淺析機(jī)電結(jié)構(gòu)產(chǎn)品電纜布局安全性設(shè)計(jì)

劉明利 劉鵬飛 熊一帆 陳冠宇

摘要：在機(jī)電類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，電纜布局安全性設(shè)計(jì)非常重要，因此要高度重視機(jī)電類(lèi)產(chǎn)品電纜布局安全性設(shè)計(jì)。現(xiàn)提出電纜布局安全性設(shè)計(jì)原則，在此基礎(chǔ)上結(jié)合具體實(shí)例進(jìn)行探討分析。

關(guān)鍵詞：電纜布局;安全性設(shè)計(jì);機(jī)電結(jié)構(gòu)產(chǎn)品

0? ? 引言

電纜布局安全性設(shè)計(jì)是機(jī)電類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，不僅直接影響結(jié)構(gòu)空間布局設(shè)計(jì)、線路總長(zhǎng)度及費(fèi)用，還關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的安全性、可靠性、可維修性和電磁兼容性等。

針對(duì)以上問(wèn)題，提出了機(jī)電類(lèi)產(chǎn)品中電纜布局設(shè)計(jì)的原則，并對(duì)照該原則詳細(xì)分析了某轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)電纜磨損的原因，然后給出了具體解決措施。

1? ? 電纜布局安全性設(shè)計(jì)原則

電纜的屬性較為特殊，因?yàn)樗扔袡C(jī)械類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)，又有電氣類(lèi)產(chǎn)品的特點(diǎn)，因此在電纜布局設(shè)計(jì)時(shí)要考慮電纜的相關(guān)電氣技術(shù)、機(jī)械技術(shù)、制造技術(shù)。電纜空間布局設(shè)計(jì)應(yīng)遵循以下原則：

（1）電纜是連接兩臺(tái)或者多臺(tái)產(chǎn)品的功率或者信號(hào)的通路，因此電纜布置就需要考慮電氣產(chǎn)品的散熱要求。電纜需跟隨產(chǎn)品，因此電纜也需要面臨與產(chǎn)品相同的力學(xué)環(huán)境，所以對(duì)電纜的力學(xué)性能要求必不可少。

（2）交直流線路在設(shè)備內(nèi)的不同側(cè)面分開(kāi)布局。

（3）合理的電纜布局可以方便后續(xù)的拆裝，所以電纜的內(nèi)部走線應(yīng)和產(chǎn)品的方向一致，排列要整齊，這樣才能減少電容和電感耦合。

（4）電源電纜屬于功率較大的電通路，而信號(hào)電纜屬于高頻的電通路，因此在電纜布局時(shí)應(yīng)避免彼此靠近或布置在同一走線槽內(nèi)。

（5）在同類(lèi)信號(hào)的電纜走向完全一致且不會(huì)相互干擾的情況下，電纜均可扎成線束布置，扎帶應(yīng)均勻分布。

（6）為了設(shè)備的簡(jiǎn)潔和合理，常見(jiàn)的設(shè)備內(nèi)部空間較為狹窄，因此當(dāng)電纜不能平直布置而必須交叉走線時(shí)，應(yīng)當(dāng)避免電源耦合，高頻和低頻電纜需要分區(qū)布置。

（7）高低溫環(huán)境對(duì)電纜的壽命有較大影響，因此電纜的布置應(yīng)遠(yuǎn)離設(shè)備內(nèi)的發(fā)熱元器件或部件。

（8）由于電纜的走向需要跟隨產(chǎn)品，因此當(dāng)電纜彎曲時(shí)，需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)盡量使電纜的彎曲半徑大于電纜的最小彎曲半徑。

（9）線束要盡可能緊貼設(shè)備底板、面板、框架的內(nèi)側(cè)邊沿或拐角處，以方便固定;對(duì)于必須要架空的連接線，應(yīng)采用墊柱、支架固定，防止造成電連接不可靠。

（10）要防止線束由于與尖銳邊緣或粗糙表面相接觸而造成擦傷、切傷或刺穿等損傷。線束穿過(guò)金屬孔時(shí)，應(yīng)采用絕緣材料做成的套管進(jìn)行保護(hù)，或在穿孔部位纏繞絕緣膠帶、電纜螺旋纏線等，也可以在金屬孔上安裝護(hù)線圈。

（11）線纜彎曲時(shí)，粗線纜彎曲處應(yīng)扎為扁平。

（12）要禁止把線束當(dāng)作扶手或臨時(shí)用來(lái)支撐測(cè)試儀器的錯(cuò)誤做法。

（13）在可能聚集液體并污染電纜的位置，電纜的敷設(shè)和保護(hù)應(yīng)能防止自身受液體損害。

2? ? 某轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)電纜磨損分析

2.1? ? 問(wèn)題概述

在某轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)安裝過(guò)程中發(fā)現(xiàn)掃描驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電纜外層有局部破損，目視共21處，經(jīng)分析破損原因定位于電纜在安裝過(guò)程中與轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)擦蹭引起。掃描驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電纜共3束（圖1），兩束藍(lán)色電纜為信號(hào)線（接插件編號(hào)分別為X5和X6），另一束粉色電纜為功率線（接插件編號(hào)為X7）。X6束有21處破損（局部破損如圖2所示），X5束、X7束正常。

2.2? ? 問(wèn)題發(fā)生過(guò)程分析

在將轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)裝配到掃描驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)上的過(guò)程中需要3名操作配合完成，首先操作員1、操作員2配合將轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)抬起至承力結(jié)構(gòu)上方，操作員3將掃描驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)電纜束插頭拿起并從下穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)底部?80定位孔，操作員1騰出一只手將電纜從轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)底部定位孔中拉出，并將轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)緩慢下降，直至與掃描驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)法蘭配合面接觸對(duì)接。整個(gè)對(duì)接過(guò)程，電纜從轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)定位孔處拉出的相對(duì)運(yùn)動(dòng)距離為1 m（電纜長(zhǎng)度）。

由于工藝未考慮采取電纜防護(hù)措施，電纜束在從定位孔中拉出的過(guò)程中，有可能與轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)定位孔側(cè)邊發(fā)生了刮蹭，導(dǎo)致電纜防護(hù)層受力破損。

2.3? ? 解決措施

對(duì)照電纜布局原則，發(fā)現(xiàn)原則（10）提供了較有針對(duì)性的解決方案，即在裝配前，要求在電纜外套一層工藝保護(hù)套（錦綸絲套）進(jìn)行防護(hù)，保護(hù)套使用3M膠帶封口。在電纜穿過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)的?80定位孔時(shí)（圖3），應(yīng)使電纜保持豎直，緩慢降落轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，避免定位孔與電纜發(fā)生刮蹭。

3? ? 結(jié)語(yǔ)

在電纜布局安全性設(shè)計(jì)原則的指導(dǎo)下，某轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)發(fā)生的電纜磨損問(wèn)題得以有效解決。電纜布局安全性設(shè)計(jì)是機(jī)電類(lèi)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容之一，必須予以高度重視。

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收稿日期：2020-03-17

作者簡(jiǎn)介：劉明利（1984—），男，安徽宿州人，工學(xué)碩士，工程師，研究方向：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機(jī)構(gòu)。