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高性能采煤機橡套軟電纜的研制
1. 引言
目前，我國煤炭行業(yè)用的采煤機軟電纜中的控制線芯易斷芯、使用壽命短，是制約采煤機生產(chǎn)效率的關(guān)鍵配套部件。采煤機電纜中的控制線芯主要起到信號監(jiān)控的作用，但電纜運行過程中因受到頻繁彎曲、拉伸等多種機械應(yīng)力作用，易導致控制線芯的斷裂，控制線芯一旦斷芯，將失去監(jiān)控保護作用，并造成設(shè)備停止轉(zhuǎn)動，嚴重影響了用戶的使用，給用戶造成很大的損失。因此，采煤機電纜控制芯易斷芯、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
針對采煤機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，并下到礦井實地觀察采煤機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橡套軟電纜局部的彎曲半徑遠遠小于標準中規(guī)定的電纜的彎曲半徑，電纜長期頻繁受到過度彎曲、拉伸等兩種以上的應(yīng)力的復合作用，再加上控制線芯導體遠遠小于電纜主線芯的導體截面，致使控制線芯易斷芯。根據(jù)多次的實地考察和取樣分析，我們認為在保持采煤機橡套軟電纜原有結(jié)構(gòu)基本不變的情況下，增加采煤機電纜中的控制線芯的柔軟性、強度和相對滑移性，可以在一定程度上改善采煤機電纜的質(zhì)量，延長其使用壽命。
3. 改進措施
3.1 增加煤礦用采煤機電纜的柔軟性
（1）增加控制線芯導體的柔軟性
煤炭行業(yè)標準MT818-1999規(guī)定煤礦電纜用導體均采用GB 3956-1997規(guī)定第5種軟銅導體。在導體截面不變的條件下，降低控制線芯用導體的單線直徑，增加單線根數(shù)，并采用復絞型式，從而可以增加控制線芯導體的柔軟性和強度。
（2）增加控制線芯的柔軟性
對于控制線芯為單芯的采煤機電纜，可以將控制線芯置于三根動力線芯的中心，并和動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，因此電纜彎曲時相對于外層線芯，所受拉/壓力較低，這樣可以避免使用中電纜頻繁彎曲時，不均衡的應(yīng)力作用下使控制線芯發(fā)生斷裂。
對于控制線芯為多芯的采煤機電纜，控制線芯則必須先成纜，并作為第4芯與其他三根動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，同時采用較小的成纜節(jié)距，這樣，采煤機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滑移性
采煤機橡套軟電纜在使用過程中，因為頻繁彎曲和拉伸的作用會使控制線芯來回移動，控制線芯在這種移動過程中受到的阻力越大越容易導致其線芯斷芯。針對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再繞包一層耐高溫滑移帶，增加控制線芯的相對滑移性，使控制線芯在受力時能夠得到一定的緩沖，從而增加控制線芯的使用壽命。
3.3 增加煤礦用采煤機電纜導體的強度
MT 818-1999標準中推薦控制線芯導體截面采用2.5mm2或4 mm2，實際生產(chǎn)中可在結(jié)構(gòu)允許的情況下，適當增大控制線芯導體截面，從而提高導體強度。另一方面，在導體截面不變的情況下，為提高采煤機電纜控制線芯導體的強度，我們在導體中加入既柔軟又有較高強度的纖維材料，并采用復絞結(jié)構(gòu)，從而提高導體的抗拉和抗彎曲性能。纖維材料與銅導體的機械性能對比見表1。
表1 銅導體與纖維材料的性能比較
項目 | 纖維材料 | 銅導體（軟態(tài)） |
抗拉強度 /Mpa | 2548～2800 | 206～275 |
彈性模量 /Gpa | 50.96～63.7 | 12.0 |
密度 （g/cm3） | 1.44 | 8.9 |
伸長率 /% | 4～5 | 10～35 |
纖維材料具有伸長率小、抗拉強度大、不助燃等優(yōu)點，它用于電纜的承載索和加強件優(yōu)點尤為突出。高強度增強纖維的拉斷強度是銅線的8倍，是高強度鋼絲的2倍，采用鍍錫銅線與高強度增強纖維復絞結(jié)構(gòu)，整個導體強度大大增加，柔軟性得到明顯改善，采煤機電纜受到彎曲和拉伸作用時，由于纖維材料的自身特點，大部分作用力作用在纖維材料上，銅導體受力就會減少，從而降低控制線芯導體被拉斷的可能性。
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1.這種結(jié)構(gòu)的電纜我知道,也知道是那個單位研制的,為了企業(yè)形象在這里就不說了,我說一點,任何采煤機電纜都有他的適用領(lǐng)域和不適用領(lǐng)域,在寧煤集團,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,而且采煤機電纜不全是用于采煤機,用于采煤機的也分為很多種,不是一個采煤機廠出得設(shè)備,對電纜使用壽命的影響也不一樣.
a.采煤機電纜分為采煤機用和非采煤機用,非采煤機包括溜子(又稱轉(zhuǎn)載機),風機,運輸機,索車等等
b.采煤機也分為國產(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,進口設(shè)備的電纜槽設(shè)計的相對好一點,對電纜的保護比較到位,而國產(chǎn)的就不行了,現(xiàn)有國產(chǎn)電纜槽多為塑料制品,強度低,表面銳角比較多,容易對電纜造成傷害,更不用說是保護,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受到嚴重影響,相對來說C型(又稱U型)的就好一點,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電纜,主要回復式工作,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上跟隨采煤機運行,自己拖拽,沒有保護裝置.履帶式就是把電纜放在電纜槽內(nèi),隨著電纜槽的移動而被動移動.
e.電纜和采煤機接頭的設(shè)計也是影響電纜壽命的主要原因之一!
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