高柔性拖链电缆设计与测试

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[摘 要]本文详细地阐述了高柔性拖链电缆从铜导体、绝缘、填充、护套等材料选型，结构设计和工艺控制，测试设计，通过以上的方法可以设计制造出满足终端客户使用需求的电缆。

[关键词]拖链电缆 材料选型 工艺控制 测试设计

中图分类号：TM726.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0028-01

1.引言

近年来随着我国工业自动化的发展，在自动化机械，如：数控机床、机器人，机械手臂，仓储设备，消防系统，起重机，数控机床和冶金工业等等，在这些机器设备中移动部件会使用到电线电缆传输数据和电力供应，对配套电缆的要求也提出了更高、更专一的要求；那么a这就需要耐弯折、耐环境的高性能电缆。此类电线电缆在使用功能上要求既能传输电力又能传输控制信号，集电力和控制信号传输为一缆，在电气性能上，要求电力传输可靠性和控制信号指令准确性，特别是在不断往复移动的地方，需要电缆结构稳定合理，柔软、抗弯折、抗拉、耐环境强等。

本文着重阐述高柔性拖链电缆的材料选用、结构设计、关键工序及工艺工点、性能测试。

2.材料选用

电缆主要由导体、绝缘、填充、屏蔽层及外护套构成，其中填充和屏蔽层为可选择性方式。

2.1 导体

对于导体均采用99.9%无氧铜（OFC），导体的机械和物理性能需符合GB/T3956-2008第6类导体、GB/T3953-2009标准要求。选用0.08mm-0.16mm单丝直径的裸铜做绞合导体；其性能：

1）抗拉强度。精确到1N/mm？

单丝直径的抗拉强度和伸长率根据以上两公式计算，需要选用伸长率要高于标准10%以上，

抗张强度高于标准5%以上的铜导体。

绝 缘

电气性能是选择绝缘材料首要考虑的因素，因为绝缘层的主要作用是电绝缘。但是由于柔性电缆的额定电压多在1KV以下，所以在材料选定之后，在设计绝缘厚度时，电性能一般不是主要考虑的因素。高柔性拖链电缆是需要运用在作不断往复运动的机械上，绝缘层会受到拉、压、弯、扭、切割等机械应力，所以需按力学性能来设计绝缘厚度，同时再考虑生产工艺上的可行性和长期老化的因素。选用TPE（Thermoplastic Elastomer）用为绝缘材料，是非常适合柔性电缆的材料；TPE具有环保无毒安全，手感柔软，耐候性，抗疲劳性和耐温性，加工性能优越；根据实际经验数据和试验数据，绝缘厚度可设计如图1，物理力学性能见表1。绝缘的颜色可以参考标准IEC 60173或根据实际需要配色。

2.2 填充

为了让电线的圆整性以及增强电线抗拉强度等相关性能，在芯线结构中添加填充材料，可选用棉线或是阻燃PP绳、尼龙丝等材料，绕包带可选用超薄型无纺布或阻燃PTFE带（聚四氟乙烯）等材料，特别在柔性和阻燃性上PTFE的性能表现非常好；填充材料的具体用量根据实际需要决定。

2.3 屏蔽层

当线缆需要带屏蔽时，在绝缘外编织一层金属丝，其目的是减少外界电磁场对绝缘电线内电流干拢；同时也避免绝缘芯线内电流产生的电磁场对外界的影响经。编织覆盖率≥80%，具体计算公式可以参考标准JB/T8734-2012。从线缆线径和柔软度以及生产工艺上考虑选用？0.12镀锡铜编织结构作金属屏蔽。

2.4 护套

电缆护套是电缆的核心组成部分之一，其质量的好坏、选用是否适当，将直接影响拖链电缆的使用寿命。因此，合理选料、正确设计、精心制造护套，具有非常重要的意义。对于高柔性拖链电缆的使用特性、安装环境用无卤与阻燃PUR（聚氨酯弹性体）材料作为外护套。PUR耐油性能优异，韧性好，耐磨，耐寒（耐低温），耐水解，耐老化，耐酸碱，耐气候，使用寿命长，抗紫外线等许多优异的功能，适用于环境极其恶劣场合。

护套厚度设计与计算：

Δ=aD+b

式中 Δ-护套标称厚度（mm），计算至小数后一位；

D-绝缘芯线成缆后绞合外径；

a和b-常数，a取值0.03， b取值0.6；

护套材料PUR特性见表3

3.结束语

目前我司以成功研制多种规格、多种型号，符合不同设备需求的柔性拖链电缆，使我们对材料的选择、结构的设计、模具的选配、工艺参数的设定，以及产品的检测等都有了较深的认识，为后续的研制积累了大量宝贵经验。

参考文献

[1] 王春江，等电线电缆手册：第1册[M]2版。北京：机械工业出版社，2004.

[2] 王卫东，等电缆工艺技术原理及应用第1版。北京：机械工业出版社，2011.

[3] 郭红霞，等电线电缆材料-结构.性能.应用第1版。北京：机械工业出版社，2012.

[4] GB/T3956-2008，电缆的导体.

[5] GB/T3953-2009，电工圆铜线

作者简介

夏兴治（1979-），男，重庆人，工程师.