三角几何学在汽车电线导体上的应用

大多数人都熟悉三角几何的概念，当然一些人在上学时一直试图掌握难以捉摸的几何学概念。16 世纪的中国、希腊甚至法国数学家布莱斯·帕斯卡都发现了三角形几何概念的惊人用途。但你知道吗，我们这些从事汽车导体加工行业的人也可以运用三角概念来确定导体的的加工质量？具体来说，汽车电线的构造方式直接关系到电线的测量、定长和两端绝缘层剥离的方式，特别是当汽车电线要在自动化设备上加工时。相比之下，完全手工处理的一般电线（例如，当你在给房间布线时）要宽松得多，因为技术人员可以在地板上进行修剪或调整，而在机器上处理电线则需要对电线的构造方式有更多的可预测性。自动化处理必然要求汽车导线尺寸保持在一组确定的范围内，如导体在绝缘内的对称性和同心度。当我们谈到汽车电线导体结构，特别是在汽车线束加工的原线方面，我们可以将它们分为两大类：六边形排列或束形排列。一个六边形排列结构遵循一种模式，即在下一层上比下一层多排列六根单丝，如图 1 所示：

图 1—37 根单丝的六边形

束绞导体结构可以包含一部分六边形单丝层，因为这是圆形的自然堆积模式，但单丝的总量不会比下面的层更多地遵循六根单丝的模式，特别是在外层（见图2）

图 2—38 根单丝束形

除了排列，电线中的单丝可以沿着纵轴缠绕或旋转，这被称为电线的“节距”。单丝可以顺时针或逆时针方向旋转。顺时针方向称为“S”层，相反方向称为“Z”层。在随后的分层中，导体的单丝也可以在交替方向上缠绕（见图 3）

图 3—“S”和“Z”绞合结构

单丝绕纵轴的缠绕或旋转可以是紧的或松的。通常，六边形绞合结构比束形绞合结构更紧密（参见图 4）。

图 4—单丝缠绕的松和紧

绞合结构的第三个定义元素是“绞合节距”，它给出了缠绕的紧密性的概念，它被定义为绕纵轴一个完整的旋转的单丝的长度（见图 5）

图 5—节距

更紧密、组织更好的导体绞合结构是自动化电线加工的理想选择。但事实并非总是如此。为了节省材料成本，有时导体以松散和束形排列的形式绞合，这又使得在没有故障的情况下自动加工电线变得更加困难。那么，对于一个指定的线材我们如何才能确定满足质量要求的排列？我们正使用三角几何法解决。接下来的段落将说明：想象一下，一根单丝绕着一个圆柱体旋转一圈。然后，你可以想象，如果我们展开旋转，三角形的高度是旋转的周长，三角形的长度是节距，三角形的斜边是拉直的单丝的长度（见图 6）

图 6—导体三角几何结构

这种几何解释允许我们在实际情况下分析导线（图 7）

图 7—汽车电线几何分析

通过对绝缘层进行取样并将其沿长度展开，我们可以看到由外层单丝嵌入的“肋条”，这些单丝将或多或少地沿对角线分布在展开的材料上（见图 8）

图 8—挤出肋形的三角几何学剖析

由嵌入的肋条形成的三角形，从上到下穿过绝缘长度，形成与绝缘圆周相对的参考三角形。肋骨的底部延伸将有助于我们确定电线绞和结构的参数。在本例中，如果绝缘直径为 0.30”，则周长计算为 0.64“，节距测量为 1.75”。然后，节距将是 1.75“长度的一个完整旋转。在这种情况下，排列的相对紧密度将由绝缘周长与节距的比率来决定，即=0.64/1.75 或 0.36。比率越小，相对紧密度越松。无限的紧密度将是一个实心，而完全松散的紧密度将是平行的，没有旋转（见图 9）

图 9—使用单丝布局三角几何法分类紧密性模式示例

使用三角几何方法可以帮助您诊断令人困惑的加工问题，其中个别单丝似乎是“拉出来”的导体剥离过程。当剥线臂的弓形运动过程中单丝弯曲时，甚至当金属丝末端被臂的夹持器固定时，这一点更为明显。一个非常小的紧密系数预示着导体内松散的单丝排列。