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承載型卷筒電纜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)

文章出處:   責(zé)任編輯:   發(fā)布時(shí)間:2020-11-11 15:33:47    點(diǎn)擊數(shù):-   【
       承載型卷筒電纜主要根據(jù)用戶的需求,參考該水電站及其他場(chǎng)所的各種類型卷筒電纜在實(shí)際使用時(shí)的效果,參照國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品樣本及相關(guān)技術(shù)資料進(jìn)行設(shè)計(jì)和研制。

卷筒電纜

       產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
       根據(jù)上述要求,對(duì)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)定型
       由于電纜的使用環(huán)境復(fù)雜,要求承載力大、頻繁卷繞、保證使用年限等,因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮以下問題:
       1、 導(dǎo)體截面的選擇。電纜芯數(shù)為 19 芯,載流量大于 10 A,電纜成品外徑小于 35 mm,參考《電線電纜載流量》中表 3-3-1,考慮電纜組群的降低因數(shù),導(dǎo)體截面選取 1. 5 mm2 即可滿足要求。由于卷筒電纜頻繁卷繞會(huì)引起溫升過高,載流量安全裕度小,最終確定導(dǎo)體截面選用2.5mm²,按橡膠絕緣和護(hù)套的電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),初步計(jì)算規(guī)格為19×2.5mm²的成品電纜外徑約為 27 mm。
       2、電纜的承載強(qiáng)度。通過對(duì)使用場(chǎng)合的測(cè)試和理論計(jì)算,電纜的承拉力大于 6000 N,卷筒電纜頻繁卷放、拖曳,長(zhǎng)期受力不均衡,因此電纜的承載設(shè)計(jì)尤為重要?!镀鹬貦C(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)》第五章“起重機(jī)電氣設(shè)備”中的第三節(jié)“電線和電纜”指出: 移動(dòng)供電用軟電纜的線芯拉斷力可按 137 ~ 157 N /mm2 計(jì)算,即 2. 5 mm2 的絕緣線芯可承受 342. 5 ~ 392. 5 N的拉力,規(guī)格為 19×2.5mm²的卷筒電纜可承受6 507. 5 ~ 7 457. 5 N 的拉力。但多芯電纜在實(shí)際使用中由于受力不均容易造成部分絕緣線芯因受力過大而拉斷,因此多芯電纜不能作為承載芯來計(jì)算承載強(qiáng)度。
       市場(chǎng)上部分卷筒電纜為提高承載強(qiáng)度,電纜每芯銅導(dǎo)體的中心層直接采用鍍鋅鋼絲或鋼絞線作為承載芯,但鋼絲與銅絲的力學(xué)性能差異太大,電纜頻繁卷放時(shí)鋼絲應(yīng)力會(huì)很快造成銅絲磨損、斷股,故這種結(jié)構(gòu)不合理。最終確認(rèn)選用符合 YB /T 5004 的型號(hào)規(guī)格為1 × 7-3. 0-1370-A 的鍍鋅鋼絞線作為承載芯,鋼絞線最小破斷拉力為 6 920 N。
       3、 護(hù)套的抗開裂性能。卷筒電纜長(zhǎng)期處于卷放、拖曳、擠壓等工作狀態(tài),工作環(huán)境惡劣,電纜的護(hù)套容易損傷、破裂,失去保護(hù)作用,最終導(dǎo)致電纜報(bào)廢,縮短電纜的使用壽命,因此護(hù)套的加工設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵,需重點(diǎn)優(yōu)化護(hù)套結(jié)構(gòu)。通過對(duì)卷筒電纜使用場(chǎng)合的分析,參照其他橡膠電纜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及使用效果,采取“內(nèi)外護(hù)套 + 編織加強(qiáng)層”的綜合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),以滿足護(hù)套的抗開裂性能,增強(qiáng)護(hù)套和電纜的整體強(qiáng)度。
       材料選用
       1、導(dǎo)體材料。對(duì)于承載型卷筒電纜而言,需防止電纜在使用中出現(xiàn)導(dǎo)體斷芯現(xiàn)象,影響電纜的正常運(yùn)行。導(dǎo)體材料選用優(yōu)質(zhì)退火無氧銅,符合GB /T 3956 標(biāo)準(zhǔn)要求的第 6 種鍍錫軟導(dǎo)體,導(dǎo)體表面鍍層均勻、光亮,無氧化和毛刺等。
       2、絕緣材料。絕緣材料采用符合 IEC 60092-351 的乙丙橡膠混合物,但抗張強(qiáng)度應(yīng)不小于 6. 5MPa。乙丙橡膠混合物具有卓越的電絕緣性能、優(yōu)良的耐熱老化性、優(yōu)異的耐寒性、較好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐臭氧和耐候性,并且無毒無臭。
       3、承載芯。承載芯采用符合 YB /T 5004 的 A級(jí)鋅層鍍鋅鋼絞線,抗拉強(qiáng)度 1 370 MPa,絞合緊密,絞合節(jié)徑比不大于 14 倍,鋼絞線抗拉強(qiáng)度大。
       4、承載芯隔離層。單獨(dú)設(shè)置的承載芯的機(jī)械性能完全區(qū)別于導(dǎo)體和絕緣等材料,為了防止承載芯直接與絕緣接觸,在承載芯外設(shè)置一層隔離層,隔離層選用與絕緣同質(zhì)的材料,通過材料的一致性來減少電纜使用過程中承載芯及隔離層對(duì)絕緣的損傷。
       5、內(nèi)、外護(hù)套。卷筒電纜應(yīng)用場(chǎng)合廣,電纜護(hù)層既要具有高強(qiáng)度、高抗撕、阻燃、耐酸、耐油等性能,還要具有耐低溫性能。故此按 DIN VDE 0207Teil 21 中 5GM5 為設(shè)計(jì)基準(zhǔn),對(duì)高強(qiáng)度氯丁橡膠護(hù)套的配方進(jìn)行了開發(fā)攻關(guān),橡膠材料選用氯丁橡膠為基料,對(duì)硫化、防護(hù)和補(bǔ)強(qiáng)填充等體系進(jìn)行研究和改進(jìn)。硫化體系不僅能改善膠料的交聯(lián)性、耐熱性,降低壓縮永久變形,還能提高膠料和纖維的粘合強(qiáng)度,且可以防止膠料在加工過程中焦燒; 防護(hù)體系使膠料具有優(yōu)良的耐久性,包括耐自然老化和加速老化性能; 補(bǔ)強(qiáng)填充體系提高膠料的抗撕裂強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度,還可改善膠料的加工性能和擠出外觀。通過對(duì)硫化、防護(hù)和補(bǔ)強(qiáng)填充等體系的研究和改進(jìn),優(yōu)化配方設(shè)計(jì),使加工后的護(hù)套滿足阻燃、耐油、耐磨、耐彎曲和耐低溫等性能要求,提高電纜的機(jī)械性能和耐環(huán)境性能。通過采用正交設(shè)計(jì)方法,最終得到高強(qiáng)度氯丁橡膠外護(hù)套優(yōu)化配方。
       6、編織加強(qiáng)層。在提高內(nèi)外護(hù)套抗張強(qiáng)度、抗撕裂強(qiáng)度和改善耐候性的基礎(chǔ)上,在內(nèi)外護(hù)套之間再增設(shè)一層加強(qiáng)層,進(jìn)一步增強(qiáng)電纜護(hù)層的綜合機(jī)械性能。加強(qiáng)層采用杜邦尼龍 66 纖維編織層,纖維具有耐高溫、高抗拉、高磨度、耐沖擊和耐化學(xué)劑等性能。
作者:生長(zhǎng)飛, 彭旺全, 軒娜紅
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