新型高抗拉信號(hào)傳輸卷筒電纜的研制

趙金磊， 袁宗民， 吳亞利

(無錫市恒匯電纜有限公司，江蘇宜興214252)

0 引言

鋼鐵冶煉和海洋運(yùn)輸?shù)姆睒s使起重及重型搬運(yùn)機(jī)械迅速發(fā)展，但起重及重型搬運(yùn)機(jī)械吊裝、拖曳頻繁，配套用的電纜經(jīng)常需要做高速移動(dòng)，承受較大的拉力和彎曲，而傳統(tǒng)的卷筒電纜使用很短時(shí)間即發(fā)生破損，影響起重設(shè)備使用，為此需要有新型的高性能卷筒電纜與之配套。我們根據(jù)起重設(shè)備使用條件及相關(guān)國內(nèi)外資料，結(jié)合公司制造卷筒電纜的經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)出一種新型的高抗拉信號(hào)傳輸卷筒電纜。本文介紹該電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用及工藝的要求，供有關(guān)人員參考。

1 主要技術(shù)性能

通過對國內(nèi)外卷筒電纜剖析研究并根據(jù)客戶提出的相關(guān)技術(shù)要求，研發(fā)的高抗拉信號(hào)傳輸卷筒電纜應(yīng)具有以下技術(shù)性能:

(1)電纜具有優(yōu)異的抗拉性能，在處于抗扭轉(zhuǎn)應(yīng)力高的頻繁繞線和退繞、拖曳狀態(tài)下以及拉力消除后，不發(fā)生外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)變形，不出現(xiàn)導(dǎo)電線芯斷裂，保證與之配套的設(shè)備長期安全有效地運(yùn)行。

(2)電纜能在環(huán)境溫度為－20～+95℃的條件下正常工作，不發(fā)生護(hù)套開裂，電纜導(dǎo)體的最高長期工作溫度為105℃。

(3)成品電纜最小彎曲半徑不小于6倍的電纜最大直徑，柔軟性高，能適用于安裝和頻繁地高速移動(dòng)。

(4)成品電纜應(yīng)通過IEC 60332規(guī)定的阻燃要求，適用于阻燃等級(jí)要求高的場所。

(5)成品電纜具有優(yōu)異的耐油、耐磨性能，適用于油污耐磨場合。

(6)為保證信號(hào)傳輸完整，減小失真，電纜應(yīng)具有屏蔽層。

(7)電纜結(jié)構(gòu)緊湊，用電安全性高。

2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與材料的選用

2.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

根據(jù)上述要求，我們設(shè)計(jì)的新型高抗拉信號(hào)傳輸卷筒電纜的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.2 材料的選用

(1)導(dǎo)體

對于卷筒電纜而言，導(dǎo)體的抗拉、抗扭轉(zhuǎn)性能尤其重要，否則會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)電纜斷芯現(xiàn)象，影響電纜的正常運(yùn)行。針對這一現(xiàn)象，我們通過摸索和驗(yàn)證，確定用鍍鋅鋼絲加強(qiáng)芯和銅絲或鍍錫銅絲編織層作為導(dǎo)體的組合結(jié)構(gòu)。這樣的導(dǎo)體具有扭轉(zhuǎn)穩(wěn)定性、優(yōu)良的抗沖擊性以及耐彎折性。

圖1 新型高抗拉信號(hào)傳輸卷筒電纜的結(jié)構(gòu)

(2)絕緣

絕緣采用我公司自主研制的105℃高柔性阻燃PVC絕緣材料，在確保電纜優(yōu)異的電氣絕緣性能的前提下，保證電纜的耐熱、柔軟、阻燃和機(jī)械性能。

(3)屏蔽

屏蔽采用以塑料薄膜為基材，單面或雙面涂覆鋁粉而制成的鋁塑復(fù)合帶。由于鋁塑復(fù)合帶在高溫氧化時(shí)能吸收大量的熱能，鋁的融化溫度為660℃，融化熱達(dá)到11670 J/mol，并生成三氧化鋁層形成熱的屏障，阻止熱量向內(nèi)部傳遞，同時(shí)減緩了火源沖擊力，較好地保護(hù)了絕緣層無機(jī)殼體的形成，間接地起到了阻燃作用，并且采用此屏蔽方式既能減小接地電阻，增強(qiáng)抗干擾效果，又可作為擋潮層保護(hù)電纜線芯，起到防水、防腐蝕作用。

(4)填充及內(nèi)襯層

填充采用額外的麻繩填充，保持產(chǎn)品內(nèi)部纜芯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和圓整性，增強(qiáng)電纜的抗拉性能。內(nèi)襯層采用重疊繞包雙層聚酯帶，保證屏蔽層與線芯的耐電壓沖擊性，并且聚酯帶具有較高的機(jī)械強(qiáng)度、卓越的絕緣性能，增強(qiáng)了電纜的電氣及機(jī)械性能。

(5)外護(hù)套

外護(hù)套為我公司自主研制的105℃高柔性阻燃丁腈復(fù)合物護(hù)套材料，確保電纜具有阻燃、耐油、耐磨和柔軟性能。

(6)鎧裝

考慮到電纜在使用過程會(huì)經(jīng)常受到外力作用，在電纜外護(hù)層外增加不銹鋼絲編織鎧裝層。鋼絲不僅可作為電纜的機(jī)械保護(hù)層，增強(qiáng)電纜的壽命，同時(shí)它也起到附加性屏蔽作用，等同于采用了兩種不同屏蔽材料，在電磁波屏蔽上起到一定的互補(bǔ)作用，屏蔽效果將更好。

3 工藝要求

該電纜的工藝流程如下:編織導(dǎo)體→擠包絕緣→成纜→繞包屏蔽→擠包外護(hù)套→編織鎧裝層。

(1)導(dǎo)體。鍍鋅軟鋼絲必須為多股復(fù)絞結(jié)構(gòu)，并且嚴(yán)禁表面出現(xiàn)接頭毛刺。銅絲編織過程中，編織層無洞疤，線芯表面的毛頭必須修復(fù)完整以消除編織導(dǎo)體的毛刺或凸起。編織密度應(yīng)確保在90%以上且編織層節(jié)距均勻，以確保電纜優(yōu)異的信號(hào)傳輸性能。

(2)絕緣。絕緣擠制應(yīng)采用擠壓式模具，擠出時(shí)壓力、出料控制適當(dāng)，以利于絕緣能充分?jǐn)D入導(dǎo)體縫隙中。線芯擠包過程中，還應(yīng)特別注重原材料的凈化、絕緣偏心度與絕緣外徑的一致性，以減少界面效應(yīng)，提高電氣性能。

(3)成纜。成纜時(shí)采用雙層聚酯帶重疊繞包，麻繩填充，成纜節(jié)徑比不大于12，成纜后纜芯應(yīng)填充緊密、圓整。

(4)屏蔽。鋁塑復(fù)合帶繞包屏蔽，繞包緊湊，搭蓋率25%～30%;屏蔽層內(nèi)放置一股鍍錫銅絲作引流線(截面不小于0.5 mm2)以確保屏蔽的電氣連續(xù)性并方便安裝接地。

(5)外護(hù)套。護(hù)套擠制應(yīng)采用擠壓式模具，擠出時(shí)壓力、出料控制適當(dāng);外觀應(yīng)光滑、密實(shí)、圓整。

(6)鎧裝。電纜外護(hù)套外首先繞包雙層高溫玻纖帶，重疊率不小于15%，以確保電纜外護(hù)套不被鋼絲編織層扎破;其次，不銹鋼絲編織鎧裝時(shí)，編織密度控制在85%以上，編織層表面無洞疤，毛頭修復(fù)平整。

4 結(jié)束語

本公司設(shè)計(jì)制造的部分樣品經(jīng)客戶使用完全符合設(shè)計(jì)的要求，目前已批量生產(chǎn)并應(yīng)用在起重及重型搬運(yùn)機(jī)械上。然而由于材料選擇的局限性，在較低的溫度下該電纜會(huì)出現(xiàn)絕緣和護(hù)套開裂的現(xiàn)象，因此該產(chǎn)品目前只適用于－20℃以上的低溫環(huán)境。不過我們會(huì)不斷地探索研究，爭取盡快研制出適合于較低溫度下的卷筒電纜以滿足市場需求。

［1］鄭玉東主編.通信電纜［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，1982.

［2］王春江主編.電線電纜手冊(第1冊)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

［3］GB/T 9330—2008 塑料絕緣控制電纜［S］.