刘丽
(远东电缆有限公司 江苏宜兴 214257).
[摘要] 根据对我国金属矿（包括金矿、铁矿、铜矿、铅锌矿等）的实际应用场合，对产品的主要技术性能、产品结构和材料选用进行了详细的分析，制造出金属矿铲运机专用柔性拖拽电缆，产品符合相关规定并满足金属矿山的恶劣的使用环境。
[关键词] 金属矿铲运机 电缆 结构 材料 工艺
0 引言
目前我国大型金属矿（包括金矿、铁矿、铜矿、铅锌矿等）中没有铲运机专用的电缆，大多数矿区都采用煤矿用橡套软电缆替代，但是电缆普遍使用寿命不长，据统计，一般使用寿命为3～6个月。由于金属矿山环境恶劣，电缆又是卷绕在铲运机上，且随铲运机的作业，电缆需要不断的拖拽、卷绕。若电缆的结构设计不合理或者护套材料选用不当，均会对电缆的使用寿命造成影响，不但给矿山工人带来更换、安装上的麻烦、同时也具有安全隐患，更是影响工作效率，给矿山带来经济损失。
本文介绍该电缆的结构设计、材料选用及工艺的要求，供相关技术人员参考。
1 主要技术性能
根据我国金属矿（包括金矿、铁矿、铜矿、铅锌矿等）的特殊使用场合，根据金属矿铲运机所需要的电缆结构、规格，同时结合客户提出的一些特殊要求，我们研发了这种金属矿铲运机专用柔性拖拽电缆。其主要性能如下：
（1）电缆具有优异的抗弯曲性能。
取一段约10m长的成品电缆，按要求安装在模拟弯曲试验机上，试验设备卷绕速度不低于6r/min，电缆每达到500000次，取下做一次3.5kV/5min的耐压试验，做完耐压试验后，为一个试验周期；静置放置24小时后，再次安装在模拟弯曲试验设备上，共需要完成4个周期，共计200万次试验，试验全部结束后，需观察电缆表面是否出现鼓包、蛇形等扭曲现象。试样长度上不允许超过5处鼓包、蛇形或扭曲现象。视为产品合格。
（2）电缆具有优异的耐磨性能。
电缆护套刮磨200次后，内、外表面均应无明显可见的裂纹或开裂。
（3）电缆具有优异的耐油性能。
电缆具有耐矿物油性能，包括机油、润滑油等等。电缆试验采用IRM902号机油，电缆先在空气中放置至少16小时但不超过24小时后， 浸在油温为100±2℃的机油里，168小时，试验后，电缆护套的抗张强度变化率及断裂伸长率变化率均不得超过±30%。
（4）电缆具有优异的耐酸碱性能。
耐酸碱性能试验分开进行。酸溶液：标准草酸（0.5mol/L）或醋酸溶液（1mol/L）；碱溶液：标准氢氧化钠溶液（1mol/L），试验温度为室温23℃左右，试验时间为168小时，试验后，电缆护套的抗张强度变化率及断裂伸长率变化率均不得超过±30%。
（5）电缆具有优异的耐低温性能。
电缆可耐低温温度为-40℃。
（6）电缆具有优异的阻燃性能
电缆具有成束C类阻燃性能。
2 产品结构与材料的选用
2.1 产品结构
客户所需的电缆规格如：3*16+1*10是属于三大一小的结构，即三根3*16的主线芯加上一根1*10的地线芯，由于地线芯截面积小，导致了主线芯与地线芯的绝缘线芯外径有差异，这样的结构非常不稳定，电缆就容易出现蛇形、扭绞的情况。而我们在设计金属矿铲运机专用柔性拖拽电缆的结构时，充分考虑了这一点，虽然地线芯的截面积小，但是我们增加绝缘的厚度，来使地线芯的线芯外径与主线芯的线芯外径一致，这样就保证了电缆结构的稳定性。成缆后，先挤包一层内护套，在内、外护套之间再放置一层芳纶丝编织加强层，最后再挤包外护套。
2.2 材料的选用
（1）导体
根据金属矿山的特殊使用场合，导体采用镀锡铜丝，使导体不容易氧化，并且为了保证电缆的柔性性，采用GB/T 3956中规定的第6类柔软导体的结构。
（2）绝缘
电缆的绝缘材料采用热塑性弹性体（TPE），此材料不但柔软、电性能优异且加工方便。
（3）内、外护套
内、外护套均采用强度高、耐磨、抗撕裂性极好且具有耐油、耐酸碱腐蚀、耐寒及阻燃性能的聚氨酯弹性体（TPU）。
（4）编织加强层
编织加强层设置在内、外护套之间，采用强度比钢丝还高几倍的芳纶丝进行编织，起到电缆整体抗拉的作用。
3工艺要求
（1）主线芯及地线芯导体。均采用符合GB/T 3956标准中第6类软导体，先束绞再复绞而成。束绞与复绞均采用较小的绞合节距。束绞时股线的绞合节距不大于25倍，复绞时最外层的绞合节距不大于10倍。在导体绞合过程中，节距应均匀、外观圆整，不允许出现跳浜现象。为了保障成品电缆的超柔性能，应对退火的工艺参数，如退火温度控制、退火气体保护环节、生产线运行速度等进行综合检测与调控，充分保障导体工序的质量一致性。
（2）绝缘。绝缘挤包在挤塑机上完成。绝缘应紧密地挤包在导体上，且容易剥离而不损伤导体。绝缘的横断面上应无目力可见的气孔和砂眼等缺陷。此处特别需要注意的是，增大了地线芯绝缘的标称厚度，保证与主线芯绝缘线芯外径保持一致。
（3）成缆。三根主线芯与一根地线芯等芯成缆，其成缆绞合节距应不大于10倍。成缆后不绕包任何包带，直接挤包内护套，使内护套完全嵌入到缆芯边隙，使缆芯更加紧凑，电缆在移动、弯曲的过程中，不容易出现扭绞的情况。
（4）内、外护套。内、外护套均采用挤压式生产，在挤塑机上完成。内护套紧密地挤包在缆芯上，且容易剥离而不损伤绝缘（挤包内护套的同时，缆芯应涂足滑石粉）；外护套紧密挤包在内护套及编织加强层上。护套的横断面上应无目力可见的气孔和砂眼等缺陷。
（5）编织加强层。编织加强层的编织密度控制在25%～30%即可，需要特别注意的是，编织密度不易过大，否则，内、外护套不能紧密的粘结在一起，容易出现分层的情况，影响抗拉效果。
4 结束语
金属矿铲运机专用柔性拖拽电缆可使用在环境极其恶劣的各种矿山中，如金矿、铁矿、铜矿、铅锌矿等，需要经常弯曲、移动、拖拽的工况中。我司研发人员亲自下到地下几百米的矿山中，了解矿山的真实环境；并到铲运机生产厂家请教铲运机的作业原理，电缆安装、运行方式，进行针对性的产品研发，此电缆性能优异，电缆使用寿命优于同行。远东电缆拥有专业的技术团队，不怕苦、不怕累的敬业精神，在公司的大力支持下一定会研发出更好的产品提供给客户。
参考文献：
[1] GB/T 3956-2008《电缆的导体》
[2] GB/T 12706-2008《额定电压1kV和3kV电力电缆》
[3] MT 818-2009《煤矿用电缆》
作者简介：刘丽，（1983-03），女，汉族，本科，工程师，主要从事电线电缆类产品的研发与工艺管理.