新型高抗拉信号传输卷筒电缆的研制

赵金磊， 袁宗民， 吴亚利

(无锡市恒汇电缆有限公司，江苏宜兴214252)

0 引言

钢铁冶炼和海洋运输的繁荣使起重及重型搬运机械迅速发展，但起重及重型搬运机械吊装、拖曳频繁，配套用的电缆经常需要做高速移动，承受较大的拉力和弯曲，而传统的卷筒电缆使用很短时间即发生破损，影响起重设备使用，为此需要有新型的高性能卷筒电缆与之配套。我们根据起重设备使用条件及相关国内外资料，结合公司制造卷筒电缆的经验，研发出一种新型的高抗拉信号传输卷筒电缆。本文介绍该电缆的结构设计、材料选用及工艺的要求，供有关人员参考。

1 主要技术性能

通过对国内外卷筒电缆剖析研究并根据客户提出的相关技术要求，研发的高抗拉信号传输卷筒电缆应具有以下技术性能:

(1)电缆具有优异的抗拉性能，在处于抗扭转应力高的频繁绕线和退绕、拖曳状态下以及拉力消除后，不发生外观及内部结构变形，不出现导电线芯断裂，保证与之配套的设备长期安全有效地运行。

(2)电缆能在环境温度为－20～+95℃的条件下正常工作，不发生护套开裂，电缆导体的最高长期工作温度为105℃。

(3)成品电缆最小弯曲半径不小于6倍的电缆最大直径，柔软性高，能适用于安装和频繁地高速移动。

(4)成品电缆应通过IEC 60332规定的阻燃要求，适用于阻燃等级要求高的场所。

(5)成品电缆具有优异的耐油、耐磨性能，适用于油污耐磨场合。

(6)为保证信号传输完整，减小失真，电缆应具有屏蔽层。

(7)电缆结构紧凑，用电安全性高。

2 产品结构与材料的选用

2.1 产品结构

根据上述要求，我们设计的新型高抗拉信号传输卷筒电缆的结构如图1所示。

2.2 材料的选用

(1)导体

对于卷筒电缆而言，导体的抗拉、抗扭转性能尤其重要，否则会经常出现电缆断芯现象，影响电缆的正常运行。针对这一现象，我们通过摸索和验证，确定用镀锌钢丝加强芯和铜丝或镀锡铜丝编织层作为导体的组合结构。这样的导体具有扭转稳定性、优良的抗冲击性以及耐弯折性。

图1 新型高抗拉信号传输卷筒电缆的结构

(2)绝缘

绝缘采用我公司自主研制的105℃高柔性阻燃PVC绝缘材料，在确保电缆优异的电气绝缘性能的前提下，保证电缆的耐热、柔软、阻燃和机械性能。

(3)屏蔽

屏蔽采用以塑料薄膜为基材，单面或双面涂覆铝粉而制成的铝塑复合带。由于铝塑复合带在高温氧化时能吸收大量的热能，铝的融化温度为660℃，融化热达到11670 J/mol，并生成三氧化铝层形成热的屏障，阻止热量向内部传递，同时减缓了火源冲击力，较好地保护了绝缘层无机壳体的形成，间接地起到了阻燃作用，并且采用此屏蔽方式既能减小接地电阻，增强抗干扰效果，又可作为挡潮层保护电缆线芯，起到防水、防腐蚀作用。

(4)填充及内衬层

填充采用额外的麻绳填充，保持产品内部缆芯结构稳定性和圆整性，增强电缆的抗拉性能。内衬层采用重叠绕包双层聚酯带，保证屏蔽层与线芯的耐电压冲击性，并且聚酯带具有较高的机械强度、卓越的绝缘性能，增强了电缆的电气及机械性能。

(5)外护套

外护套为我公司自主研制的105℃高柔性阻燃丁腈复合物护套材料，确保电缆具有阻燃、耐油、耐磨和柔软性能。

(6)铠装

考虑到电缆在使用过程会经常受到外力作用，在电缆外护层外增加不锈钢丝编织铠装层。钢丝不仅可作为电缆的机械保护层，增强电缆的寿命，同时它也起到附加性屏蔽作用，等同于采用了两种不同屏蔽材料，在电磁波屏蔽上起到一定的互补作用，屏蔽效果将更好。

3 工艺要求

该电缆的工艺流程如下:编织导体→挤包绝缘→成缆→绕包屏蔽→挤包外护套→编织铠装层。

(1)导体。镀锌软钢丝必须为多股复绞结构，并且严禁表面出现接头毛刺。铜丝编织过程中，编织层无洞疤，线芯表面的毛头必须修复完整以消除编织导体的毛刺或凸起。编织密度应确保在90%以上且编织层节距均匀，以确保电缆优异的信号传输性能。

(2)绝缘。绝缘挤制应采用挤压式模具，挤出时压力、出料控制适当，以利于绝缘能充分挤入导体缝隙中。线芯挤包过程中，还应特别注重原材料的净化、绝缘偏心度与绝缘外径的一致性，以减少界面效应，提高电气性能。

(3)成缆。成缆时采用双层聚酯带重叠绕包，麻绳填充，成缆节径比不大于12，成缆后缆芯应填充紧密、圆整。

(4)屏蔽。铝塑复合带绕包屏蔽，绕包紧凑，搭盖率25%～30%;屏蔽层内放置一股镀锡铜丝作引流线(截面不小于0.5 mm2)以确保屏蔽的电气连续性并方便安装接地。

(5)外护套。护套挤制应采用挤压式模具，挤出时压力、出料控制适当;外观应光滑、密实、圆整。

(6)铠装。电缆外护套外首先绕包双层高温玻纤带，重叠率不小于15%，以确保电缆外护套不被钢丝编织层扎破;其次，不锈钢丝编织铠装时，编织密度控制在85%以上，编织层表面无洞疤，毛头修复平整。

4 结束语

本公司设计制造的部分样品经客户使用完全符合设计的要求，目前已批量生产并应用在起重及重型搬运机械上。然而由于材料选择的局限性，在较低的温度下该电缆会出现绝缘和护套开裂的现象，因此该产品目前只适用于－20℃以上的低温环境。不过我们会不断地探索研究，争取尽快研制出适合于较低温度下的卷筒电缆以满足市场需求。

［1］郑玉东主编.通信电缆［M］.北京:机械工业出版社，1982.

［2］王春江主编.电线电缆手册(第1册)［M］.北京:机械工业出版社，2001.

［3］GB/T 9330—2008 塑料绝缘控制电缆［S］.