新型繩鋸裝配用電纜的研制

鄭延紅

（福建南平太陽電纜股份有限公司，福建南平353000）

新型繩鋸裝配用電纜的研制

鄭延紅

（福建南平太陽電纜股份有限公司，福建南平353000）

介紹了繩鋸裝配用電纜的使用環境與要求，分析電纜結構并選材，提出了其優點和推廣意義。

繩鋸機裝配用電纜；設計；制造

0 引 言

目前，石材加工、礦山開采、建筑混凝土切割都大量使用繩鋸，其中數控繩鋸是一種由電腦控制金剛石串珠繩運動軌跡，從而對石材進行切割加工的設備，其全自動切割，速度快，操作安全簡單。它不僅從根本上消除了礦山爆破對作業人員的危險，減輕了他們的勞動強度，而且避免了采用火焰切割和爆破給環境帶來的粉塵和噪音的污染，減少了礦山廢石排放量，降低了開采成本。

該電纜可能受到包括日照、風化、潮濕、粉塵等多種不利環境的影響，使用時還要經常彎曲、拖移，而且繩鋸切割時，必須通冷卻水，以保護繩鋸及鋸機。原客戶采用普通橡套電纜裝配繩鋸，但通常存在以下幾個問題：電纜僵硬、笨重，拖移、彎曲比較困難，常有開裂或破損現象，電纜的抗損性差，使用壽命短，一般4個月左右就出問題。因此繩鋸裝配用電纜的開發已成為亟待解決的問題，本文將介紹如何開發新型繩鋸裝配用電纜。

1 電纜設計

繩鋸是利用繩鋸木斷的原理設計出來的對脆硬材料進行切割的一種特殊鋸子。它由驅動、飛輪、導向輪、繩鋸鏈條組成，采用變頻器與PLC工控模塊控制，應用恒張力控制原理，根據切削力大小的變化，自動調節進給速度，使繩鋸鏈條始終處于最佳切割狀態。因其適用于鋼筋混凝土、巖石、陶瓷等堅硬材料的切割，故要求配用電纜不僅具有抗拉、耐磨、耐損等優良的機械性能，還要有優良的柔軟性、耐曲撓性、耐水性、耐低溫性，此外為使用方便，電纜必須外徑小、重量輕。

1.1結構分析

現以TSY-37G主電機功率37 kW、3S0 V，用于花崗巖、大理石礦山開采的繩鋸為例，設計裝配用電纜。繩鋸主要由串珠繩張力控制，切割電流由PLC及變頻器雙向閉環控制，其中PLC控制回路需采用防干擾措施。由于傳統的控制電纜絕緣線芯由內層到外層按自然數序順時針方向排列，并整股絞合成纜，因此易造成各回路間的相互串擾，不能滿足控制信號傳輸性能要求。

為此，綜合客戶提供的信息，將TSY-37G繩鋸裝配用電纜設計成如圖1所示結構。由圖1可知：1 為11根調控設備電機正反轉、工作速度、手動與自動切換的控制絕緣線芯；5為另外備用的1根絕緣線芯，作接地線芯，以防止或減輕電氣干擾，其與11根控制線芯分布在纜芯周邊。在纜芯中間：2為兩組三芯對絞非屏蔽線，連接電位器，調控電機轉速；3為一組對絞屏蔽線，與PLC控制系統連接，以阻擋外界電磁波的干擾，或防止線對間相互干擾，對信號回路產生誤動作等影響，選用結構穩定、彎曲性好的銅絲編織屏蔽。三組對絞線組與分布在周邊的12根絕緣線芯緊湊地絞合在一起，并用繞包帶扎緊。

此外，考慮到電纜的結構圓整性與性價比，將一組對絞屏蔽線、兩組三芯對絞非屏蔽線，組成“Y”排列，線組間間隙不填充，然后對稱成纜，采用對稱結構有更好的電磁相容性，對抑制電磁干擾起到一定作用；并用11根控制絕緣線芯與一地線線芯相繼填在間隙位置，組成纜芯部分。這樣不僅不影響電纜使用功能，而且可縮小纜芯外徑，減少護套料用量，降低電纜生產成本，減輕電纜重量。

圖1　TSY-37G繩鋸裝配用電纜截面示意圖1—控制信號絕緣線芯 2—三芯對絞絕緣線芯 3—兩芯對絞屏蔽線芯 4—屏蔽層 5—地線 6—繞包帶 7—護套層

1.2材料選擇

（1）導體

考慮電纜的柔軟性、加工成本，導體選用GB/T 3956第5類絞合裸銅絲，絞合節徑比為19。

（2）絕緣

結合電纜的使用環境、抗損傷、耐浸水和柔軟等要求，以及絕緣較少出現異常情況，故先選柔軟性好的三元乙丙橡膠作絕緣。因為三元乙丙橡膠絕緣具有優良的耐老化性能和電絕緣性能，在低溫下具有卓越的動態特性，-55℃也有屈撓性，化學穩定性較好，缺點是不耐油、加工比較困難、密度高（1.40 ～1.50 g/cm3）。但初制樣品送客戶進行實地測試后，客戶反饋：個別芯線絕緣表面有被擠壓變形情況，電纜重量還是不夠輕便。

為進一步提高絕緣的抗擠壓性、降低電纜重量，絕緣改用高密度聚乙烯絕緣料。高密度聚乙烯絕緣具有優良的絕緣性能、耐磨性、耐環境應力開裂性和抗銅害等性能，能在低溫-70℃下使用，不脆裂、不硬化，還具備優良的加工性能，密度低（0.941～0.955 g/cm3），在相同絕緣厚度下，絕緣重量輕于三元乙丙絕緣約50％，絕緣介質損耗角正切值≤5× 10-4，而且聚乙烯的擊穿場強與其厚度有關，隨著厚度減薄而增加。在一定程度上用高密度聚乙烯絕緣料能減薄絕緣厚度，減小電纜外徑，降低電纜重量。

（3）護套

從原普通橡套電纜使用情況來看，護套常有開裂或破損等現象。通過對電纜的耐曲撓性、耐水性、耐低溫性等性能考慮，對常用的耐磨、耐水、耐低溫、抗撕裂、柔軟的護套材料進行性價評定，它們在性能與使用方面或多或少都存在不足，不能完全滿足正常使用需要。

聚醚型聚氨脂彈性體混合物是一種成熟的環保材料，具有其它塑料材料所無法比擬的強度高、韌性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐氣候等特性。機械強度、抗沖擊性及減震性能優異，其抗張強度為45 MPa，斷裂伸長率達到550％，耐寒性突出，在-35℃仍保持良好的彈性、柔順性和其他物理性能，加工性能好，能充分滿足該電纜的使用要求。

2 制造工藝

工藝流程：銅桿→拉絲（連續退火）→束絞→導體絕緣（火花檢驗）→對絞→對絞線芯組編織屏蔽→成纜、繞包→護套擠出→成品檢驗→包裝入庫。

2.1對絞

為了減少回路間相互干擾，一組兩芯對絞線組與兩組三芯對絞線組的絞合節徑比分別為12、13、15，絞向為右向。

2.2成纜

成纜節徑比控制在16～1S，成纜絞向為右向，為縮小電纜外徑，成纜不填充。為保證電纜的圓整性，將一組兩芯對絞屏蔽線與兩組三芯對絞線成“Y”型排列，11根絕緣線芯與一根地線線芯分別排列在“Y”的空隙位置，組成纜芯進行絞合。纜芯通過并線模后，繞包適當的帶材并扎緊。為克服線芯的旋轉移動與纜芯的擺動，在分線板處加置特殊定位分線板，并且在繞包前、后加置并線模作支撐。并線模的孔徑選用要合適，孔徑太小，易造成絕緣線芯表面刮傷、擠傷；太大，易造成絕緣芯線串位、跳股，難以保證成纜后纜芯不圓度小于15％。

2.3擠護套

電纜護套采用聚醚型熱塑性聚氨脂（TPU）護套料，此材料具有較強的親水性，材料含水率較高，在空氣中極易吸濕。即使采用真空包裝，使用前仍需進行烘干處理，否則會在電纜護套上出現微孔。這不僅影響到加工性，還嚴重影響電纜護套的質量，降低電纜的機械性能，甚至造成廢品，所以擠出前必須進行充分干燥。TPU的烘干溫度一般在S0～90℃，烘干時間為4～S h，烘干時間太長可能造成電纜料變色，烘料機應帶有抽風裝置，保證潮氣能及時排出，TPU在熱態下更容易吸潮，烘干后的材料要盡快使用。生產過程中，嚴格按工藝設計要求控制護套厚度，以保證電纜護套外徑的均勻性，要求加工時牽引速度與螺桿速度相協調、穩定，牽引速度太慢、太快，均易造成護套缺陷。

3 試制與測試

參考德國標準2PfG 190S/05.12，并結合客戶要求，對試制的電纜按設計要求進行測試，其主要性能應符合表1要求。

表1　繩鋸裝配用電纜主要性能要求

4 結束語

此款繩鋸裝配用電纜不僅節省敷設空間、方便安裝，又便于設備維護，而且功能性強。

制備合格的樣品送往石材礦山裝配在繩鋸上使用，至今已試用50多個月。從這50多個月的使用來看，電纜現場使用效果良好，未出現異樣情況，而且至開始試用6個月起，每兩月就有生產訂單，這充分說明電纜的設計完全滿足客戶使用要求。

Development of a New Cable for Wire Saw Assembly

ZHENG Yan-hong
（Fujian Nanping Sun Cable Co.，Ltd.，Nanping 353000，China）

This Paper introduces the application environment and requirements of the cable for wire saw assembly.It designs the structure and materials of the cable，and analyzes its advantages and promoting significance.

rope saw machine with cable；design；manufacture

TM246.9

B

1672-6901（2015）02-0015-03

2014-06-16

鄭延紅（1971-）女，工程師.

作者地址：福建南平市工業路102號［353000］.

［1］ 胡 瑋，岳紅濤.熱塑性聚胺酯彈性體在電纜護套上的應用［J］.電線電纜，2010（6）：2S-30.

［2］ 徐應麟.電線電纜手冊第二冊［M］.北京：機械工業出版社，2001.