电线绞制和成缆的三种方法的比较

摘要：SZ扭绞是一种正反旋转相间的绞制方法。其优点是可以制造大长度电缆，能与护层挤出机串联生产，占地小而不需基础，以及电缆制造成本低。在SZ绞制和成缆设备中，双扭绞机和管式储线机适用于绞制单线根数多而规格较小的裸线或绝缘线，夹紧履带牵引成缆机适用于截面较大的电力电缆。介绍了这三种sz绞线及成缆的原理和方法。主题词：SZ绞合机，，绞线，对绞，成缆，原理，方法自从将多根导线绞制成柔性电缆的制作制成缆和护层挤出就可以在同一生产线中完工艺出现以来，这种以绞制部件在设备进线口或出线口绕着设备轴线旋转的传统加工方法，too多年来基本上没有变化。单根导线束的sz绞制方法或者换向绞制成缆的方法，是将导线柬以一个方向旋转几圈，然后再以反方向旋转几圈绞制而成。在转换段中绞向是相反的，而实际上导线是平行的。概述Z的名称是从字母的形状得来。图l线速度大多与护套的挤出速度相当，因此绞制成缆和护层挤出就可以在同一生产线中完成。(3)采用单个放线和收线装置，可缩短停机时间。(4)SZ扭绞装置转动惯量小，因此不需要基础。(5)与放线盘或收线盘转动的机器相比，SZ扭绞设备的安装占地面积少得多，同时成本低廉。适用于导线8Z绞制和成缆的机器形式有多种，主要决定于导线的数量和规模现已受到广泛认同的基本设计有双扭绞机、管式储线机和夹紧履带牵引机三种。SZ绞制的原理如图2所示。对于不同的SZ扭绞方法，其特征和应用范围的优先选择列于表I中。所述的三种扭绞方法没有精确的分界线，依据电缆的结构及给定的电缆型式，能在两种或三种8Z扭绞机上经济地制造出来。一般而言，管式储线机和双扭绞机适用于绞制单线根数多而规格较小的裸线或绝缘电线r典型的应用是电话电缆，控制电缆，金属线屏蔽或电力电缆的同心中性层)；而夹紧式成缆机则用于导体面较大的电力电缆的成缆，其导体截面最大到300m㎡。这三种型式的机器都可与一台护层挤出机串联。表1三种Sz绞制设备的主要性能*德国SiemensA．G专利，FrischKabel-undVerseilmaschtnenbauGmbH制造．**德国Kabelmeta[ElectroGmbH研究设计(美国专利4311002及4342190)。图2起来工作，使生产更经济合理管式储线机和双扭绞机工艺方法的主要不同点是，前者带有成型装置，需要一个中心元件，导线绕着中心元件被绞制成SZ形；而双扭绞机则直接把导线绞制成Sz型。同样，央紧式履带牵I机也是直接把导线绞制成SZ型。双扭绞机在这种方法中，单根导线被导经一个固定的分线板、一个封闭模具和两个绞制头(绞制机)，绞制头安装在储线器的进口或出口处(见图3)。在第二个绞制头的后面是一个牵引装置，它可以是一台履带牵I机或轮式牵引机。如图4所示，在储线区内不产生反向绞割，而仅仅是绞距的变化这种变化是由绞制头的每分钟转速的变化而产生的。图3Sz绞制单元是在统制设备的进口处成型，这发生在与绞制单元通过储线区的移动时间相对应的时间间隔内。高速状态下绞制的导线单元的短节距，通过储线区之后，在扭绞机的低速状态下部份地没有被绞制因此，在随后的高速状态中导线完全没有被扭绞，然后以相反方向扭绞。图5为sz绞制的导线在成形后的不同状态。双扭绞方法原先用于制造电话电缆。它能将诸单根导线在一道工序中制造成25对的SZ绞制单元(符合北美使用的25对基本单位)甩较小的机器可以生产l2对单元或l3对的单元；另外也可采用两个较小的SZ双扭绞机串联，使之在一道工序中生产一个25对的基本单位。通过合理选择每个线对的绞合节距，可以将串音限制在要求的频率范围之内。当设备的最大转速为5000r／min时(此值决定于机器形式)，线速度可能达到189m／min。在多工序串联中，该速度受到护层挤出设备的最大挤胶量限制。SZ绞已成功地应用于电话电缆的实心聚乙烯、聚氯乙烯或发泡聚己烯结皮绝缘的导线绞合。出于同样考虑，双扭绞机也应用于多芯控制电缆和信号电缆，其导线的最多根数和规格由SZ机器的型式和外形决定。双扭绞机sz原理同样也可用于小规格导线的强电线缆的成缆，倒如安装线。对于3芯或4芯(可能增加到7芯)线缆它可以与护层挤出联机。根据导线的截面大小，线速度可达到180m／min。管式储线机这种技术是专门为将一层导线绞在一个中心元件上而设计的，例如在电缆线芯外绕包上裸金属屏蔽线或同心接地线。设备的基本结构如图6所示，它出安装于分线板前的导管、封甜摸具、包带头及扭力牵引组成。导线通过固定的分线板导向绕着导管的表面进入旋转分线板导管和分线板两者以交替方向并以恒定的转速同步转动。转动2～8转以后反向。因此当导线离开导管时绞在中心导线或中心元件上的导线就形成了8z形状。管状储线机现已成功地应用于制造层绞式结构的电缆，如铁路信电缆。其被绞的线芯穿过机器的次数取决于层数。与传统的行星式绞线机比较，它可以在高速情况下制造大长度电缆。图6管式储线机工艺特别在将松弛结构光纤SZ绞制成光缆方面已获成功。将塑料套管中的一根或多根光纤以交替的绞向围绕支持元件一起绞制，然后包带。经过特殊设计的管式储线机，可在60m／min的线速下扭绞18芯或24芯松套光纤。另外，还有一种管式储线机可将被覆光纤直接引入骨架槽中进行sz绞成缆。在上述双扭绞机和管式储线机的方法中，将各单线绞制成8z形状所需要的力，是由绞制装置通过摩擦而传至导线的。这种方法对于小规格导线工作良好}但对于大规格导线尤其是刚性较大的实心导线，需要相当大的摩擦力，由此可能会损坏导线的绝缘，而且扭绞头很大而苯重，导致转速的降低。因此，作为8z原理的一种派生，又开发了用于大导体成缆的夹紧履带牵日f(soo)成缆机。图7在80O成缆机中，每一根导线(通常3～4撮)从固定的放线盘引出后，经过一组校直装置和导向装置进入封闭模中，然后再进入夹紧履带牵引。履带牵引的小车设计成：当小车向前牵f电缆时，小车是转动的。电缆被弹簧加载的夹具紧紧地抓住，此时小车被拖向前，小车按某一方向旋转预定的转数，然后再以相反方向旋转关键是在夹紧夹子和电缆之间纵向和径向必须没有相对移动。对手具有敏感绝缘的特种电缆，夹紧夹子装有一种软塑料或像皮村垫因此，通过改变夹子的数量和结构，SO0成缆机能设计成适台于制作各种塑式的电缆。图8图7为SO0成缆机简图。8z成缆中最重要的一点是成缆后立即把缆芯扎在一起。这是由一台电机拖动的双绕包装置完成的，它与8z成缆机组合在一起。绕包装置装有特殊的控制系统，这个系统使扎带保持张力恒定。SO0装置与传统的行星式成缆机相比，占地要少得多，不需要混凝土基础。机器可以用螺栓固定在护层挤出生产线前的地坪上，因此可以将成缆和护层挤出组台成一个工序完成(见图8)。通常，SZ导线成缆对放绞盘和收线盘的规格没有限制，因为SZ成缆时收放线盘都保持静止状态。这样就有可能使用大容量线盘，使停车时间显著减少。对于重型电力电缆而言，在使用传统的大型行星式成缆系统的场合下，上下盘的停车时间约占工作时的5O%甚至更多；而用专门设计的SO0机器，可在30min内将一种电缆型式f或规格)转换成另一型式(或规格)的电缆。大量的试验数据证明，用传统方法绞制或成缆的导线与SZ方法绞制或成缆的导线，它们的机械性能和电气性能设有什么区别。在绞制方向很短的转换段，是用带子紧紧地扎在一起的，这是在成缆之后立即进行的，然后进行电缆护层的挤出。以上数据是根据几个欧洲国家五年以上的实际生产经验得出的.其中包括像年产7000km以上不同结构的SZ电力电缆的Kabehnetal~Eleotro公司的柏林电缆厂。SZ绞制或成缆的概念，现已被主要欧洲国家负责标准化的组织审定。而在美国，由于需列于UL清单，有望会马上被承认。美国电缆工业和电缆用户在通信电缆、信号电缆以及电力电缆的设计中，将从sZ绞制和成缆的实施中得到实际利益。一个典型的应用是要求大长度的海底电力电缆，如向海洋石油平台输电或者穿过大面积水域的输电线。用sZ绞合可以制成相当长的电缆，从而大大减少了电缆的接头数量。而接头常常是产生潜在故障的原因。展望在1934年出版的德国专利N0：682267中所揭示的8Z绞制基本原理，直到70年代第一台SZ扭绞机才被研究出来。其后，又经过了许多年，SZ系统的优点才被认识，在实际中得到考验，并在大多数国家调整了技术要求，允许使用SZ绞制和成缆。从此时起，在电缆制造中引入sZ扭绞的趋向已在许多国家中迅速发展。对于北美的电缆工程师们而言，重要的是已意识到这一发展和该技术的优点，以及由SZ绞制和成缆所提供的经济前景。正如本文所述，实际上每种能用单方向绞制的电缆，都能够以8Z绞制或成缆。电缆工业的发展趋势是高效率和低的制造成本。有充分理由可以相信，8z方法将会在北美电线电缆制造的许多领域中得到应用。