線纜耐磨性能試驗研究

鐘智祎 謝建良 溫歡

摘要：本文通過線纜耐磨性能試驗、試驗樣柜振動試驗，驗證了線纜及防護材料本身的耐刮磨性、現(xiàn)有防護方式的有效性。通過樣柜振動試驗驗證，得出線纜或防護材料表面損傷的主要原因為“線束受力”與“相互接觸”，為有效避免磨線問題發(fā)生，需保證線纜與器件棱角、螺栓等在靜態(tài)及運行狀態(tài)下均無接觸可能性。

關(guān)鍵詞：耐磨性能研究;振動試驗;有效性;設(shè)計結(jié)構(gòu);工藝要求

1 ?試驗研究背景

2015-2017年，在交付變流器產(chǎn)品中，發(fā)生多起因磨線導(dǎo)致的質(zhì)量問題。對這些問題進行原因分析，其主要原因在于：變流器產(chǎn)品生產(chǎn)過程與整車運行所處環(huán)境的狀態(tài)不同，對整車運行狀態(tài)下的磨線風險識別不到位，對線纜耐磨性能研究不夠深入。此處的試驗研究以歷史問題作為輸入，以實測路譜作為試驗條件，模擬整車運行狀態(tài)，從振動試驗角度研究變流器產(chǎn)品消除磨線問題的有效方法。做到從前端預(yù)防磨線問題，從而有效減少交付產(chǎn)品的磨線問題。

2 ?試驗所需設(shè)備/工裝/工具/材料

試驗所需設(shè)備、工裝、工具及材料見表1。

3 ?試驗條件

試驗設(shè)備：振動試驗工裝、振動試驗臺。

試驗條件：參照圖1《實測路譜》，分別在垂向、行車方向、橫向進行提高量值的模擬長壽命振動試驗振動，每個方向振動5小時，分別將傳感器安裝在柜體的吊耳位置。

4 ?試驗方法及實施

在線纜耐磨性能研究試驗樣柜中設(shè)置各類磨線試驗項點，各類項點中設(shè)置對比試驗組，通過對比試驗驗證現(xiàn)有防護措施的有效性、防護材料的應(yīng)用效果、磨線診斷問題的風險程度。

試驗依據(jù)表2要求進行實施。

5 ?試驗數(shù)據(jù)及分析

5.1 防護材料耐刮磨數(shù)據(jù)分析

防護材料耐磨試驗樣品如圖2所示，試驗結(jié)果如圖3所示。

通過以上數(shù)據(jù)，可以得出不同防護材料的耐刮磨性優(yōu)劣，在防護材料選型時，結(jié)合防護材料的應(yīng)用環(huán)境需求與生產(chǎn)成本綜合考慮，可以選出更合適的防護材料。例如，1#防護材料耐刮磨性能差，可考慮用于過孔時填充空間固定線束而非防磨處理;4#及11#防護材料耐刮磨性能較好，當線束運行環(huán)境振動劇烈時可考慮選用。

5.2 線纜耐磨性能研究樣柜試驗現(xiàn)象及分析

記錄試驗前、試驗過程、試驗后的不同狀態(tài)，部分試驗記錄狀態(tài)示例如表3所示。部分線纜耐磨性能研究樣柜試驗項點線束拆解結(jié)果記錄示例如表4所示。

5.2.1 線纜耐磨性能研究樣柜項點試驗前后狀態(tài)對比（表4）

5.2.2 線纜耐磨性能研究樣柜線束拆解分析（表5）

基于下述風險評估原則（“高”：線纜表面破損;“中”：線纜表面變形或防護材料破損;“低”：線纜或防護材料表面無損傷），對試驗結(jié)果進行風險評估，并根據(jù)試驗結(jié)果的成因分析在振動環(huán)境下導(dǎo)致磨線問題發(fā)生的根本原因。（表6）

依據(jù)樣柜振動試驗結(jié)果進行分析，如圖4所示，可得：線纜或防護材料表面損傷的原因中，“線束受力”與“相互接觸”累計占比73.03%，為主要原因。通過對試驗結(jié)果進行原因分析，可得，改善對策需遵循下述原則：線纜與器件棱角、螺栓等風險源無接觸可能性且不受相互作用力。

6 ?結(jié)論

通過線纜耐磨性能研究試驗得出磨線改善支撐數(shù)據(jù)，為了使磨線改善管控措施在變流器產(chǎn)品生命周期前端有效落地，從設(shè)計結(jié)構(gòu)、工藝要求兩方面分層梳理磨線風險預(yù)防措施，形成相應(yīng)的標準、規(guī)范，從而有效降低變流器產(chǎn)品的磨線問題，進而實現(xiàn)布線質(zhì)量提升。

6.1 設(shè)計結(jié)構(gòu)

①扎線桿與門鎖相對位置及尺寸設(shè)計準則：線束固定后，線束與鎖舌、鎖桿最近距離須≥4mm;

②銅排電連接開孔位置設(shè)計準則：銅排上不可開用于線束綁扎使用的孔;銅排電連接開孔靠近走線路徑一側(cè)，線束表皮與銅排無接觸;

③銅排附近布線路徑設(shè)置設(shè)計準則：線束與銅排間距L不小于5mm（在動態(tài)情況下）;線束與銅排平行走線長度S不大于300mm;

④線束與零部件、器件邊沿（棱角）等位置設(shè)計準則：線束與骨架拐角、邊沿或隔板、器件的棱邊之間的最近距離不小于2mm;

⑤線束固定點間距設(shè)計準則：走線路徑上有線束固定點使線束在動態(tài)情況下無甩動情況;

⑥線束與螺栓相對位置尺寸設(shè)計準則：螺栓外表面與線束之間的最近距離≥5mm;

⑦線束與過線孔位置要求設(shè)計準則：應(yīng)與過線孔中心線平行通過，線束不受力。

6.2 工藝要求

①線槽齒間出線，出線位置盡量保持與接線點位平行無交叉，避免卡齒擠壓電纜;

②線束在通過較鋒利的棱邊邊緣時如果無法避免，如在線槽的端頭出口、金屬板孔、金屬邊緣等，應(yīng)在它們上面粘貼護線帶進行防護;

③線束綁扎的支架、扎線桿應(yīng)預(yù)先在它們上面直接套或包熱縮管、自卷式套管;

④線束布線路徑需避開螺桿等尖銳棱角位置，如無法避免線束與其接觸，推薦使用絕緣帽進行線束防護;

⑤鄰近或并列的線束綁扎時，扎帶頭不能朝向線束方向，避免扎帶頭傷到線束;

⑥活動部位的線束，應(yīng)確認部件的活動范圍內(nèi)不能有線束，避免部件與線束干涉。

7 ?結(jié)束語

線纜耐磨性能試驗研究包含線束防護材料耐刮磨試驗、變流器產(chǎn)品沖擊和振動試驗。其中，耐刮磨試驗對廣泛應(yīng)用的防護材料的耐刮磨性進行對比分析，為防護材料應(yīng)用選型提供參考數(shù)據(jù);變流器產(chǎn)品沖擊和振動試驗，以最嚴苛的振動試驗環(huán)境，模擬變流器產(chǎn)品運行時的裝配狀態(tài)，有效驗證了磨線問題發(fā)生的機理，并總結(jié)出具備可實施性的預(yù)防及管控措施。筆者以為，線纜耐磨性能試驗研究所得結(jié)論同樣適用于軌道交通產(chǎn)品的磨線風險預(yù)防及管控，具有一定推廣價值。