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成缆工艺.pdf

成缆工艺.pdf

上传者: 信控科技
639次下载 0人收藏 暂无简介 简介 2012-01-07 举报

简介:电线、电缆大全

成缆工艺学www.plcworld.cn目录第一章:序言第二章:材料和半成品第一节:绝缘线芯第二节;常用材料第三章:成缆工艺装备第一节:成缆机的种类及生产范围第二节:成缆机的结构组成及传动系统第三节:成缆模具和盘具第四节:设备的维护保养第四章:成缆工艺第一节:成缆工艺基本知识第二节:成缆工艺计算第三节:填充、包带及干燥第四节;扇形线芯成缆第五节:分相铅报电缆的成缆第五章:成缆质量控制第一节:成缆质量控制第二节:废品种类及防止方法www.plcworld.cn第一章绪论电缆是用来传输电能或控制信号的。电力设备用电多数是使用多相电源,所以电力电缆是多芯的,常用三相电源的三芯电缆或四芯电缆(其中有一芯作为地线)。控制电缆主要是用于控制设备的线路,控制线路需要的根数一般是很多的,因此控制电缆往往是做成多芯的。这样不仅使用方便、经济,而且对使用三相电源送电的三芯电缆成缆在一起,可以使三相磁场抵消,减小损耗。因此,在成缆工序中,是将两芯、三芯,甚至是几十根的绝缘线芯绞合在一起。组成多芯电缆。这种将绝缘线芯按一定的规则绞合起来的工艺过程,包括绞合时线芯间空隙的填充和在成缆上的包带过程,叫做成缆。成缆时,绝缘线芯的绞合形式是采用同心层正规绞合,绝缘线芯直径相同的成缆叫做对称成缆,绝缘线芯中直径不同的叫做非对称成缆。虽然根据需要根数的绝缘线芯绞合在一起的电缆,使用方便经济,但有些电缆是不成缆的,如高压电缆等,这是为了避免结构太大而笨重和技术设备上的原因,制造成单芯电缆。本书只介绍电缆的成缆工艺极其有关的基础理论。www.plcworld.cn第二章材料和半成品第一节绝缘线芯一、导电线芯导电材料有银、铜、金、铝等,但考虑经济与资源等因素,常用的导体有铜和铝两种。铜导体分软、硬、特硬三种状态。在电力电缆中一般采用软铜线(TR),要求它的电阻率不大于0.017241Ωmm2/m,伸长率对不同线径的铜线要求是不同的,线径大伸长率也就大。线径从0.66~3.00mm的伸长率为25%,线径3.15~8.00mm的伸长率为30%。铜导体的一般物理性能:密度为8.89g/cm3,线膨胀系数为0.000017/,电阻温度系数0.00393/,由于在架空电缆中才采用硬铜线,所以这里对硬铜线的性能暂不作介绍。电缆中的铝导体多用半硬铝线(H4状态)。但在大截面的线心中也用软铝线(0状态)。电阻率为0.028264Ωmm2/m,物理性能:密度2.703g/cm3,线膨胀系数0.000023/,电阻温度系数软线0.00407/,硬线0.00403/,力学性能见表2——1。导线电阻R=ρSL式中ρ——电阻率L——导线长度S——为导线截面在其他条件不变时,ρ越小,电阻值越小/所以要求导线有小的电阻率。他对导体各项性能的具体指标,在国家标准GB3952~3956中www.plcworld.cn有明确的规定。表2——1铝导线力学性能型号状态单线直径mm抗拉强度N/mm2断裂伸长率不小于%LRO1.001.01~10.00~98~981520LY4H40.30~6.0095~125LY6H60.30~6.00125~165自身直径卷8圈退六圈,重新卷不裂。电力电缆的导电线芯,可以制成整根实心的,或是由多根单线绞合而成的;形状可以是圆形的、半圆形的和扇形的。绞合线芯可以采用非紧压式和紧压式的两种。10kV及以下的塑料绝缘电缆多采用紧压扇形结构,10kV以上的交联聚乙烯绝缘电缆多采用圆形紧压结构。对于控制电缆,一般来说截面都比较小,多用细单线或绞合成圆形线。橡皮绝缘电缆,一般要求有好的弯曲性能,所以也常用细单线绞合而成。圆形导电线芯,其绞合排列采用”正规”绞合形式,绞合原则是:中心一般为一根单线,第二层为六根单线,以后每层比内层多六根,单线采用相同的线径;每层单线的绞合方向应和前一层方向相反,最外层应采用左向绞合。这样的结构可以保证电缆导电线芯的稳定性和一定的柔软性。交联聚乙烯绝缘电缆和PVC塑料绝缘电力电缆,为了改善导线表面情况,并节约其他材料常采用分层紧压结构。电力电缆的导体结构应符合GB/T3956-1997《电缆的导体》所规定。35kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆导体线芯的结构见表2——2www.plcworld.cn表2——235kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆线芯根数线芯中单线根数线芯中单线根数标称截面mm2圆形不少于型线不少于标称截面mm2圆形不少于型线不少于25~3518550~7024095300~500120630~800150常用的塑料和橡皮绝缘电缆线芯结构见表2——3表2——3常用的橡皮和塑料绝缘电缆导体线芯结构铜芯铝芯铜芯铝芯标称截面mm2线芯结构线芯结构线芯结构标称截面mm2线芯结构线芯结构线芯结构0.030.060.120.20.30.40.50.751.01.52.02.5(2.5)4(4)6(6)101/0.201/0.301/0.401/0.501/0.601/0.701/0.801/0.971/1.131/1.371/1.601/1.76---1/2.24---1/2.73---7/1.33------------------7/0.307/0.377/0.437/0.527/0.6019/0.417/0.6819/0.527/0.8519/0.647/1.0349/0.52------------------------1/1.131/1.371/1.601/1.76---1.2.24---1/2.73---7/1.33101625355070951201501852403004005006308001000---7/1.707/2.127/2.5019/1.8319/2.1219/2.5037/2.0037/2.2437/2.5061/2.2461/2.5061/2.8591/2.62127/2.50127/2.85---19/0.849/0.6498/0.58---------------------------------------------7/1.707/2.127/2.5019/1.8319/2.1219/2.5037/2.0037/2.2437/2.5061/2.2461/2.5061/2.8591/2.62127/2.50127/2.85127/3.15圆形近压线芯,紧压后的截面如图2——1所示,线芯结构参数如表2——5所列。www.plcworld.cn图2---1紧压后圆形线芯截面扇形和半圆形导电线芯,不是理想的对称形状,因此,设计多根线芯排列时,考虑到弯曲情况下的稳定性极为重要。为使紧压扇形线芯具有足够的可曲度和稳定性,在设计不紧压线线芯时必须遵守下列规则.中央导线规则:扇型芯的中央导线必须位于扇型芯的中心线上。否则,当线芯弯曲时,位于中心线上部的导线将被拉伸,而下部的将被压缩而可能凸出,这将引起扇形破坏而损伤绝缘。移滑规则:扇型芯中心线上导线的直径一般较大,处在其两侧的导线应能沿中心线上导线滑动而不改变扇形芯外形,这一规则称为滑移规则,如图2——2所示。www.plcworld.cn图2---2移滑规则目前,我国对工作电压在10kV及以下油浸纸绝缘电力电缆、kV级塑料绝缘电缆等均采用紧压扇形结构,先绞合成卵线形坯子,再经过型模紧压成扇形线芯。通常采用的扇形坯的结构如图2——3、图2——4、图2——5所示。图2--3截面积为25、35、50、70、95mm扇形芯坯结构www.plcworld.cn图2-4截面积为70-120mm扇形芯坯结构图2-5截面积为150-240mm扇形芯坯结构双芯电缆线芯一般采用弓形结构,紧压程序同扇形线芯,弓形线芯坯结构如图2——6、图2——7所示,www.plcworld.cn图2--6弓形芯坯结构(95-120mm)图2--7弓形芯坯结构(25-70mm)几种标准扇形及弓形线芯的结构参数和尺寸见表2-6、表2-7、表2-8、表2-9。控制电缆用线芯结构列于表2-10。上述各线芯结构,各制造厂并非完全一样,在符合标准的前提下,各制造厂稍有不同。www.plcworld.cn表2—5紧压圆形线芯结构参数20直流电阻不大于Ω/km标称截面mm2导体外径mm根数/单线直径mm紧压系数铜芯铝芯162535507095120150185240300400500630800100012004.86.07.08.410.011.613.014.616.218.420.623.826.630.034.038.242.071.7872.2672.65191.91192.26192.65372.12372.38372.65612.36612.65613.01613.36613.87614.24614.92615.250.880.880.910.900.890.900.900.900.900.900.900.900.900.890.880.870.871.150.7270.5240.3870.2680.1930.1530.1240.09910.07540.06010.04700.03660.02830.02210.01760.01511.911.200.8680.6410.4430.3200.2530.2060.1640.1250.1000.07780.06050.04690.03670.02910.0247注:结构尺寸为参考值。大于1000mm2及以上的铜导体,应采用分割导体结构。www.plcworld.cn表2——6三芯电缆的扇形芯(紧压)结构导线根数及直径mm扇形尺寸mm中心标称截面mm2绞合平放第一层第二层高度宽度2535507095120159185240---------------72.6272.0772.2972.6261.3461.5961.9062.2562.6222.6222.0722.2922.62121.34121.59121.90122.25122.62152.40152.07152.29152.62------------------212.07212.29212.624.95.87.08.39.811.212.814.216.49.011.013.015.418.020.122.525.228.5表2——7四芯电缆的扇形芯(紧压)结构基本线芯第四线芯导线根数和直径mm导线根数和直径mm中央标称截面mm2绞合平放第一层第二层扇形高度mm中央第一层扇形高度mm2535507095120150185------------72.3272.6272.0772.2961.3461.5961.9062.2522.3222.6222.0722.29121.34121.59121.90122.25162.14162.40152.07152.29------------------212.07212.295.36.57.79.211.012.413.415.261.3461.5961.90---62.25---------121.34121.59121.90---122.25---------6.47.97.7---10.3---------表2——8双芯电缆弓形芯(紧压)结构导线根数和直径mm中央标称截面mm2绞合平放第一层第二层弓形高度mm2535507095120150------------72.2572.5372.0771.2871.5171.8072.1322.2522.5322.07131.28131.51131.80132.13152.25152.53152.07------------------212.074.25.06.07.28.59.010.9www.plcworld.cn表2——9三芯、四芯电缆单根扇形芯结构结构参数mm2标称截面mm2高宽扇形弧半径扇形角圆弧化半径325335350325+116335+116350+125350+1254.655.56.655.16.07.19基本线芯6.1第四线芯7.89.411.487.38.5210.986.255.86.67.36.67.68.68.71111111表2——10控制电缆线芯结构标称截面mm2导线结构根数/直径芯数范围0.7511.52.5461016257/0.387/0.447/0.537/0.677/0.857/1.047/1.357/1.707/2.142~612~612~612~612~192~192~72~72~4二、绝缘线芯导电线芯在挤包或绕包绝缘层后,成为绝缘线芯。不同电压等级和规格的电缆,绝缘厚度不同。因此在上机成缆前,必须检查半成品是否合格,半成品的标签应与工作单一致,并有检查员合格章,标签与实物相符,线盘清洁无脏物,排线整齐,线芯尺寸和绝缘厚度符合要求,线芯绝缘表面规整,无凸起、皱折、碰伤,芯号或颜色配套。同一芯不得有两种号(主要指纸绝缘线芯),对于6kV及以上的纸力缆绝缘芯,还必须注意是经过予干燥,予干燥出罐至成缆前停放时间不得超过24h,纸绝缘不得有发脆和干燥不好的现象。www.plcworld.cn成缆用绝缘导电线芯,按绝缘材料分类有纸绝缘、交联聚乙烯绝缘、橡皮绝缘、聚氯乙烯绝缘等。按线芯形状分类有圆形、扇形、半圆形等。400mm2及以上一般是圆形线芯;300mm2及以下(1kV及以下电缆)大多数做成扇形线芯;150mm2及以下的两芯电缆一般做成半圆形。圆形导线有紧压和非紧压两种,半圆形、扇形均为紧压线芯。第二节常用材料一、电缆纸电缆纸在成缆中作为带绝缘用,半导电纸是起屏蔽作用。常用的电缆纸是木质纤维制成的,半导电纸是在电缆纸中加进适当的碳黑而成。它们的主要性能见表2——11。表2——11电缆纸的主要性能绝缘纸项目DLZ-12DLZ-17半导电纸IBLZ厚度mm0.120.0070.170.010.120.01紧度g/cm30.850.10.850.10.88纵向152011抗张力kg横向7105.5纵向不小于2.22.22.0伸长率%横向不小于9.56.56.0透气度ml/min不大于303025水分%8+1-28+1-27+2-2灰份不大于%1.01.01.0体积电阻率Ωcm1107工频击穿电压V不小于9001200上述性能是根据GB7969-87、SLSC——NO4003规定。二、塑料带成缆中绕包塑料带,对不同电缆用途不同,但总的说来,分别是隔离、扎紧、绝缘、衬垫用,或者肩而有之。对它们总的要求是与电www.plcworld.cn缆相一致的耐温等级,不吸水,不促使与其接触的材料性能发生变化,主要指标见表2——12。表2——12塑料带的主要指标项目聚乙烯带绝缘用PVC带垫层用PVC带厚度mm0.05~0.10.010.11~0.250.020.26~0.80.030.10.010.20+0.030.25-0.01抗张强度N/cm2纵686横490117.6117.6断裂伸长率%纵180横100100126耐电强度kV/mm>401814体积电阻率Ωcm11016110141109三、玻璃纤维乳胶布带玻璃纤维乳胶布带在成缆中多数用于扎紧,它的宽度和厚度种类很多,根据需要选用.它的含胶量不小于15g/m2,断裂强度以25mm宽的布条计,纵向不小于392N,横向不小于186N。四、填充材料填充材料主要用来填充绝缘间的缝隙,使电缆圆整。常用的材料有聚丙烯撕裂薄膜绳,塑胶管条、纸捻等。对填充材料也要考虑耐温和吸水性等问题,应与电缆用材料相一致。塑胶管条是根据需要填充空隙大小挤制的。纸捻由电缆厂自制,一般采用0.05mm厚的电话纸在专门的纸捻机上加工。根据需要,纸捻直径的大小确定纸捻的号数。要求纸捻紧密,否则填充就无法饱满,电缆不能圆整,也不能阻止电缆油的流动。一般纸捻的实际面积是其截面的0.3~0.6倍的范围,现用纸捻的规格,即它的直径有20、30、40、60、80mm等五种。除上述填充材料外,还有麻绳等,已在淘汰之中。www.plcworld.cn第三章成缆工艺装备第一节成缆机的种类及生产范围用于成缆的设备,也就是把绝缘线芯绞合在一起,并加以填充、绕包的设备,称为成缆机。成缆机有普通式和盘绞式两种。普通式成缆机有笼式和盘式两种,成缆速度一般在10m/min以下。大型成缆机制成盘式,能进行三芯、四芯及五芯电缆的成缆。如1+3/1600和1+3/2400、1+4/1600、1+4/2400成缆机,最大放线盘分别为1600mm和2400mm。中、小型成缆机制成笼式,绞合部分如同绞线机的绞笼,有1+6/1000和1+6/400型等规格形式。盘绞式成缆机是较新的成缆设备,生产效率高,速度一般在30m/min以上,适用范围大,能用于各种电力电缆的成缆,也可用于通信电缆和控制电缆以及大截面超高压电缆分裂导体的缆合。常用成缆机生产范围见表3——1。表3——1常用成缆机生产范围生产范围设备规格截面积mm2芯数4-400型6-400型6+12+18/400型18+24/400型6+12/600型1+6/1000型1+3(4)/1600型1+3(4)/2400型第二节成缆机的结构组成及传动系统一、成缆机的传动www.plcworld.cn成缆机的传动,一般大都采用一台电机,通过传动轴和齿轮,带动放线(绞笼盘)、绕包头、、牵引轮等三部分,并且每部分至少有一组齿轮是可变换齿数,以便改变转动速度,这不仅可以改变成缆速度,而且也可以改变成缆节距和包带节距,几种代表性成缆机的传动系统如图3——1、图3——2、图3——3、图3——4、图3——5所示。减速器绞笼绞轮收线装置(托盘)电动机图3_11+6/1000型成缆机传动示意图平面式纸包头收线装置(托盘)无级变速器减速器电动机可逆减速器绞笼平面式纸包头图3-21+3/1600型成缆机传动示意图www.plcworld.cn管体同心式绕包头引线轮收排线装置图3---36/400型管式成缆机传动示意图二、成缆机的主要组成部分1、绞笼结构与绞线机的绞笼大致相似,在绞笼上有放绝缘线芯盘的线盘架。各种形式的成缆机线盘架数不同,大型成缆机一般是3---6个线盘架,小型成缆机可以有18个或24个,甚至更多的线盘架。在绞笼每个线盘架上都有制动器,用以控制绞合时线芯的张力。绞笼的转速是用变速齿轮来调节的,并且旋转方向也可以改变。在绞笼前部有一些固定的支杆,用以安放填充绳盘。2、模架并线模根据需要可以更换。它的作用是使几个绝缘线芯并合,绞成正确的圆形电缆。3、包带头结构与纸包头相似,支架上一般有3个或6个带夹,用来在电缆芯的外面包布带、纸带、玻璃布带或薄膜带等。4、牵引轮由一个大直径可转轮盘以及拨线环组成,给线芯以直线运动,并具有可以调节速度装置的部分,绞合节距主要是通过牵引轮www.plcworld.cn的转速来控制的。5、收线装置用来将绞合后的电缆收绕在收线盘上(托盘内),收存速度应和牵引速度配合好。6、放置中心线具的放线架。以上所述成缆机的组成仅是一般情况,成缆机的种类较多,各种成缆机的构造稍有不同。下面简单介绍几种成缆机的构造特点。盘式成缆机。它由大小不同的圆盘紧固在一个空心轴上,两圆盘间有三只放线盘的盘架,放线盘架轴上装有退扭用的齿轮机构。行星式齿轮机构退扭的简单原理如图3——6所示。齿轮Z5装在中央轴上与盘架一起旋转.Zn为一对过渡齿轮,Z6连接在放线盘架上,成缆绞合左向时,Z6右向。这样使每绞合一转放线盘就回转一转,得到了退扭,这种方法比较方便,当扇形线芯不需要退扭时,卸下Zn即可。nn6盘式成缆机的绞合部分有一个主轴承,空心轴的后端即在其中旋www.plcworld.cn转,前后圆盘均由托轮支撑,空心轴最前端是分线板,使绞合前的绝缘线芯依正确方向进入并线模,并防止绝缘线芯扭回。分线板有辊轮式的,每一根线芯在此均经过一对导轮。也有模孔式的,选择适当尺寸的模子插入分线板来代替辊轮,不同线径的绝缘线芯应选择不同尺寸的辊轮或模子。笼式成缆机一般可放六个线盘,绞合部分与绞线机的绞笼相同。不论盘式或笼式成缆机,都有一个星形架,以放置成缆用的填充料。在绞合后分别是并线模座支架、绕包头、牵引装置、收线装置等。盘绞式成缆机原理同束线方式,放线盘固定为一种旋转,而收线盘同时完成绞合和收线双重运动,放线的同时可以同时进行退扭。放线盘的直径可以在1000~4000mm,其转速为300~25r/min,比普通成缆机提高了效率,扩大了生产范围。盘绞式成缆机采用履带式牵引,放线固定,放线角度不变。所以绝缘线芯放线张力均匀,成缆角度小,成缆质量好。当成缆予扭线芯时,通过传感器,能自动校正角度位置。盘绞式成缆机主要组成部分,除放线部分外也大致和普通盘式成缆机相似。有可以退扭的放线盘架、填料盘架、控制予扭扇形线芯角度的正位传感器、并线模、包带头、转动的履带牵引、收排线装置,传动及控制系统等。成缆予扭线芯时,防线盘架通过机器的主传动轴带动旋转。如成扇型绝缘线芯不需退扭,放线盘架便固定起来,这样它对予扭和不予扭的绝缘线芯都可用。正位传感器的作用是保证扇型线芯成缆时能正www.plcworld.cn确并合。线芯进入并线模之前,先经正位传感器,如扇形线芯角度有误差,正位传感器就发出信号,使校正马达动作,进行调节,所以它能够在生产中连续调节放线盘架的转动速度。由于盘绞式成缆机速度快,要求绕包头的转速快,一般用两个半切线式的绕包头。最高转速能达到800r/min左右,否则就会影响生产率。旋转的履带通过气压将衬垫上的橡皮压紧,松紧调整要合适,避免过紧压扁电缆。对于采用履带牵引的也是一样的,适当的调整气压,使其带动电缆前进即可,注意气压过大会压扁电缆。第三节成缆模具和盘具成缆采用的模具有压模、包带模,这些模具右两个半圆模加定位销组合而成。模子的形状大致相同,如图3——7所示。进线区是圆滑的喇叭形,以适应绝缘线芯进入模时的过渡状态,成缆模具不使绝缘线芯产生过分的弯曲。承线区是直线,使线芯经过这个区域后基本定型。模子的进线段和定型段长度之比大约在2:1左右,它们之间是光滑圆弧过渡,使绝缘线芯保持良好状态。模具的内壁光滑耐磨。图3——7成缆模形状www.plcworld.cn进线区承线区各种绝缘线芯模孔尺寸稍有不同,纸绝缘线芯的成缆模孔径可以比成缆直径小0.4mm左右,塑料绝缘线芯的成缆模孔径与电缆直径相等为宜。这里分别介绍一组纸力缆和一组塑力缆配模尺寸,见表3——2、表3——3。对控制电缆的配模较简单,基本采用模孔尺寸与成缆外径一致即可。表3——20.6/1kV塑力缆成缆配模参数mm规格成缆直径模Ⅰ模Ⅱ包带模32515.616.615.615.433517.618.617.617.435021.122.021.020.837023.524.623.423.239527.728.827.627.4312030.631.830.630.4315034.335.634.234.0318538.339.638.238.0324043.344.643.243.0330048.249.848.248.0表3——30.6/1kV塑力缆成缆配模参数mm规格成缆直径模Ⅰ模Ⅱ包带模32514.114.813.813.633515.816.815.615.435018.319.218.017.837020.921.820.620.439523.724.823.623.4www.plcworld.cn312026.527.626.226.0315030.131.430.029.8318533.134.433.032.8324037.639.237.637.4330041.544.042.442.2盘具是不出厂的,仅用作工序间装半成品流动。选用盘具的宽度与设备要相匹配。并且盘的内径不小于所装的电缆允许弯曲直径的规定。当然,收线盘芯直径大对电缆质量有好处,但影响装盘容量。盘芯直径太小时会使电缆弯曲过度损伤绝缘线芯。一般要求塑料多芯力缆的收线盘芯直径不小于电缆直径的15~20倍,这样是能够满足成缆线芯在收线时不损伤绝缘线芯的要求。第四节设备的维护保养设备正确良好的维护保养,不仅使设备耐久,而且也能减少设备运行中出现的事故,从而提高产品质量。所以设备必须经常维护,定期检修。设备各组成部分和部件,必须完整好用,如部件有缺陷必须立即修复或更换,不能带病运行。工模具及变换齿轮应完整,保存整齐,防止腐蚀损伤。设备各装配部分应紧固不动,保持控制和传动系统状态良好。绞笼支撑圈及支撑托轮的接触部分应完全接触,中心对准。线框稳固不晃动。线架予扭销予压定位良好,固定牢靠不松动。绕包头抱刹灵活好使,绕包带夹拧紧,不应松动。拨线环和牵引轮间配合良好,运行时拨线环导轮灵活转动,不歪斜。www.plcworld.cn收线装置运转声音正常,电流指示不超过负荷要求。开车时由于转动惯量很大,不能未停稳车就开反车。起车必须逐级加速,但也不能长期低专数运转。设备要按规定的时间、方法,用润滑剂进行润滑。详细的维护保养要按各自设备的维护规程进行。第三章成缆工艺第一节成缆工艺基本知识一、成缆绞合方向成缆绞合方向有左向和右向之分,区别的方法与绞合线芯相同,即将绝缘线芯成缆后,水平放置向前看,如果是左旋为左向,右旋为右向,电缆最外层成缆应为右向。在生产过程中面对着绞线机或成缆机的前端(即放线端),绞笼是顺时针旋转,绞出的线芯为右向,反向为左向。判别已绞好的线芯绞向可用手去比试,拇指沿着电缆线芯轴向,其余四指与郊线方向一致,若与左手相同为左向,与右手相同为右向。如图4——1所示。一般塑力缆的绞合方向均为右向。www.plcworld.cnSZ图4_1绞合方向的判定a)左向(S向)b)右向(Z向)二、成缆节距与节距倍数成缆过程中,成缆的每根绝缘线芯,都有直线和旋转两种运动。当绝缘线芯旋转一周时,绝缘线芯沿轴向前进的距离称为电缆节距。在生产实践中,一般成缆节距是以节距倍数来表示的。所谓节距倍数,即是节距长度与成缆的直径之比。用公式表示为:m=DL式中m——成缆节距倍数;L——成缆节距;D——成缆直径。对于不同的产品节距倍数不同。一般要求柔软性较高的电缆,规定节距倍数较小。例如矿用电缆中的电钻电缆,UZ标准规定不大于5倍,UC、UCP标准规定不大于10倍,U、UP标准规定不大于12~14倍,以使这些电缆具有较好的弯曲性能。成缆节距长度的选择,对各种电缆绝缘线芯是不同的。成缆节距www.plcworld.cn的大小直接影响绝缘线芯变形和电缆柔软性。成缆节距越大,电缆绝缘线芯在弯曲时变形越大,电缆柔软性越差。通常绝缘线芯的成缆节距是根据电缆使用条件、线芯柔软程度以及成缆后电缆的稳定性等因素加以选定。选择合适的成缆节距,使电缆有好的结构稳定性和弯曲性,减少变形和皱折以及有较大的生产率。对于圆形绝缘线芯采用浮动式成缆选用较小的节距,一般节距比为25~40,而扇形绝缘线芯采用固定成缆,为减少变形和带材的位移,选用较大的节距比,一般在40~80。常用的节距比如表4——1。表4——1纸绝缘线心成缆节距比芯数圆形芯扇形芯225~3050~70330~4040~80430~4040~80在具体选择时,一般绞合线芯的截面越大,成缆节距比选得越小。截面小些的电缆通常选节距比70~80,而截面大些的电缆则选60~70。因为大截面的电缆成缆时,若节距过大,柔软性变差不稳定。对挤包绝缘线芯成缆时,因绝缘线芯刚性较大,产生的内应力大,为保证其结构稳定性和防止成缆后产生蛇形,应选用较小的节距,如表4——2所示。表4——2挤包绝缘线芯成缆节距比形式圆形芯扇形芯节距比25~3040~60控制电缆成缆节距较小,成缆节距倍数,外层一般是18~20,内层要选得稍大一些。三、绞合节距和绞入率www.plcworld.cn由于成缆过程中绝缘线芯除直线前进的运动外,还有一个扭绞的转动,因此成缆的长度与绝缘线芯的实际长度是不等的。在成缆的一个节距内,绝缘线芯的实际长度l与节距长度L之比称为绞入系数K。即K=Ll在实际使用中,还有绞入率的概念,即在一个成缆节距内绝缘线芯实际长度减去节距长度的差值与成缆节距长度之比称为绞入率。这是因为和导电线芯绞合时一样,成缆时当绝缘线芯沿螺旋线转过一个节距时,它的实际长度大于节距长度,因此将这个增加的长度与成缆节距长度之比称为成缆的绞入率,通常以百分比表示,如图4——2所示。π图4--2一个节距螺旋线展开图L为成缆节距,D为成缆直径,l为一个节距内绝缘线芯的实际长度。则绞入率可用下式表示:www.plcworld.cnλ=LLl100%已知l=222LD+π=122+Dπ式中m——成缆节距倍数;所以绞入率λ可写成:λ=(1)(12+mπ)100%由此可见,绞入率是悠悠节距倍数决定的。节距倍数越小,绞入率越大。绞入率的增加,使成缆的导线电阻增加,同时也相应地增加了单位长度电缆导体材料和其他绝缘材料的消耗。第二节成缆工艺计算通过成缆工艺计算来确定成缆的外径、成缆节距、包带节距、层数、宽度以及选配变换齿轮来达到计算结果的要求。一、成缆外径计算因电缆的绝缘线芯的形状、线径、芯数排列方式不同,电缆外径的计算方法也不同。1、等圆形绝缘线芯成缆外径计算:D=kd式中D——成缆外径(mm);d——绝缘线芯直径(mm);k——成缆绞合外径系数。对于不同数量芯数的电缆,成缆绞合外径系数k值见表4——3。表4——3成缆绞合外径系数k值www.plcworld.cn电缆芯数绞合规则K值电缆芯数绞合规则K值222d180+6+125d332.154d191+6+125d442.414d201+6+135.154d552.7d211+7+135.3d662.8d221+8+135.7d71+63d232+8+136d81+73.3d242+8+146d91+83.7d253+8+146.154d102+84d263+9+146.154d113+84.154d273+9+156.154d123+94.154d284+9+156.414d134+94.414d294+9+166.414d144+104.414d304+10+166.414d155+104.7d315+10+166.7d165+114.7d325+11+166,7d170+6+115d335+11+176.7d346+11+177d成缆外径系数k值,也可通过作图用三角关系求得。例如三等芯电缆如图4——3。D=2OE=2(EA+AO)=2)2(AOd+在AOG中AO=dddAG577.023230cos2cos0===αD=2(dd577.02+)=2.154d式中d——为绝缘线芯直径。www.plcworld.cn图4--3三等芯电缆成缆外径计算四等芯电缆如图4——4。图4--4四等芯电缆成缆外径计算D=EF=EB+BG+GF=BGddBGd+=++22在BCG中BG=dddaBC414.1245coscos===五等芯电缆如图4——5。www.plcworld.cn图4--5五等芯电缆成缆外径计算D=2OE=2(EA+AO)=2(AOd+2)在OAG中AO=588.0245cos2cos==ddaAGD=2(588.022+dd)=2.7d采用类似推导方法,即可计算出表4——3中所列芯数的成缆系数k值。这种电缆结构是最普遍最常见的一种形式,也可称为对称型电缆结构形式,比较多采用的是控制电缆、信号电缆、船用电缆等。2、不等圆形绝缘线芯成缆外径计算构成这种电缆结构形式的多为移动式橡套电缆,中性点接地的电力电缆等,通常都是三个或两个同截面的工作线芯与一个截面较小的中性线芯合在一起,俗称三大一小或二大一小,绝缘线芯截面形状呈圆形。www.plcworld.cn二大一小电缆成缆外径的计算:D=ad1式中a=bbcbbbb2121(22+++++b=12ddd1————工作线芯直径(mm);d2————中性线芯直径(mm)。由于b值(d2/d1)是已知的,因此与b值相对应的a值亦可按公式求得,然后即可计算出电缆的成缆外径D。为简便起见,a与b的部分对应值列于表4——4。表4——4a与b的部分对应值B0.700.750.800.850.900.951.0a2.0022.0152.0352.05882.0882.1202.1547三大一小电缆结构示意如图4——6。图4--6四芯不等径电缆成缆计算这种电缆的成缆外径计算:D=ad1令b=12dd根据三角公式推导可得:www.plcworld.cnb=12223aaaa式中d2————中性线芯直径(mm);d1————工作线芯直径(mm)。由于b值(d2/d1)是已知的,因此与b值相对应的a值可按上述公式求得,即可计算出电缆的成缆外径。为便于计算,a与b的对应值可以从图4——7中查出,a与b的部分对应值见表4——5。1.02.0123.04681.0图4----7a与b的关系曲线表4——5a与b的部分对应值A0.3670.48340.5900.6900.7970.88970.9761.000b2.1002.1552.2002.2502.3002.3502.4002.4143、半圆形或扇形绝缘线芯成缆外径计算用半圆形或扇形绝缘线芯构成的电缆芯有两芯(1800)、三芯(1200)、四等芯(900)、五芯五种结构形式。两芯、三芯电缆结构如图4——8所示。www.plcworld.cn其成缆外径计算公式如下:D=Mh(mm)式中h——绝缘线芯扇形高度(mm);M——外径比,见表4——6。表4——6半圆形或扇形电缆芯外径比电缆芯数2343+1M值22.112.22.31三、计算举例成缆的工艺计算,要根据电缆的结构、成缆节距允许范围、包带绕包角度范围和宽度以及机器传动范围的数据等进行计算。在允许范围内,尽量发挥机器的生产率,即有较高的线速度。以1+3/2400型成缆机为例进行计算如下:1、主轴转速nn=95010227=251r/min2、绞笼转速n1n1=nBA4424552012525=9.96BA(r/min)3、绕包头转速n2n2=n6060NM165158=240NM(r/min)4、牵引轮转速n3n3=n8838DCFE751520417=1.8DFCE(r/min)5、牵引轮线速度V3V3=πDn3=3.1431.8DCFE=17DFCE(r/min)6、成缆节距www.plcworld.cnL=13nV=ADFBCE25.917=1.84ADFBCE(m)=1840ADFBCE(mm)7、绕包带节距VV=23nV=17MDFNCE240=71MDFNCE(mm)8、包带角度(Dn为第n层包带外径)tgα=nDVπα=arctgnDVπ9、包带宽度b=(V-e)cosα式中Dn=——电线绕包后第n层直径(或相当于直径);b——包带宽度;e——为包带间隙;V——绕包带节距。从上面的计算,将各变换齿轮数据代入,可得到成缆节距和各部位转速,现将变换齿轮和节距表计算列于表4——7。表4——7齿轮速度与节距表www.plcworld.cn牵引轮变换齿轮绞笼齿轮A/B转速和成缆节距绕包头齿轮M/N转速和包带节距22/6830/6038/5260/8064/7667/7371/69C/DE/F线速度m/min3.0r/min4.63r/min6.76r/min180r/min202r/min221r/min247r/min24/7236/5040/4644/4248/384.084.945.947.151360164519802380882106712811543604731879105922.627.433.039.720.224.629.435.418.522.426.832.316.520.024.029.025/7136/5040/4644/4248/364.315.216.277.561437173820872520930112513541632638772928112023.929.034.842.021.325.831.0

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简介:电线、电缆大全

成缆工艺学www.plcworld.cn目录第一章:序言第二章:材料和半成品第一节:绝缘线芯第二节;常用材料第三章:成缆工艺装备第一节:成缆机的种类及生产范围第二节:成缆机的结构组成及传动系统第三节:成缆模具和盘具第四节:设备的维护保养第四章:成缆工艺第一节:成缆工艺基本知识第二节:成缆工艺计算第三节:填充、包带及干燥第四节;扇形线芯成缆第五节:分相铅报电缆的成缆第五章:成缆质量控制第一节:成缆质量控制第二节:废品种类及防止方法www.plcworld.cn第一章绪论电缆是用来传输电能或控制信号的。电力设备用电多数是使用多相电源,所以电力电缆是多芯的,常用三相电源的三芯电缆或四芯电缆(其中有一芯作为地线)。控制电缆主要是用于控制设备的线路,控制线路需要的根数一般是很多的,因此控制电缆往往是做成多芯的。这样不仅使用方便、经济,而且对使用三相电源送电的三芯电缆成缆在一起,可以使三相磁场抵消,减小损耗。因此,在成缆工序中,是将两芯、三芯,甚至是几十根的绝缘线芯绞合在一起。组成多芯电缆。这种将绝缘线芯按一定的规则绞合起来的工艺过程,包括绞合时线芯间空隙的填充和在成缆上的包带过程,叫做成缆。成缆时,绝缘线芯的绞合形式是采用同心层正规绞合,绝缘线芯直径相同的成缆叫做对称成缆,绝缘线芯中直径不同的叫做非对称成缆。虽然根据需要根数的绝缘线芯绞合在一起的电缆,使用方便经济,但有些电缆是不成缆的,如高压电缆等,这是为了避免结构太大而笨重和技术设备上的原因,制造成单芯电缆。本书只介绍电缆的成缆工艺极其有关的基础理论。www.plcworld.cn第二章材料和半成品第一节绝缘线芯一、导电线芯导电材料有银、铜、金、铝等,但考虑经济与资源等因素,常用的导体有铜和铝两种。铜导体分软、硬、特硬三种状态。在电力电缆中一般采用软铜线(TR),要求它的电阻率不大于0.017241Ωmm2/m,伸长率对不同线径的铜线要求是不同的,线径大伸长率也就大。线径从0.66~3.00mm的伸长率为25%,线径3.15~8.00mm的伸长率为30%。铜导体的一般物理性能:密度为8.89g/cm3,线膨胀系数为0.000017/,电阻温度系数0.00393/,由于在架空电缆中才采用硬铜线,所以这里对硬铜线的性能暂不作介绍。电缆中的铝导体多用半硬铝线(H4状态)。但在大截面的线心中也用软铝线(0状态)。电阻率为0.028264Ωmm2/m,物理性能:密度2.703g/cm3,线膨胀系数0.000023/,电阻温度系数软线0.00407/,硬线0.00403/,力学性能见表2——1。导线电阻R=ρSL式中ρ——电阻率L——导线长度S——为导线截面在其他条件不变时,ρ越小,电阻值越小/所以要求导线有小的电阻率。他对导体各项性能的具体指标,在国家标准GB3952~3956中www.plcworld.cn有明确的规定。表2——1铝导线力学性能型号状态单线直径mm抗拉强度N/mm2断裂伸长率不小于%LRO1.001.01~10.00~98~981520LY4H40.30~6.0095~125LY6H60.30~6.00125~165自身直径卷8圈退六圈,重新卷不裂。电力电缆的导电线芯,可以制成整根实心的,或是由多根单线绞合而成的;形状可以是圆形的、半圆形的和扇形的。绞合线芯可以采用非紧压式和紧压式的两种。10kV及以下的塑料绝缘电缆多采用紧压扇形结构,10kV以上的交联聚乙烯绝缘电缆多采用圆形紧压结构。对于控制电缆,一般来说截面都比较小,多用细单线或绞合成圆形线。橡皮绝缘电缆,一般要求有好的弯曲性能,所以也常用细单线绞合而成。圆形导电线芯,其绞合排列采用”正规”绞合形式,绞合原则是:中心一般为一根单线,第二层为六根单线,以后每层比内层多六根,单线采用相同的线径;每层单线的绞合方向应和前一层方向相反,最外层应采用左向绞合。这样的结构可以保证电缆导电线芯的稳定性和一定的柔软性。交联聚乙烯绝缘电缆和PVC塑料绝缘电力电缆,为了改善导线表面情况,并节约其他材料常采用分层紧压结构。电力电缆的导体结构应符合GB/T3956-1997《电缆的导体》所规定。35kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆导体线芯的结构见表2——2www.plcworld.cn表2——235kV及以下交联聚乙烯绝缘电力电缆线芯根数线芯中单线根数线芯中单线根数标称截面mm2圆形不少于型线不少于标称截面mm2圆形不少于型线不少于25~3518550~7024095300~500120630~800150常用的塑料和橡皮绝缘电缆线芯结构见表2——3表2——3常用的橡皮和塑料绝缘电缆导体线芯结构铜芯铝芯铜芯铝芯标称截面mm2线芯结构线芯结构线芯结构标称截面mm2线芯结构线芯结构线芯结构0.030.060.120.20.30.40.50.751.01.52.02.5(2.5)4(4)6(6)101/0.201/0.301/0.401/0.501/0.601/0.701/0.801/0.971/1.131/1.371/1.601/1.76---1/2.24---1/2.73---7/1.33------------------7/0.307/0.377/0.437/0.527/0.6019/0.417/0.6819/0.527/0.8519/0.647/1.0349/0.52------------------------1/1.131/1.371/1.601/1.76---1.2.24---1/2.73---7/1.33101625355070951201501852403004005006308001000---7/1.707/2.127/2.5019/1.8319/2.1219/2.5037/2.0037/2.2437/2.5061/2.2461/2.5061/2.8591/2.62127/2.50127/2.85---19/0.849/0.6498/0.58---------------------------------------------7/1.707/2.127/2.5019/1.8319/2.1219/2.5037/2.0037/2.2437/2.5061/2.2461/2.5061/2.8591/2.62127/2.50127/2.85127/3.15圆形近压线芯,紧压后的截面如图2——1所示,线芯结构参数如表2——5所列。www.plcworld.cn图2---1紧压后圆形线芯截面扇形和半圆形导电线芯,不是理想的对称形状,因此,设计多根线芯排列时,考虑到弯曲情况下的稳定性极为重要。为使紧压扇形线芯具有足够的可曲度和稳定性,在设计不紧压线线芯时必须遵守下列规则.中央导线规则:扇型芯的中央导线必须位于扇型芯的中心线上。否则,当线芯弯曲时,位于中心线上部的导线将被拉伸,而下部的将被压缩而可能凸出,这将引起扇形破坏而损伤绝缘。移滑规则:扇型芯中心线上导线的直径一般较大,处在其两侧的导线应能沿中心线上导线滑动而不改变扇形芯外形,这一规则称为滑移规则,如图2——2所示。www.plcworld.cn图2---2移滑规则目前,我国对工作电压在10kV及以下油浸纸绝缘电力电缆、kV级塑料绝缘电缆等均采用紧压扇形结构,先绞合成卵线形坯子,再经过型模紧压成扇形线芯。通常采用的扇形坯的结构如图2——3、图2——4、图2——5所示。图2--3截面积为25、35、50、70、95mm扇形芯坯结构www.plcworld.cn图2-4截面积为70-120mm扇形芯坯结构图2-5截面积为150-240mm扇形芯坯结构双芯电缆线芯一般采用弓形结构,紧压程序同扇形线芯,弓形线芯坯结构如图2——6、图2——7所示,www.plcworld.cn图2--6弓形芯坯结构(95-120mm)图2--7弓形芯坯结构(25-70mm)几种标准扇形及弓形线芯的结构参数和尺寸见表2-6、表2-7、表2-8、表2-9。控制电缆用线芯结构列于表2-10。上述各线芯结构,各制造厂并非完全一样,在符合标准的前提下,各制造厂稍有不同。www.plcworld.cn表2—5紧压圆形线芯结构参数20直流电阻不大于Ω/km标称截面mm2导体外径mm根数/单线直径mm紧压系数铜芯铝芯162535507095120150185240300400500630800100012004.86.07.08.410.011.613.014.616.218.420.623.826.630.034.038.242.071.7872.2672.65191.91192.26192.65372.12372.38372.65612.36612.65613.01613.36613.87614.24614.92615.250.880.880.910.900.890.900.900.900.900.900.900.900.900.890.880.870.871.150.7270.5240.3870.2680.1930.1530.1240.09910.07540.06010.04700.03660.02830.02210.01760.01511.911.200.8680.6410.4430.3200.2530.2060.1640.1250.1000.07780.06050.04690.03670.02910.0247注:结构尺寸为参考值。大于1000mm2及以上的铜导体,应采用分割导体结构。www.plcworld.cn表2——6三芯电缆的扇形芯(紧压)结构导线根数及直径mm扇形尺寸mm中心标称截面mm2绞合平放第一层第二层高度宽度2535507095120159185240---------------72.6272.0772.2972.6261.3461.5961.9062.2562.6222.6222.0722.2922.62121.34121.59121.90122.25122.62152.40152.07152.29152.62------------------212.07212.29212.624.95.87.08.39.811.212.814.216.49.011.013.015.418.020.122.525.228.5表2——7四芯电缆的扇形芯(紧压)结构基本线芯第四线芯导线根数和直径mm导线根数和直径mm中央标称截面mm2绞合平放第一层第二层扇形高度mm中央第一层扇形高度mm2535507095120150185------------72.3272.6272.0772.2961.3461.5961.9062.2522.3222.6222.0722.29121.34121.59121.90122.25162.14162.40152.07152.29------------------212.07212.295.36.57.79.211.012.413.415.261.3461.5961.90---62.25---------121.34121.59121.90---122.25---------6.47.97.7---10.3---------表2——8双芯电缆弓形芯(紧压)结构导线根数和直径mm中央标称截面mm2绞合平放第一层第二层弓形高度mm2535507095120150------------72.2572.5372.0771.2871.5171.8072.1322.2522.5322.07131.28131.51131.80132.13152.25152.53152.07------------------212.074.25.06.07.28.59.010.9www.plcworld.cn表2——9三芯、四芯电缆单根扇形芯结构结构参数mm2标称截面mm2高宽扇形弧半径扇形角圆弧化半径325335350325+116335+116350+125350+1254.655.56.655.16.07.19基本线芯6.1第四线芯7.89.411.487.38.5210.986.255.86.67.36.67.68.68.71111111表2——10控制电缆线芯结构标称截面mm2导线结构根数/直径芯数范围0.7511.52.5461016257/0.387/0.447/0.537/0.677/0.857/1.047/1.357/1.707/2.142~612~612~612~612~192~192~72~72~4二、绝缘线芯导电线芯在挤包或绕包绝缘层后,成为绝缘线芯。不同电压等级和规格的电缆,绝缘厚度不同。因此在上机成缆前,必须检查半成品是否合格,半成品的标签应与工作单一致,并有检查员合格章,标签与实物相符,线盘清洁无脏物,排线整齐,线芯尺寸和绝缘厚度符合要求,线芯绝缘表面规整,无凸起、皱折、碰伤,芯号或颜色配套。同一芯不得有两种号(主要指纸绝缘线芯),对于6kV及以上的纸力缆绝缘芯,还必须注意是经过予干燥,予干燥出罐至成缆前停放时间不得超过24h,纸绝缘不得有发脆和干燥不好的现象。www.plcworld.cn成缆用绝缘导电线芯,按绝缘材料分类有纸绝缘、交联聚乙烯绝缘、橡皮绝缘、聚氯乙烯绝缘等。按线芯形状分类有圆形、扇形、半圆形等。400mm2及以上一般是圆形线芯;300mm2及以下(1kV及以下电缆)大多数做成扇形线芯;150mm2及以下的两芯电缆一般做成半圆形。圆形导线有紧压和非紧压两种,半圆形、扇形均为紧压线芯。第二节常用材料一、电缆纸电缆纸在成缆中作为带绝缘用,半导电纸是起屏蔽作用。常用的电缆纸是木质纤维制成的,半导电纸是在电缆纸中加进适当的碳黑而成。它们的主要性能见表2——11。表2——11电缆纸的主要性能绝缘纸项目DLZ-12DLZ-17半导电纸IBLZ厚度mm0.120.0070.170.010.120.01紧度g/cm30.850.10.850.10.88纵向152011抗张力kg横向7105.5纵向不小于2.22.22.0伸长率%横向不小于9.56.56.0透气度ml/min不大于303025水分%8+1-28+1-27+2-2灰份不大于%1.01.01.0体积电阻率Ωcm1107工频击穿电压V不小于9001200上述性能是根据GB7969-87、SLSC——NO4003规定。二、塑料带成缆中绕包塑料带,对不同电缆用途不同,但总的说来,分别是隔离、扎紧、绝缘、衬垫用,或者肩而有之。对它们总的要求是与电www.plcworld.cn缆相一致的耐温等级,不吸水,不促使与其接触的材料性能发生变化,主要指标见表2——12。表2——12塑料带的主要指标项目聚乙烯带绝缘用PVC带垫层用PVC带厚度mm0.05~0.10.010.11~0.250.020.26~0.80.030.10.010.20+0.030.25-0.01抗张强度N/cm2纵686横490117.6117.6断裂伸长率%纵180横100100126耐电强度kV/mm>401814体积电阻率Ωcm11016110141109三、玻璃纤维乳胶布带玻璃纤维乳胶布带在成缆中多数用于扎紧,它的宽度和厚度种类很多,根据需要选用.它的含胶量不小于15g/m2,断裂强度以25mm宽的布条计,纵向不小于392N,横向不小于186N。四、填充材料填充材料主要用来填充绝缘间的缝隙,使电缆圆整。常用的材料有聚丙烯撕裂薄膜绳,塑胶管条、纸捻等。对填充材料也要考虑耐温和吸水性等问题,应与电缆用材料相一致。塑胶管条是根据需要填充空隙大小挤制的。纸捻由电缆厂自制,一般采用0.05mm厚的电话纸在专门的纸捻机上加工。根据需要,纸捻直径的大小确定纸捻的号数。要求纸捻紧密,否则填充就无法饱满,电缆不能圆整,也不能阻止电缆油的流动。一般纸捻的实际面积是其截面的0.3~0.6倍的范围,现用纸捻的规格,即它的直径有20、30、40、60、80mm等五种。除上述填充材料外,还有麻绳等,已在淘汰之中。www.plcworld.cn第三章成缆工艺装备第一节成缆机的种类及生产范围用于成缆的设备,也就是把绝缘线芯绞合在一起,并加以填充、绕包的设备,称为成缆机。成缆机有普通式和盘绞式两种。普通式成缆机有笼式和盘式两种,成缆速度一般在10m/min以下。大型成缆机制成盘式,能进行三芯、四芯及五芯电缆的成缆。如1+3/1600和1+3/2400、1+4/1600、1+4/2400成缆机,最大放线盘分别为1600mm和2400mm。中、小型成缆机制成笼式,绞合部分如同绞线机的绞笼,有1+6/1000和1+6/400型等规格形式。盘绞式成缆机是较新的成缆设备,生产效率高,速度一般在30m/min以上,适用范围大,能用于各种电力电缆的成缆,也可用于通信电缆和控制电缆以及大截面超高压电缆分裂导体的缆合。常用成缆机生产范围见表3——1。表3——1常用成缆机生产范围生产范围设备规格截面积mm2芯数4-400型6-400型6+12+18/400型18+24/400型6+12/600型1+6/1000型1+3(4)/1600型1+3(4)/2400型第二节成缆机的结构组成及传动系统一、成缆机的传动www.plcworld.cn成缆机的传动,一般大都采用一台电机,通过传动轴和齿轮,带动放线(绞笼盘)、绕包头、、牵引轮等三部分,并且每部分至少有一组齿轮是可变换齿数,以便改变转动速度,这不仅可以改变成缆速度,而且也可以改变成缆节距和包带节距,几种代表性成缆机的传动系统如图3——1、图3——2、图3——3、图3——4、图3——5所示。减速器绞笼绞轮收线装置(托盘)电动机图3_11+6/1000型成缆机传动示意图平面式纸包头收线装置(托盘)无级变速器减速器电动机可逆减速器绞笼平面式纸包头图3-21+3/1600型成缆机传动示意图www.plcworld.cn管体同心式绕包头引线轮收排线装置图3---36/400型管式成缆机传动示意图二、成缆机的主要组成部分1、绞笼结构与绞线机的绞笼大致相似,在绞笼上有放绝缘线芯盘的线盘架。各种形式的成缆机线盘架数不同,大型成缆机一般是3---6个线盘架,小型成缆机可以有18个或24个,甚至更多的线盘架。在绞笼每个线盘架上都有制动器,用以控制绞合时线芯的张力。绞笼的转速是用变速齿轮来调节的,并且旋转方向也可以改变。在绞笼前部有一些固定的支杆,用以安放填充绳盘。2、模架并线模根据需要可以更换。它的作用是使几个绝缘线芯并合,绞成正确的圆形电缆。3、包带头结构与纸包头相似,支架上一般有3个或6个带夹,用来在电缆芯的外面包布带、纸带、玻璃布带或薄膜带等。4、牵引轮由一个大直径可转轮盘以及拨线环组成,给线芯以直线运动,并具有可以调节速度装置的部分,绞合节距主要是通过牵引轮www.plcworld.cn的转速来控制的。5、收线装置用来将绞合后的电缆收绕在收线盘上(托盘内),收存速度应和牵引速度配合好。6、放置中心线具的放线架。以上所述成缆机的组成仅是一般情况,成缆机的种类较多,各种成缆机的构造稍有不同。下面简单介绍几种成缆机的构造特点。盘式成缆机。它由大小不同的圆盘紧固在一个空心轴上,两圆盘间有三只放线盘的盘架,放线盘架轴上装有退扭用的齿轮机构。行星式齿轮机构退扭的简单原理如图3——6所示。齿轮Z5装在中央轴上与盘架一起旋转.Zn为一对过渡齿轮,Z6连接在放线盘架上,成缆绞合左向时,Z6右向。这样使每绞合一转放线盘就回转一转,得到了退扭,这种方法比较方便,当扇形线芯不需要退扭时,卸下Zn即可。nn6盘式成缆机的绞合部分有一个主轴承,空心轴的后端即在其中旋www.plcworld.cn转,前后圆盘均由托轮支撑,空心轴最前端是分线板,使绞合前的绝缘线芯依正确方向进入并线模,并防止绝缘线芯扭回。分线板有辊轮式的,每一根线芯在此均经过一对导轮。也有模孔式的,选择适当尺寸的模子插入分线板来代替辊轮,不同线径的绝缘线芯应选择不同尺寸的辊轮或模子。笼式成缆机一般可放六个线盘,绞合部分与绞线机的绞笼相同。不论盘式或笼式成缆机,都有一个星形架,以放置成缆用的填充料。在绞合后分别是并线模座支架、绕包头、牵引装置、收线装置等。盘绞式成缆机原理同束线方式,放线盘固定为一种旋转,而收线盘同时完成绞合和收线双重运动,放线的同时可以同时进行退扭。放线盘的直径可以在1000~4000mm,其转速为300~25r/min,比普通成缆机提高了效率,扩大了生产范围。盘绞式成缆机采用履带式牵引,放线固定,放线角度不变。所以绝缘线芯放线张力均匀,成缆角度小,成缆质量好。当成缆予扭线芯时,通过传感器,能自动校正角度位置。盘绞式成缆机主要组成部分,除放线部分外也大致和普通盘式成缆机相似。有可以退扭的放线盘架、填料盘架、控制予扭扇形线芯角度的正位传感器、并线模、包带头、转动的履带牵引、收排线装置,传动及控制系统等。成缆予扭线芯时,防线盘架通过机器的主传动轴带动旋转。如成扇型绝缘线芯不需退扭,放线盘架便固定起来,这样它对予扭和不予扭的绝缘线芯都可用。正位传感器的作用是保证扇型线芯成缆时能正www.plcworld.cn确并合。线芯进入并线模之前,先经正位传感器,如扇形线芯角度有误差,正位传感器就发出信号,使校正马达动作,进行调节,所以它能够在生产中连续调节放线盘架的转动速度。由于盘绞式成缆机速度快,要求绕包头的转速快,一般用两个半切线式的绕包头。最高转速能达到800r/min左右,否则就会影响生产率。旋转的履带通过气压将衬垫上的橡皮压紧,松紧调整要合适,避免过紧压扁电缆。对于采用履带牵引的也是一样的,适当的调整气压,使其带动电缆前进即可,注意气压过大会压扁电缆。第三节成缆模具和盘具成缆采用的模具有压模、包带模,这些模具右两个半圆模加定位销组合而成。模子的形状大致相同,如图3——7所示。进线区是圆滑的喇叭形,以适应绝缘线芯进入模时的过渡状态,成缆模具不使绝缘线芯产生过分的弯曲。承线区是直线,使线芯经过这个区域后基本定型。模子的进线段和定型段长度之比大约在2:1左右,它们之间是光滑圆弧过渡,使绝缘线芯保持良好状态。模具的内壁光滑耐磨。图3——7成缆模形状www.plcworld.cn进线区承线区各种绝缘线芯模孔尺寸稍有不同,纸绝缘线芯的成缆模孔径可以比成缆直径小0.4mm左右,塑料绝缘线芯的成缆模孔径与电缆直径相等为宜。这里分别介绍一组纸力缆和一组塑力缆配模尺寸,见表3——2、表3——3。对控制电缆的配模较简单,基本采用模孔尺寸与成缆外径一致即可。表3——20.6/1kV塑力缆成缆配模参数mm规格成缆直径模Ⅰ模Ⅱ包带模32515.616.615.615.433517.618.617.617.435021.122.021.020.837023.524.623.423.239527.728.827.627.4312030.631.830.630.4315034.335.634.234.0318538.339.638.238.0324043.344.643.243.0330048.249.848.248.0表3——30.6/1kV塑力缆成缆配模参数mm规格成缆直径模Ⅰ模Ⅱ包带模32514.114.813.813.633515.816.815.615.435018.319.218.017.837020.921.820.620.439523.724.823.623.4www.plcworld.cn312026.527.626.226.0315030.131.430.029.8318533.134.433.032.8324037.639.237.637.4330041.544.042.442.2盘具是不出厂的,仅用作工序间装半成品流动。选用盘具的宽度与设备要相匹配。并且盘的内径不小于所装的电缆允许弯曲直径的规定。当然,收线盘芯直径大对电缆质量有好处,但影响装盘容量。盘芯直径太小时会使电缆弯曲过度损伤绝缘线芯。一般要求塑料多芯力缆的收线盘芯直径不小于电缆直径的15~20倍,这样是能够满足成缆线芯在收线时不损伤绝缘线芯的要求。第四节设备的维护保养设备正确良好的维护保养,不仅使设备耐久,而且也能减少设备运行中出现的事故,从而提高产品质量。所以设备必须经常维护,定期检修。设备各组成部分和部件,必须完整好用,如部件有缺陷必须立即修复或更换,不能带病运行。工模具及变换齿轮应完整,保存整齐,防止腐蚀损伤。设备各装配部分应紧固不动,保持控制和传动系统状态良好。绞笼支撑圈及支撑托轮的接触部分应完全接触,中心对准。线框稳固不晃动。线架予扭销予压定位良好,固定牢靠不松动。绕包头抱刹灵活好使,绕包带夹拧紧,不应松动。拨线环和牵引轮间配合良好,运行时拨线环导轮灵活转动,不歪斜。www.plcworld.cn收线装置运转声音正常,电流指示不超过负荷要求。开车时由于转动惯量很大,不能未停稳车就开反车。起车必须逐级加速,但也不能长期低专数运转。设备要按规定的时间、方法,用润滑剂进行润滑。详细的维护保养要按各自设备的维护规程进行。第三章成缆工艺第一节成缆工艺基本知识一、成缆绞合方向成缆绞合方向有左向和右向之分,区别的方法与绞合线芯相同,即将绝缘线芯成缆后,水平放置向前看,如果是左旋为左向,右旋为右向,电缆最外层成缆应为右向。在生产过程中面对着绞线机或成缆机的前端(即放线端),绞笼是顺时针旋转,绞出的线芯为右向,反向为左向。判别已绞好的线芯绞向可用手去比试,拇指沿着电缆线芯轴向,其余四指与郊线方向一致,若与左手相同为左向,与右手相同为右向。如图4——1所示。一般塑力缆的绞合方向均为右向。www.plcworld.cnSZ图4_1绞合方向的判定a)左向(S向)b)右向(Z向)二、成缆节距与节距倍数成缆过程中,成缆的每根绝缘线芯,都有直线和旋转两种运动。当绝缘线芯旋转一周时,绝缘线芯沿轴向前进的距离称为电缆节距。在生产实践中,一般成缆节距是以节距倍数来表示的。所谓节距倍数,即是节距长度与成缆的直径之比。用公式表示为:m=DL式中m——成缆节距倍数;L——成缆节距;D——成缆直径。对于不同的产品节距倍数不同。一般要求柔软性较高的电缆,规定节距倍数较小。例如矿用电缆中的电钻电缆,UZ标准规定不大于5倍,UC、UCP标准规定不大于10倍,U、UP标准规定不大于12~14倍,以使这些电缆具有较好的弯曲性能。成缆节距长度的选择,对各种电缆绝缘线芯是不同的。成缆节距www.plcworld.cn的大小直接影响绝缘线芯变形和电缆柔软性。成缆节距越大,电缆绝缘线芯在弯曲时变形越大,电缆柔软性越差。通常绝缘线芯的成缆节距是根据电缆使用条件、线芯柔软程度以及成缆后电缆的稳定性等因素加以选定。选择合适的成缆节距,使电缆有好的结构稳定性和弯曲性,减少变形和皱折以及有较大的生产率。对于圆形绝缘线芯采用浮动式成缆选用较小的节距,一般节距比为25~40,而扇形绝缘线芯采用固定成缆,为减少变形和带材的位移,选用较大的节距比,一般在40~80。常用的节距比如表4——1。表4——1纸绝缘线心成缆节距比芯数圆形芯扇形芯225~3050~70330~4040~80430~4040~80在具体选择时,一般绞合线芯的截面越大,成缆节距比选得越小。截面小些的电缆通常选节距比70~80,而截面大些的电缆则选60~70。因为大截面的电缆成缆时,若节距过大,柔软性变差不稳定。对挤包绝缘线芯成缆时,因绝缘线芯刚性较大,产生的内应力大,为保证其结构稳定性和防止成缆后产生蛇形,应选用较小的节距,如表4——2所示。表4——2挤包绝缘线芯成缆节距比形式圆形芯扇形芯节距比25~3040~60控制电缆成缆节距较小,成缆节距倍数,外层一般是18~20,内层要选得稍大一些。三、绞合节距和绞入率www.plcworld.cn由于成缆过程中绝缘线芯除直线前进的运动外,还有一个扭绞的转动,因此成缆的长度与绝缘线芯的实际长度是不等的。在成缆的一个节距内,绝缘线芯的实际长度l与节距长度L之比称为绞入系数K。即K=Ll在实际使用中,还有绞入率的概念,即在一个成缆节距内绝缘线芯实际长度减去节距长度的差值与成缆节距长度之比称为绞入率。这是因为和导电线芯绞合时一样,成缆时当绝缘线芯沿螺旋线转过一个节距时,它的实际长度大于节距长度,因此将这个增加的长度与成缆节距长度之比称为成缆的绞入率,通常以百分比表示,如图4——2所示。π图4--2一个节距螺旋线展开图L为成缆节距,D为成缆直径,l为一个节距内绝缘线芯的实际长度。则绞入率可用下式表示:www.plcworld.cnλ=LLl100%已知l=222LD+π=122+Dπ式中m——成缆节距倍数;所以绞入率λ可写成:λ=(1)(12+mπ)100%由此可见,绞入率是悠悠节距倍数决定的。节距倍数越小,绞入率越大。绞入率的增加,使成缆的导线电阻增加,同时也相应地增加了单位长度电缆导体材料和其他绝缘材料的消耗。第二节成缆工艺计算通过成缆工艺计算来确定成缆的外径、成缆节距、包带节距、层数、宽度以及选配变换齿轮来达到计算结果的要求。一、成缆外径计算因电缆的绝缘线芯的形状、线径、芯数排列方式不同,电缆外径的计算方法也不同。1、等圆形绝缘线芯成缆外径计算:D=kd式中D——成缆外径(mm);d——绝缘线芯直径(mm);k——成缆绞合外径系数。对于不同数量芯数的电缆,成缆绞合外径系数k值见表4——3。表4——3成缆绞合外径系数k值www.plcworld.cn电缆芯数绞合规则K值电缆芯数绞合规则K值222d180+6+125d332.154d191+6+125d442.414d201+6+135.154d552.7d211+7+135.3d662.8d221+8+135.7d71+63d232+8+136d81+73.3d242+8+146d91+83.7d253+8+146.154d102+84d263+9+146.154d113+84.154d273+9+156.154d123+94.154d284+9+156.414d134+94.414d294+9+166.414d144+104.414d304+10+166.414d155+104.7d315+10+166.7d165+114.7d325+11+166,7d170+6+115d335+11+176.7d346+11+177d成缆外径系数k值,也可通过作图用三角关系求得。例如三等芯电缆如图4——3。D=2OE=2(EA+AO)=2)2(AOd+在AOG中AO=dddAG577.023230cos2cos0===αD=2(dd577.02+)=2.154d式中d——为绝缘线芯直径。www.plcworld.cn图4--3三等芯电缆成缆外径计算四等芯电缆如图4——4。图4--4四等芯电缆成缆外径计算D=EF=EB+BG+GF=BGddBGd+=++22在BCG中BG=dddaBC414.1245coscos===五等芯电缆如图4——5。www.plcworld.cn图4--5五等芯电缆成缆外径计算D=2OE=2(EA+AO)=2(AOd+2)在OAG中AO=588.0245cos2cos==ddaAGD=2(588.022+dd)=2.7d采用类似推导方法,即可计算出表4——3中所列芯数的成缆系数k值。这种电缆结构是最普遍最常见的一种形式,也可称为对称型电缆结构形式,比较多采用的是控制电缆、信号电缆、船用电缆等。2、不等圆形绝缘线芯成缆外径计算构成这种电缆结构形式的多为移动式橡套电缆,中性点接地的电力电缆等,通常都是三个或两个同截面的工作线芯与一个截面较小的中性线芯合在一起,俗称三大一小或二大一小,绝缘线芯截面形状呈圆形。www.plcworld.cn二大一小电缆成缆外径的计算:D=ad1式中a=bbcbbbb2121(22+++++b=12ddd1————工作线芯直径(mm);d2————中性线芯直径(mm)。由于b值(d2/d1)是已知的,因此与b值相对应的a值亦可按公式求得,然后即可计算出电缆的成缆外径D。为简便起见,a与b的部分对应值列于表4——4。表4——4a与b的部分对应值B0.700.750.800.850.900.951.0a2.0022.0152.0352.05882.0882.1202.1547三大一小电缆结构示意如图4——6。图4--6四芯不等径电缆成缆计算这种电缆的成缆外径计算:D=ad1令b=12dd根据三角公式推导可得:www.plcworld.cnb=12223aaaa式中d2————中性线芯直径(mm);d1————工作线芯直径(mm)。由于b值(d2/d1)是已知的,因此与b值相对应的a值可按上述公式求得,即可计算出电缆的成缆外径。为便于计算,a与b的对应值可以从图4——7中查出,a与b的部分对应值见表4——5。1.02.0123.04681.0图4----7a与b的关系曲线表4——5a与b的部分对应值A0.3670.48340.5900.6900.7970.88970.9761.000b2.1002.1552.2002.2502.3002.3502.4002.4143、半圆形或扇形绝缘线芯成缆外径计算用半圆形或扇形绝缘线芯构成的电缆芯有两芯(1800)、三芯(1200)、四等芯(900)、五芯五种结构形式。两芯、三芯电缆结构如图4——8所示。www.plcworld.cn其成缆外径计算公式如下:D=Mh(mm)式中h——绝缘线芯扇形高度(mm);M——外径比,见表4——6。表4——6半圆形或扇形电缆芯外径比电缆芯数2343+1M值22.112.22.31三、计算举例成缆的工艺计算,要根据电缆的结构、成缆节距允许范围、包带绕包角度范围和宽度以及机器传动范围的数据等进行计算。在允许范围内,尽量发挥机器的生产率,即有较高的线速度。以1+3/2400型成缆机为例进行计算如下:1、主轴转速nn=95010227=251r/min2、绞笼转速n1n1=nBA4424552012525=9.96BA(r/min)3、绕包头转速n2n2=n6060NM165158=240NM(r/min)4、牵引轮转速n3n3=n8838DCFE751520417=1.8DFCE(r/min)5、牵引轮线速度V3V3=πDn3=3.1431.8DCFE=17DFCE(r/min)6、成缆节距www.plcworld.cnL=13nV=ADFBCE25.917=1.84ADFBCE(m)=1840ADFBCE(mm)7、绕包带节距VV=23nV=17MDFNCE240=71MDFNCE(mm)8、包带角度(Dn为第n层包带外径)tgα=nDVπα=arctgnDVπ9、包带宽度b=(V-e)cosα式中Dn=——电线绕包后第n层直径(或相当于直径);b——包带宽度;e——为包带间隙;V——绕包带节距。从上面的计算,将各变换齿轮数据代入,可得到成缆节距和各部位转速,现将变换齿轮和节距表计算列于表4——7。表4——7齿轮速度与节距表www.plcworld.cn牵引轮变换齿轮绞笼齿轮A/B转速和成缆节距绕包头齿轮M/N转速和包带节距22/6830/6038/5260/8064/7667/7371/69C/DE/F线速度m/min3.0r/min4.63r/min6.76r/min180r/min202r/min221r/min247r/min24/7236/5040/4644/4248/384.084.945.947.151360164519802380882106712811543604731879105922.627.433.039.720.224.629.435.418.522.426.832.316.520.024.029.025/7136/5040/4644/4248/364.315.216.277.561437173820872520930112513541632638772928112023.929.034.842.021.325.831.0

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