抗扭轉(zhuǎn)耐環(huán)境加強型工程機械用軟電纜的研制

馮志駿　生長飛

摘 要：文章主要介紹了抗扭轉(zhuǎn)耐環(huán)境加強型工程機械用軟電纜研制的背景以及電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計、工藝流程、關(guān)鍵技術(shù)及主要性能。

關(guān)鍵詞：抗扭轉(zhuǎn)；耐環(huán)境；加強型；性能；結(jié)構(gòu)設(shè)計；關(guān)鍵技術(shù)

1 概述

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和國民生活水平的提高，機械化程度得到了很大的發(fā)展，特別是機械自動化有了很大的進步。用于機械自動化設(shè)備上的電纜也大量增加，工程機械用挖掘機、起重機；具有機械應力的機床和輸送線；自動化機械裝配線、鋼鐵冶金軋板等行業(yè)，特別是活動的機械手臂用量更多。而目前機械手臂用的電纜大部分都是普通的橡膠電纜，在機械強度、耐環(huán)境等方面存在不少的缺陷。目前大部分的機械手臂常用的電纜由于活動量大，經(jīng)常彎折，電纜的護套層會出現(xiàn)裂紋，內(nèi)部的結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)松散或斷裂現(xiàn)象。經(jīng)過一段時間就必須更換新的電纜，成本居高，使用不便。

針對頻繁移動、頻繁扭轉(zhuǎn)的工程機械設(shè)備用電纜的不足之處，設(shè)計人員研制了抗扭轉(zhuǎn)性能優(yōu)異、且耐惡劣使用環(huán)境的電纜，可以大大降低使用成本?？蓮V泛應用于工程機械用挖掘機、起重機；具有機械應力的機床和輸送線；自動化機械裝配線、鋼鐵冶金軋板等行業(yè)。電纜可伴隨自由扭轉(zhuǎn)或連續(xù)頻繁往復運動的類似設(shè)備的電源連接。

2 產(chǎn)品性能特點

2.1 抗扭轉(zhuǎn)耐環(huán)境加強型工程機械用軟電纜的技術(shù)特點

2.1.1 中心采用加強筋，并采用隔離層。并保證電纜在承受縱向拉力時加強筋存在滑移的可能，不損傷絕緣層。

2.1.2 在提高內(nèi)外護層橡膠材料拉伸強度和抗撕裂強度，改善耐彎曲性能的基礎(chǔ)上，通過在護層間增加一種優(yōu)良的增強材料，來進一步增強電纜護層的機械強度和韌性。加強層采用新型合成纖維間隙編織，具有高強度、高彈性模量、韌性、熱穩(wěn)定性等特性，抗磨性和抗變載荷性能達到和純聚脂一樣，斷裂強度達19.6CN/dtex以上。

2.1.3 外護層+加強層+內(nèi)護層通過調(diào)整橡膠材料的粘度，利用高溫高壓連續(xù)硫化工藝，使三者之間緊密粘黏，形成三位一體結(jié)構(gòu)，在電纜的往復運動中不剝離分層。

2.1.4 電纜通過常規(guī)溫度下的電纜抗扭轉(zhuǎn)性能試驗，即在常溫下，試驗周期不少于3600次的抗扭轉(zhuǎn)性能試驗。并能通過極限溫度下的電纜抗扭轉(zhuǎn)性能試驗，即成品電纜在溫度-40℃下，試驗周期不少于8次的抗扭轉(zhuǎn)性能試驗。

2.2 電纜性能要求

3 電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計及制造技術(shù)

根據(jù)上述性能和特點，該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計主要依據(jù)參照GB/T 5013.1《額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣軟電纜 第1部分：一般要求》、GB/T5013.2《額定電壓450/750V及以下橡皮絕緣軟電纜 第2部分：通用橡套軟電纜》和GB/T7594《電線電纜橡皮絕緣和橡皮護套》的有關(guān)技術(shù)內(nèi)容而進行。

在產(chǎn)品性能上，保證了挖掘機、行車、吊車及類似設(shè)備抗扭轉(zhuǎn)耐環(huán)境加強型工程機械在額定電壓下長期工作的安全可靠性，電纜能確保扭轉(zhuǎn)、拉伸、彎曲頻繁使用。

3.1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1.1 導體：采用符合GB/T3953規(guī)定的5類導體，絞線節(jié)距合理控制，保證導體在具有良好電性能的同時，具有一定的柔軟性，便于安裝敷設(shè)。

3.1.2 絕緣：絕緣采用乙丙橡膠為基料的膠料，絕緣線芯采用數(shù)字標志以示識別，且應符合GB6995.4的規(guī)定。

3.1.3 加強筋：加強筋采用細鋼絲束絞而成，在保證抗拉強度的情況下，增加柔軟性，鍍鋅鋼絞線應符合YB/T098的規(guī)定。

3.1.4 隔離層：隔離層采用與絕緣材料工作溫度相適應的橡膠材料，并保證加強筋在受力時的滑移性能。

3.1.5 成纜：絕緣線芯應采用同心式絞合成纜，中心層采用擠包隔離層的鍍鋅鋼絞線。電纜的成纜絞向為右向，線芯中間允許填充，以填充圓整為原則，成纜后允許繞包合適的包帶。

3.1.6 加強層：加強層放置在內(nèi)、外護套之間。采用杜邦芳綸纖維絲編織，編織層均勻，不允許整體接續(xù)，每1m長度上允許更換一個線錠。

3.1.7 護層：內(nèi)、外護套采用以氯丁橡膠為基料的護套材料，通過硫化體系、軟化劑體系和補強劑體系的選擇，優(yōu)化配方設(shè)計，達到耐磨、耐低溫、耐彎曲等性能要求。利用高溫高壓連續(xù)硫化工藝，使內(nèi)、外護套與加強層形成復合結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外護套粘連緊密，在電纜的往復運動中不剝離分層。

3.2 電纜結(jié)構(gòu)示意圖

3.4 產(chǎn)品設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)

3.4.1 加強筋及隔離層的設(shè)計。中心采用加強筋，并采用隔離層。并保證電纜在承受縱向拉力時加強筋存在滑移的可能，不損傷絕緣層。

3.4.2 高強度的護層結(jié)構(gòu)設(shè)計。

（1）加強層的設(shè)計。在提高內(nèi)外護層橡膠材料拉伸強度和抗撕裂強度，改善耐彎曲性能的基礎(chǔ)上，通過在護層間增加一種優(yōu)良的增強材料，來進一步增強電纜護層的機械強度和韌性。加強層采用新型合成纖維間隙編織，具有高強度、高彈性模量、韌性、熱穩(wěn)定性等特性，抗磨性和抗變載荷性能達到和純聚脂一樣，斷裂強度達19.6CN/dtex以上。

（2）護套層綜合設(shè)計。外護層+加強層+內(nèi)護層通過調(diào)整橡膠材料的粘度，利用高溫高壓連續(xù)硫化工藝，使三者之間緊密粘黏，形成復合結(jié)構(gòu)，在電纜的往復運動中不剝離分層。

3.4.3 電纜整體抗扭轉(zhuǎn)性能的工藝實現(xiàn)。通過電纜整體工藝設(shè)計，使電纜通過常規(guī)溫度和低溫極限溫度下的電纜抗扭轉(zhuǎn)性能試驗。

4 結(jié)束語

產(chǎn)品經(jīng)國家電線電纜檢測中心測試，性能已達到國際同類產(chǎn)品的先進水平，國內(nèi)領(lǐng)先水平。該產(chǎn)品的研制，旨在使我國自主生產(chǎn)的工程機械用軟電纜能打入國內(nèi)及國際市場，振興我們的民族產(chǎn)品，能夠在世界上占有重要的一席之地。該產(chǎn)品市場前景廣闊，一旦投入生產(chǎn)使用，將會產(chǎn)生積極的社會效益和經(jīng)濟效益。

作者簡介：馮志駿，原系寶勝科技創(chuàng)新股份有限公司研發(fā)部 工程師，目前任職江蘇省高速公路管理局 科員。