抗扭轉耐環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耐環境加強型工程機械用軟電纜研制的背景以及電纜的結構設計、工藝流程、關鍵技術及主要性能。

關鍵詞：抗扭轉；耐環境；加強型；性能；結構設計；關鍵技術

1 概述

隨著經濟的發展和國民生活水平的提高，機械化程度得到了很大的發展，特別是機械自動化有了很大的進步。用于機械自動化設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，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，經常彎折，電纜的護套層會出現裂紋，內部的結構會出現松散或斷裂現象。經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、頻繁扭轉的工程機械設備用電纜的不足之處，設計人員研制了抗扭轉性能優異、且耐惡劣使用環境的電纜，可以大大降低使用成本。可廣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。電纜可伴隨自由扭轉或連續頻繁往復運動的類似設備的電源連接。

2 產品性能特點

2.1 抗扭轉耐環境加強型工程機械用軟電纜的技術特點

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上，通過在護層間增加一種優良的增強材料，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+內護層通過調整橡膠材料的粘度，利用高溫高壓連續硫化工藝，使三者之間緊密粘黏，形成三位一體結構，在電纜的往復運動中不剝離分層。

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

2.2 電纜性能要求

3 電纜結構設計及制造技術

根據上述性能和特點，該產品結構設計主要依據參照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》的有關技術內容而進行。

在產品性能上，保證了挖掘機、行車、吊車及類似設備抗扭轉耐環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、拉伸、彎曲頻繁使用。

3.1 產品結構設計

3.1.1 導體：采用符合GB/T3953規定的5類導體，絞線節距合理控制，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。

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

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、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，每1m長度上允許更換一個線錠。

3.1.7 護層：內、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，優化配方設計，達到耐磨、耐低溫、耐彎曲等性能要求。利用高溫高壓連續硫化工藝，使內、外護套與加強層形成復合結構，內、外護套粘連緊密，在電纜的往復運動中不剝離分層。

3.2 電纜結構示意圖

3.4 產品設計的關鍵技術

3.4.1 加強筋及隔離層的設計。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 高強度的護層結構設計。

（1）加強層的設計。在提高內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上，通過在護層間增加一種優良的增強材料，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）護套層綜合設計。外護層+加強層+內護層通過調整橡膠材料的粘度，利用高溫高壓連續硫化工藝，使三者之間緊密粘黏，形成復合結構，在電纜的往復運動中不剝離分層。

3.4.3 電纜整體抗扭轉性能的工藝實現。通過電纜整體工藝設計，使電纜通過常規溫度和低溫極限溫度下的電纜抗扭轉性能試驗。

4 結束語

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

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