新型绳锯装配用电缆的研制

郑延红

（福建南平太阳电缆股份有限公司，福建南平353000）

新型绳锯装配用电缆的研制

郑延红

（福建南平太阳电缆股份有限公司，福建南平353000）

介绍了绳锯装配用电缆的使用环境与要求，分析电缆结构并选材，提出了其优点和推广意义。

绳锯机装配用电缆；设计；制造

0 引 言

目前，石材加工、矿山开采、建筑混凝土切割都大量使用绳锯，其中数控绳锯是一种由电脑控制金刚石串珠绳运动轨迹，从而对石材进行切割加工的设备，其全自动切割，速度快，操作安全简单。它不仅从根本上消除了矿山爆破对作业人员的危险，减轻了他们的劳动强度，而且避免了采用火焰切割和爆破给环境带来的粉尘和噪音的污染，减少了矿山废石排放量，降低了开采成本。

该电缆可能受到包括日照、风化、潮湿、粉尘等多种不利环境的影响，使用时还要经常弯曲、拖移，而且绳锯切割时，必须通冷却水，以保护绳锯及锯机。原客户采用普通橡套电缆装配绳锯，但通常存在以下几个问题：电缆僵硬、笨重，拖移、弯曲比较困难，常有开裂或破损现象，电缆的抗损性差，使用寿命短，一般4个月左右就出问题。因此绳锯装配用电缆的开发已成为亟待解决的问题，本文将介绍如何开发新型绳锯装配用电缆。

1 电缆设计

绳锯是利用绳锯木断的原理设计出来的对脆硬材料进行切割的一种特殊锯子。它由驱动、飞轮、导向轮、绳锯链条组成，采用变频器与PLC工控模块控制，应用恒张力控制原理，根据切削力大小的变化，自动调节进给速度，使绳锯链条始终处于最佳切割状态。因其适用于钢筋混凝土、岩石、陶瓷等坚硬材料的切割，故要求配用电缆不仅具有抗拉、耐磨、耐损等优良的机械性能，还要有优良的柔软性、耐曲挠性、耐水性、耐低温性，此外为使用方便，电缆必须外径小、重量轻。

1.1结构分析

现以TSY-37G主电机功率37 kW、3S0 V，用于花岗岩、大理石矿山开采的绳锯为例，设计装配用电缆。绳锯主要由串珠绳张力控制，切割电流由PLC及变频器双向闭环控制，其中PLC控制回路需采用防干扰措施。由于传统的控制电缆绝缘线芯由内层到外层按自然数序顺时针方向排列，并整股绞合成缆，因此易造成各回路间的相互串扰，不能满足控制信号传输性能要求。

为此，综合客户提供的信息，将TSY-37G绳锯装配用电缆设计成如图1所示结构。由图1可知：1 为11根调控设备电机正反转、工作速度、手动与自动切换的控制绝缘线芯；5为另外备用的1根绝缘线芯，作接地线芯，以防止或减轻电气干扰，其与11根控制线芯分布在缆芯周边。在缆芯中间：2为两组三芯对绞非屏蔽线，连接电位器，调控电机转速；3为一组对绞屏蔽线，与PLC控制系统连接，以阻挡外界电磁波的干扰，或防止线对间相互干扰，对信号回路产生误动作等影响，选用结构稳定、弯曲性好的铜丝编织屏蔽。三组对绞线组与分布在周边的12根绝缘线芯紧凑地绞合在一起，并用绕包带扎紧。

此外，考虑到电缆的结构圆整性与性价比，将一组对绞屏蔽线、两组三芯对绞非屏蔽线，组成“Y”排列，线组间间隙不填充，然后对称成缆，采用对称结构有更好的电磁相容性，对抑制电磁干扰起到一定作用；并用11根控制绝缘线芯与一地线线芯相继填在间隙位置，组成缆芯部分。这样不仅不影响电缆使用功能，而且可缩小缆芯外径，减少护套料用量，降低电缆生产成本，减轻电缆重量。

图1　TSY-37G绳锯装配用电缆截面示意图1—控制信号绝缘线芯 2—三芯对绞绝缘线芯 3—两芯对绞屏蔽线芯 4—屏蔽层 5—地线 6—绕包带 7—护套层

1.2材料选择

（1）导体

考虑电缆的柔软性、加工成本，导体选用GB/T 3956第5类绞合裸铜丝，绞合节径比为19。

（2）绝缘

结合电缆的使用环境、抗损伤、耐浸水和柔软等要求，以及绝缘较少出现异常情况，故先选柔软性好的三元乙丙橡胶作绝缘。因为三元乙丙橡胶绝缘具有优良的耐老化性能和电绝缘性能，在低温下具有卓越的动态特性，-55℃也有屈挠性，化学稳定性较好，缺点是不耐油、加工比较困难、密度高（1.40 ～1.50 g/cm3）。但初制样品送客户进行实地测试后，客户反馈：个别芯线绝缘表面有被挤压变形情况，电缆重量还是不够轻便。

为进一步提高绝缘的抗挤压性、降低电缆重量，绝缘改用高密度聚乙烯绝缘料。高密度聚乙烯绝缘具有优良的绝缘性能、耐磨性、耐环境应力开裂性和抗铜害等性能，能在低温-70℃下使用，不脆裂、不硬化，还具备优良的加工性能，密度低（0.941～0.955 g/cm3），在相同绝缘厚度下，绝缘重量轻于三元乙丙绝缘约50％，绝缘介质损耗角正切值≤5× 10-4，而且聚乙烯的击穿场强与其厚度有关，随着厚度减薄而增加。在一定程度上用高密度聚乙烯绝缘料能减薄绝缘厚度，减小电缆外径，降低电缆重量。

（3）护套

从原普通橡套电缆使用情况来看，护套常有开裂或破损等现象。通过对电缆的耐曲挠性、耐水性、耐低温性等性能考虑，对常用的耐磨、耐水、耐低温、抗撕裂、柔软的护套材料进行性价评定，它们在性能与使用方面或多或少都存在不足，不能完全满足正常使用需要。

聚醚型聚氨脂弹性体混合物是一种成熟的环保材料，具有其它塑料材料所无法比拟的强度高、韧性好、耐磨、耐寒、耐油、耐水、耐老化、耐气候等特性。机械强度、抗冲击性及减震性能优异，其抗张强度为45 MPa，断裂伸长率达到550％，耐寒性突出，在-35℃仍保持良好的弹性、柔顺性和其他物理性能，加工性能好，能充分满足该电缆的使用要求。

2 制造工艺

工艺流程：铜杆→拉丝（连续退火）→束绞→导体绝缘（火花检验）→对绞→对绞线芯组编织屏蔽→成缆、绕包→护套挤出→成品检验→包装入库。

2.1对绞

为了减少回路间相互干扰，一组两芯对绞线组与两组三芯对绞线组的绞合节径比分别为12、13、15，绞向为右向。

2.2成缆

成缆节径比控制在16～1S，成缆绞向为右向，为缩小电缆外径，成缆不填充。为保证电缆的圆整性，将一组两芯对绞屏蔽线与两组三芯对绞线成“Y”型排列，11根绝缘线芯与一根地线线芯分别排列在“Y”的空隙位置，组成缆芯进行绞合。缆芯通过并线模后，绕包适当的带材并扎紧。为克服线芯的旋转移动与缆芯的摆动，在分线板处加置特殊定位分线板，并且在绕包前、后加置并线模作支撑。并线模的孔径选用要合适，孔径太小，易造成绝缘线芯表面刮伤、挤伤；太大，易造成绝缘芯线串位、跳股，难以保证成缆后缆芯不圆度小于15％。

2.3挤护套

电缆护套采用聚醚型热塑性聚氨脂（TPU）护套料，此材料具有较强的亲水性，材料含水率较高，在空气中极易吸湿。即使采用真空包装，使用前仍需进行烘干处理，否则会在电缆护套上出现微孔。这不仅影响到加工性，还严重影响电缆护套的质量，降低电缆的机械性能，甚至造成废品，所以挤出前必须进行充分干燥。TPU的烘干温度一般在S0～90℃，烘干时间为4～S h，烘干时间太长可能造成电缆料变色，烘料机应带有抽风装置，保证潮气能及时排出，TPU在热态下更容易吸潮，烘干后的材料要尽快使用。生产过程中，严格按工艺设计要求控制护套厚度，以保证电缆护套外径的均匀性，要求加工时牵引速度与螺杆速度相协调、稳定，牵引速度太慢、太快，均易造成护套缺陷。

3 试制与测试

参考德国标准2PfG 190S/05.12，并结合客户要求，对试制的电缆按设计要求进行测试，其主要性能应符合表1要求。

表1　绳锯装配用电缆主要性能要求

4 结束语

此款绳锯装配用电缆不仅节省敷设空间、方便安装，又便于设备维护，而且功能性强。

制备合格的样品送往石材矿山装配在绳锯上使用，至今已试用50多个月。从这50多个月的使用来看，电缆现场使用效果良好，未出现异样情况，而且至开始试用6个月起，每两月就有生产订单，这充分说明电缆的设计完全满足客户使用要求。

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

郑延红（1971-）女，工程师.

作者地址：福建南平市工业路102号［353000］.

［1］ 胡 玮，岳红涛.热塑性聚胺酯弹性体在电缆护套上的应用［J］.电线电缆，2010（6）：2S-30.

［2］ 徐应麟.电线电缆手册第二册［M］.北京：机械工业出版社，2001.