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高性能采煤機(jī)橡套軟電纜的研制

1. 引言

    目前，我國煤炭行業(yè)用的采煤機(jī)軟電纜中的控制線芯易斷芯、使用壽命短，是制約采煤機(jī)生產(chǎn)效率的關(guān)鍵配套部件。采煤機(jī)電纜中的控制線芯主要起到信號(hào)監(jiān)控的作用，但電纜運(yùn)行過程中因受到頻繁彎曲、拉伸等多種機(jī)械應(yīng)力作用，易導(dǎo)致控制線芯的斷裂，控制線芯一旦斷芯，將失去監(jiān)控保護(hù)作用，并造成設(shè)備停止轉(zhuǎn)動(dòng)，嚴(yán)重影響了用戶的使用，給用戶造成很大的損失。因此，采煤機(jī)電纜控制芯易斷芯、使用壽命的問題一直是困擾煤炭行業(yè)和線纜企業(yè)的難題。

2.控制線芯斷芯的原因分析

針對(duì)采煤機(jī)橡套軟電纜中的控制線芯的質(zhì)量問題，我們多次走訪用戶，并下到礦井實(shí)地觀察采煤機(jī)橡套軟電纜的使用環(huán)境和使用方法，發(fā)現(xiàn)在使用過程中采煤機(jī)橡套軟電纜局部的彎曲半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電纜的彎曲半徑，電纜長(zhǎng)期頻繁受到過度彎曲、拉伸等兩種以上的應(yīng)力的復(fù)合作用，再加上控制線芯導(dǎo)體遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于電纜主線芯的導(dǎo)體截面，致使控制線芯易斷芯。根據(jù)多次的實(shí)地考察和取樣分析，我們認(rèn)為在保持采煤機(jī)橡套軟電纜原有結(jié)構(gòu)基本不變的情況下，增加采煤機(jī)電纜中的控制線芯的柔軟性、強(qiáng)度和相對(duì)滑移性，可以在一定程度上改善采煤機(jī)電纜的質(zhì)量，延長(zhǎng)其使用壽命。

3.  改進(jìn)措施

3.1  增加煤礦用采煤機(jī)電纜的柔軟性

（1）增加控制線芯導(dǎo)體的柔軟性   

     煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)MT818-1999規(guī)定煤礦電纜用導(dǎo)體均采用GB 3956-1997規(guī)定第5種軟銅導(dǎo)體。在導(dǎo)體截面不變的條件下，降低控制線芯用導(dǎo)體的單線直徑，增加單線根數(shù)，并采用復(fù)絞型式，從而可以增加控制線芯導(dǎo)體的柔軟性和強(qiáng)度。

（2）增加控制線芯的柔軟性   

對(duì)于控制線芯為單芯的采煤機(jī)電纜，可以將控制線芯置于三根動(dòng)力線芯的中心，并和動(dòng)力線芯一起按同心式絞合成纜。由于控制線芯處于纜芯的中心，因此電纜彎曲時(shí)相對(duì)于外層線芯，所受拉/壓力較低，這樣可以避免使用中電纜頻繁彎曲時(shí)，不均衡的應(yīng)力作用下使控制線芯發(fā)生斷裂。

對(duì)于控制線芯為多芯的采煤機(jī)電纜，控制線芯則必須先成纜，并作為第4芯與其他三根動(dòng)力線芯一起絞合成纜，因此，成纜節(jié)徑比的大小直接影響著電纜的柔軟性。節(jié)徑比越小，柔軟性越好。為增加控制線芯的柔軟性，在控制線芯成纜的中心放置截面較大的橡皮墊芯，同時(shí)采用較小的成纜節(jié)距，這樣，采煤機(jī)電纜在使用過程中控制線芯便于彎曲伸縮，使施加于控制線芯上的力，能因橡皮墊芯的彈性和控制線芯的柔軟性得以緩沖，從而從根本上解決了控制線芯彎曲斷芯的難題。

3.2 增加控制線芯的相對(duì)滑移性

采煤機(jī)橡套軟電纜在使用過程中，因?yàn)轭l繁彎曲和拉伸的作用會(huì)使控制線芯來回移動(dòng)，控制線芯在這種移動(dòng)過程中受到的阻力越大越容易導(dǎo)致其線芯斷芯。針對(duì)控制線芯在使用中的拖、拉現(xiàn)象造成的線芯斷裂，我們先在單根控制線芯外繞包一層耐高溫滑移帶，然后在控制線芯整體絞合成纜時(shí)再繞包一層耐高溫滑移帶，增加控制線芯的相對(duì)滑移性，使控制線芯在受力時(shí)能夠得到一定的緩沖，從而增加控制線芯的使用壽命。

3.3 增加煤礦用采煤機(jī)電纜導(dǎo)體的強(qiáng)度

MT 818-1999標(biāo)準(zhǔn)中推薦控制線芯導(dǎo)體截面采用2.5mm²或4 mm²，實(shí)際生產(chǎn)中可在結(jié)構(gòu)允許的情況下，適當(dāng)增大控制線芯導(dǎo)體截面，從而提高導(dǎo)體強(qiáng)度。另一方面，在導(dǎo)體截面不變的情況下，為提高采煤機(jī)電纜控制線芯導(dǎo)體的強(qiáng)度，我們?cè)趯?dǎo)體中加入既柔軟又有較高強(qiáng)度的纖維材料，并采用復(fù)絞結(jié)構(gòu)，從而提高導(dǎo)體的抗拉和抗彎曲性能。纖維材料與銅導(dǎo)體的機(jī)械性能對(duì)比見表1。

表1    銅導(dǎo)體與纖維材料的性能比較

纖維材料具有伸長(zhǎng)率小、抗拉強(qiáng)度大、不助燃等優(yōu)點(diǎn)，它用于電纜的承載索和加強(qiáng)件優(yōu)點(diǎn)尤為突出。高強(qiáng)度增強(qiáng)纖維的拉斷強(qiáng)度是銅線的8倍，是高強(qiáng)度鋼絲的2倍，采用鍍錫銅線與高強(qiáng)度增強(qiáng)纖維復(fù)絞結(jié)構(gòu)，整個(gè)導(dǎo)體強(qiáng)度大大增加，柔軟性得到明顯改善，采煤機(jī)電纜受到彎曲和拉伸作用時(shí)，由于纖維材料的自身特點(diǎn)，大部分作用力作用在纖維材料上，銅導(dǎo)體受力就會(huì)減少，從而降低控制線芯導(dǎo)體被拉斷的可能性。

1.這種結(jié)構(gòu)的電纜我知道,也知道是那個(gè)單位研制的,為了企業(yè)形象在這里就不說了,我說一點(diǎn),任何采煤機(jī)電纜都有他的適用領(lǐng)域和不適用領(lǐng)域,在寧煤集團(tuán),這種電纜結(jié)構(gòu)曾經(jīng)適用不到7天,就出現(xiàn)斷線.

2.電纜的使用壽命和電纜結(jié)構(gòu)部分有一定關(guān)系,但是和使用環(huán)境也有很大關(guān)系,而且采煤機(jī)電纜不全是用于采煤機(jī),用于采煤機(jī)的也分為很多種,不是一個(gè)采煤機(jī)廠出得設(shè)備,對(duì)電纜使用壽命的影響也不一樣.

  a.采煤機(jī)電纜分為采煤機(jī)用和非采煤機(jī)用,非采煤機(jī)包括溜子(又稱轉(zhuǎn)載機(jī)),風(fēng)機(jī),運(yùn)輸機(jī),索車等等

  b.采煤機(jī)也分為國產(chǎn),仿英和英國產(chǎn),仿德和德國產(chǎn),這幾年澳大利亞的設(shè)備也多了,進(jìn)口設(shè)備的電纜槽設(shè)計(jì)的相對(duì)好一點(diǎn),對(duì)電纜的保護(hù)比較到位,而國產(chǎn)的就不行了,現(xiàn)有國產(chǎn)電纜槽多為塑料制品,強(qiáng)度低,表面銳角比較多,容易對(duì)電纜造成傷害,更不用說是保護(hù),特別是東北一帶使用的H型(又稱工型)電纜槽,兩面的插銷很容易斷,斷裂之后很多礦工就采用鐵絲捆扎,這樣電纜的壽命就會(huì)受到嚴(yán)重影響,相對(duì)來說C型(又稱U型)的就好一點(diǎn),開口在上,就是插銷斷了,用其他東西固定也好的多.

  c.采煤方式不同電纜壽命也不一樣,連采,現(xiàn)在主要用于打巷道,電纜彎曲次數(shù)不是很頻繁,綜采,也就是工作面采煤機(jī)電纜,主要回復(fù)式工作,電纜的彎曲很頻繁.

  d,電纜分為直拖式和履帶式,直拖式也就是直接把電纜接在采煤機(jī)上跟隨采煤機(jī)運(yùn)行,自己拖拽,沒有保護(hù)裝置.履帶式就是把電纜放在電纜槽內(nèi),隨著電纜槽的移動(dòng)而被動(dòng)移動(dòng).

   e.電纜和采煤機(jī)接頭的設(shè)計(jì)也是影響電纜壽命的主要原因之一!