金杯电工衡阳电缆有限公司 湖南衡阳 421007
摘要：本文主要介绍了一种矿山机械用拖拽软电缆的研制。分析了电缆使用技术要求，通过对电缆结构的设计和关键材料确定，并进行工艺试制，达到了电缆使用性能稳定、寿命延长的目的。
关键词：拖拽电缆；矿山机械；产品设计
引言
铲运机用电缆工作环境恶劣，需要在巷道中频繁移动供电，且直接接触矿石，因此电缆的外护套耐磨要求非常高。其工作期间，需要来回前行、平移或回收，电缆将受到很大的拉力和扭转，因此对电缆的抗拉、弯曲、抗压和扭转、耐磨性能要求极高；在电缆随铲运机来回移动，外护极易刮破，因此，对电缆外护提出了较高的耐磨性能以及抗撕裂性能要求；而电缆随着铲运机进行收展，电缆将受到很大的拉力和扭转，由此对电缆的柔软度以及抗拉拽性能均提出了较高要求。正鉴于此，本公司经过不断的试验、摸索，研制出一种新型矿山机械用拖拽软电缆。
1 性能要求
（1）高耐磨性，电缆的外护套必须能够经受住矿石长时间的摩擦而不损坏。
（2）高抗拉性，在矿石开采中电缆的使用长度比较长，地面的摩擦力很大，所有在来回移动使用中对电缆的拉力会非常大，这就需要电缆的抗拉性很强，电缆在拖拽中不会出现芯线的断裂。
（3）耐扭转性，电缆在井下巷道中需要长距离的拖动，往往还要在巷道中转弯，这势必造成电缆的扭转，这就要求电缆的耐扭转性能特别强，电缆不会因为扭转而变形，护套不开裂。
（4）防水、耐腐蚀，在地下矿石开采中，可能会有水或腐蚀性液体，这就要求电缆有足够的防水耐腐蚀性能。
2 结构与材料
2.1 产品结构
根据上述要求，我们设计的拖拽电缆的结构如图1所示。
图1 拖拽电缆的结构
2.2材料的选用
（1）导体。导体采用第5种软铜导体，同时导体中心增加导体加强芳纶纱，以增加导体的抗拉强度，防止导体拉断出现断路现象。其性能指标要求符合GB/T 3956-2008标准的规定。
（2）绝缘。绝缘采用特种丁晴复合热塑性弹性体，材料强度为25MPa，确保满足拖拽电缆相应的力学性能要求。
（3）成缆。为增强电缆抗拉能力，避免在拉拽过程中出现断芯，除在缆芯中央位置添加了一根芳纶纱外，在成缆时还采用了无包带结构确保绝缘与外护的紧密结合。
（4）撕裂绳。本产品采用双层编织层结构，编织丝采用耐高强度特制纤维。有效提高电缆抗拉能力。
（5）外护套结构设计。拖拽电缆采用双层护套结构，且外护套采用特制耐磨耐撕裂耐油高强度聚氨酯材料，确保对电缆的耐腐蚀、耐撕裂、耐磨要求。
3 关键技术
3.1 绝缘和护套材料的选择。拖拽电缆使用环境恶劣，对产品的性能提出了极高要求。为保证成品电缆的耐磨、耐腐蚀、抗开裂的性能。我们采用了特殊的弹性体材料作为绝缘，外护选用了高强度耐撕裂耐油耐腐蚀的聚氨酯护套料。
3.2 绝缘挤塑工艺设计。根据性能要求，绝缘挤塑后要求绝缘的拉伸强度和断裂伸长率分别为≥25MPa以及500%。由于绝缘采用的为弹性体材料，弹性体材料与硅烷交联聚乙烯绝缘相比较，熔融粘度较大，在挤塑加工过程时需控制加工温度，确保绝缘料的混炼均匀，避免对材料的力学性能造成不良影响。
3.3成缆以及撕裂绳编织工艺。成缆时由于我们采用的无包带结构，在无包带情况下，成缆线芯易散开。生产时需严格控制成缆节距，避免缆芯松脱。此外，编织时，由于设备张力不够以及成缆时未退扭导致绝缘线芯与成缆中心芳纶纱张力不均，芳纶纱跳股与绝缘线芯出现错位，导致缆芯鼓包，通过调整设备张力并在缆芯上加挂重物解决了此问题。
3.4 外护套挤出。由于聚氨酯中极性基团的存在导致聚氨酯护套料极易吸水，吸水后成品易出现气孔导致护套拉薄以及护套脱胶现象。此外，聚氨酯加工温度范围较窄且熔融粘度大，生产时因加工温度不到位以及塑化剪切过程中大类热量的释放均易导致聚氨酯呈水性流动导致无法成型。生产时我们提前对聚氨酯材料进行烘料处理（120℃ 12h），严格控制温度且采用半挤压模具生产，成功解决了上述问题。
4产品主要性能指标。根据使用特性要求，我公司对产品制定了企业标准，其标准号为Q/EAAE0257-2015《拖拽电缆》。电缆的主要性能要求见表1。
5结束语
从实践来看，通过设计铲运机拖拽电缆，提高了电缆的耐磨性、抗高拉性、耐扭转性、防水性和耐腐蚀性。经用户使用，反映良好，其性能达到标准和客户使用要求。目前产品在市场上具有较大的竞争优势，市场的使用量也越来越大，前景广阔。
参考文献：
[1]刘子玉.电气绝缘结构设计原理[M].西安：西安交通大学，1981
论文作者:王瑞琪,曾婉,贾朝民
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/20
标签：电缆论文; 护套论文; 拖拽论文; 性能论文; 聚氨酯论文; 材料论文; 导体论文; 《基层建设》2017年第35期论文;