況下分析導(dǎo)線（圖 7）

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圖 7—汽車電線幾何分析

通過對絕緣層進(jìn)行取樣并將其沿長度展開，我們可以看到由外層單絲嵌入的“肋條”，這些單絲將或多或少地沿對角線分布在展開的材料上（見圖 8）

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圖 8—擠出肋形的三角幾何學(xué)剖析

由嵌入的肋條形成的三角形，從上到下穿過絕緣長度，形成與絕緣圓周相對的參考三角形。肋骨的底部延伸將有助于我們確定電線絞和結(jié)構(gòu)的參數(shù)。在本例中，如果絕緣直徑為 0.30”，則周長計(jì)算為 0.64“，節(jié)距測量為 1.75”。然后，節(jié)距將是 1.75“長度的一個(gè)完整旋轉(zhuǎn)。在這種情況下，排列的相對緊密度將由絕緣周長與節(jié)距的比率來決定，即=0.64/1.75 或 0.36。比率越小，相對緊密度越松。無限的緊密度將是一個(gè)實(shí)心，而完全松散的緊密度將是平行的，沒有旋轉(zhuǎn)（見圖 9）

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圖 9—使用單絲布局三角幾何法分類緊密性模式示例

使用三角幾何方法可以幫助您診斷令人困惑的加工問題，其中個(gè)別單絲似乎是“拉出來”的導(dǎo)體剝離過程。當(dāng)剝線臂的弓形運(yùn)動(dòng)過程中單絲彎曲時(shí)，甚至當(dāng)金屬絲末端被臂的夾持器固定時(shí)，這一點(diǎn)更為明顯。一個(gè)非常小的緊密系數(shù)預(yù)示著導(dǎo)體內(nèi)松散的單絲排列。