線纜耐磨性能試驗研究

鐘智祎 謝建良 溫歡

摘要：本文通過線纜耐磨性能試驗、試驗樣柜振動試驗，驗證了線纜及防護材料本身的耐刮磨性、現有防護方式的有效性。通過樣柜振動試驗驗證，得出線纜或防護材料表面損傷的主要原因為“線束受力”與“相互接觸”，為有效避免磨線問題發生，需保證線纜與器件棱角、螺栓等在靜態及運行狀態下均無接觸可能性。

關鍵詞：耐磨性能研究;振動試驗;有效性;設計結構;工藝要求

1 ?試驗研究背景

2015-2017年，在交付變流器產品中，發生多起因磨線導致的質量問題。對這些問題進行原因分析，其主要原因在于：變流器產品生產過程與整車運行所處環境的狀態不同，對整車運行狀態下的磨線風險識別不到位，對線纜耐磨性能研究不夠深入。此處的試驗研究以歷史問題作為輸入，以實測路譜作為試驗條件，模擬整車運行狀態，從振動試驗角度研究變流器產品消除磨線問題的有效方法。做到從前端預防磨線問題，從而有效減少交付產品的磨線問題。

2 ?試驗所需設備/工裝/工具/材料

試驗所需設備、工裝、工具及材料見表1。

3 ?試驗條件

試驗設備：振動試驗工裝、振動試驗臺。

試驗條件：參照圖1《實測路譜》，分別在垂向、行車方向、橫向進行提高量值的模擬長壽命振動試驗振動，每個方向振動5小時，分別將傳感器安裝在柜體的吊耳位置。

4 ?試驗方法及實施

在線纜耐磨性能研究試驗樣柜中設置各類磨線試驗項點，各類項點中設置對比試驗組，通過對比試驗驗證現有防護措施的有效性、防護材料的應用效果、磨線診斷問題的風險程度。

試驗依據表2要求進行實施。

5 ?試驗數據及分析

5.1 防護材料耐刮磨數據分析

防護材料耐磨試驗樣品如圖2所示，試驗結果如圖3所示。

通過以上數據，可以得出不同防護材料的耐刮磨性優劣，在防護材料選型時，結合防護材料的應用環境需求與生產成本綜合考慮，可以選出更合適的防護材料。例如，1#防護材料耐刮磨性能差，可考慮用于過孔時填充空間固定線束而非防磨處理;4#及11#防護材料耐刮磨性能較好，當線束運行環境振動劇烈時可考慮選用。

5.2 線纜耐磨性能研究樣柜試驗現象及分析

記錄試驗前、試驗過程、試驗后的不同狀態，部分試驗記錄狀態示例如表3所示。部分線纜耐磨性能研究樣柜試驗項點線束拆解結果記錄示例如表4所示。

5.2.1 線纜耐磨性能研究樣柜項點試驗前后狀態對比（表4）

5.2.2 線纜耐磨性能研究樣柜線束拆解分析（表5）

基于下述風險評估原則（“高”：線纜表面破損;“中”：線纜表面變形或防護材料破損;“低”：線纜或防護材料表面無損傷），對試驗結果進行風險評估，并根據試驗結果的成因分析在振動環境下導致磨線問題發生的根本原因。（表6）

依據樣柜振動試驗結果進行分析，如圖4所示，可得：線纜或防護材料表面損傷的原因中，“線束受力”與“相互接觸”累計占比73.03%，為主要原因。通過對試驗結果進行原因分析，可得，改善對策需遵循下述原則：線纜與器件棱角、螺栓等風險源無接觸可能性且不受相互作用力。

6 ?結論

通過線纜耐磨性能研究試驗得出磨線改善支撐數據，為了使磨線改善管控措施在變流器產品生命周期前端有效落地，從設計結構、工藝要求兩方面分層梳理磨線風險預防措施，形成相應的標準、規范，從而有效降低變流器產品的磨線問題，進而實現布線質量提升。

6.1 設計結構

①扎線桿與門鎖相對位置及尺寸設計準則：線束固定后，線束與鎖舌、鎖桿最近距離須≥4mm;

②銅排電連接開孔位置設計準則：銅排上不可開用于線束綁扎使用的孔;銅排電連接開孔靠近走線路徑一側，線束表皮與銅排無接觸;

③銅排附近布線路徑設置設計準則：線束與銅排間距L不小于5mm（在動態情況下）;線束與銅排平行走線長度S不大于300mm;

④線束與零部件、器件邊沿（棱角）等位置設計準則：線束與骨架拐角、邊沿或隔板、器件的棱邊之間的最近距離不小于2mm;

⑤線束固定點間距設計準則：走線路徑上有線束固定點使線束在動態情況下無甩動情況;

⑥線束與螺栓相對位置尺寸設計準則：螺栓外表面與線束之間的最近距離≥5mm;

⑦線束與過線孔位置要求設計準則：應與過線孔中心線平行通過，線束不受力。

6.2 工藝要求

①線槽齒間出線，出線位置盡量保持與接線點位平行無交叉，避免卡齒擠壓電纜;

②線束在通過較鋒利的棱邊邊緣時如果無法避免，如在線槽的端頭出口、金屬板孔、金屬邊緣等，應在它們上面粘貼護線帶進行防護;

③線束綁扎的支架、扎線桿應預先在它們上面直接套或包熱縮管、自卷式套管;

④線束布線路徑需避開螺桿等尖銳棱角位置，如無法避免線束與其接觸，推薦使用絕緣帽進行線束防護;

⑤鄰近或并列的線束綁扎時，扎帶頭不能朝向線束方向，避免扎帶頭傷到線束;

⑥活動部位的線束，應確認部件的活動范圍內不能有線束，避免部件與線束干涉。

7 ?結束語

線纜耐磨性能試驗研究包含線束防護材料耐刮磨試驗、變流器產品沖擊和振動試驗。其中，耐刮磨試驗對廣泛應用的防護材料的耐刮磨性進行對比分析，為防護材料應用選型提供參考數據;變流器產品沖擊和振動試驗，以最嚴苛的振動試驗環境，模擬變流器產品運行時的裝配狀態，有效驗證了磨線問題發生的機理，并總結出具備可實施性的預防及管控措施。筆者以為，線纜耐磨性能試驗研究所得結論同樣適用于軌道交通產品的磨線風險預防及管控，具有一定推廣價值。