摘要：SZ扭絞是一種正反旋轉(zhuǎn)相間的絞制方法。其優(yōu)點(diǎn)是可以制造大長(zhǎng)度電纜，能與護(hù)層擠出機(jī)串聯(lián)生產(chǎn)，占地小而不需基礎(chǔ)，以及電纜制造成本低。在SZ絞制和成纜設(shè)備中，雙扭絞機(jī)和管式儲(chǔ)線機(jī)適用于絞制單線根數(shù)多而規(guī)格較小的裸線或絕緣線，夾緊履帶牽引成纜機(jī)適用于截面較大的電力電纜。介紹了這三種sz絞線及成纜的原理和方法。
主題詞：SZ絞合機(jī)，，絞線，對(duì)絞，成纜，原理，方法
自從將多根導(dǎo)線絞制成柔性電纜的制作制成纜和護(hù)層擠出就可以在同一生產(chǎn)線中完工藝出現(xiàn)以來(lái)，這種以絞制部件在設(shè)備進(jìn)線口或出線口繞著設(shè)備軸線旋轉(zhuǎn)的傳統(tǒng)加工方法，too多年來(lái)基本上沒(méi)有變化。單根導(dǎo)線束的sz絞制方法或者換向絞制成纜的方法，是將導(dǎo)線柬以一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)華新電纜幾圈，然后再以反方向旋轉(zhuǎn)幾圈絞制而成。在轉(zhuǎn)換段華新電纜中絞向是相反的，而實(shí)際上導(dǎo)線是平行的。
概 述
Z的名稱是從字母的形狀得來(lái)。圖l電纜技術(shù)
線速度大多與護(hù)華新電纜套的擠出速度相當(dāng)， 因此絞制成纜和護(hù)層擠出就可以在同一生產(chǎn)線中完成。
(3)采用單個(gè)放線和收線裝置，可縮短停機(jī)時(shí)間。
(4)SZ扭絞裝置轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，因此不需要基礎(chǔ)。
(5)與放線盤(pán)或收線盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)器相比，SZ扭絞設(shè)備的安裝占地面積少得多，同時(shí)成本低廉。
適用于導(dǎo)線8Z絞制和成纜的機(jī)器形式有多種，主要決定于導(dǎo)線的數(shù)量和規(guī)模現(xiàn)已受到廣泛認(rèn)同的基本設(shè)計(jì)有雙扭絞機(jī)、管式儲(chǔ)線機(jī)和夾緊履帶牽引機(jī)三種。SZ絞制的原理如圖2所示。對(duì)于不同的SZ扭絞方法，其特征和應(yīng)用范圍的優(yōu)先選擇列于表I中。所述的三種扭絞方法沒(méi)有精確的分界線，依據(jù)電纜的結(jié)構(gòu)及給定的電纜型式，能在兩種或三種8Z扭絞機(jī)上經(jīng)濟(jì)地制造出來(lái)。一般而言，管式儲(chǔ)線機(jī)和雙扭絞機(jī)適用于絞制單線根數(shù)多而規(guī)格較小的裸線或絕緣電線r典型的應(yīng)用是電話電纜，控制電纜，金屬線屏蔽或電力電纜的同心中性層)；而夾緊式成纜機(jī)則用于導(dǎo)體面較大的電力電纜的成纜，其導(dǎo)體截面最大到 300m㎡ 。這三種型式的機(jī)器都可與一臺(tái)護(hù)層擠出機(jī)串聯(lián)。
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表1 三種Sz絞制設(shè)備的主要性能
*德國(guó)Siemens A．G 專利， Frisch Kabel-undVerseilmaschtnenbau GmbH制造．
**德國(guó)Kabelmeta[Electro GmbH研究設(shè)計(jì)(美國(guó)專利4 311 002及4 34219 0)。
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圖2
起來(lái)工作，使生產(chǎn)更經(jīng)濟(jì)合理管式儲(chǔ)線機(jī)和雙扭絞機(jī)工藝方法的主要不同點(diǎn)是，前者帶有成型裝置，需要一個(gè)中心元件，導(dǎo)線繞著中心元件被絞制成SZ形；而雙扭絞機(jī)則直接把導(dǎo)線絞制成Sz型。同樣，央緊式履帶牽 I機(jī)也是直接把導(dǎo)線絞制成SZ型。
雙扭絞機(jī)
在這種方法中，單根導(dǎo)線被導(dǎo)經(jīng)一個(gè)固定的分線板、一個(gè)封閉模具和兩個(gè)絞制頭(絞制機(jī))，絞制頭安裝在儲(chǔ)線器的進(jìn)口或出口處(見(jiàn)圖3)。在第二個(gè)絞制頭的后面是一個(gè)牽引裝置，它可以是一臺(tái)履帶牽 I機(jī)或輪式牽引機(jī)。如圖4所示，在儲(chǔ)線區(qū)內(nèi)不產(chǎn)生反向絞割，而僅僅是絞距的變化這種變化是由絞制頭的每分鐘轉(zhuǎn)速的變化而產(chǎn)生的。
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圖3
Sz絞制單元是在統(tǒng)制設(shè)備的進(jìn)口處成型，這發(fā)生在與絞制單元通過(guò)儲(chǔ)線區(qū)的移動(dòng)時(shí)間相對(duì)應(yīng)的時(shí)間間隔內(nèi)。高速狀態(tài)下絞制的導(dǎo)線單元的短節(jié)距，通過(guò)儲(chǔ)線區(qū)之后，在扭絞機(jī)的低速狀態(tài)下部份地沒(méi)有被絞制 因此，在隨后的高速狀態(tài)中導(dǎo)線完全沒(méi)有被扭絞，然后以相反方向扭絞。圖5為sz絞制的導(dǎo)線在成形后的不同狀態(tài)。雙扭絞方法原先用于制造電話電纜。它能將諸單根導(dǎo)線在一道工序中制造成25對(duì)的SZ絞制單元(符合北美使用的25對(duì)基本單位) 甩較小的機(jī)器可以生產(chǎn)l2對(duì)單元或l3對(duì)的單元；另外也可采用兩個(gè)較小的SZ雙扭絞機(jī)串聯(lián)，使之在一道工序中生產(chǎn)一個(gè)25對(duì)的基本單位。通過(guò)合理選擇每個(gè)線對(duì)的絞合節(jié)距，可以將串音限制在要求的頻率范圍之內(nèi)。當(dāng)設(shè)備的最大轉(zhuǎn)速為5000 r／min時(shí)(此值決定于機(jī)器形式)，線速度可能達(dá)到189m／min。在多工序串聯(lián)中，該速度受到護(hù)層擠出設(shè)備的最大擠膠量限制。SZ絞已成功地應(yīng)用于電話電纜的實(shí)心聚乙烯、聚氯乙烯或發(fā)泡聚己烯結(jié)皮絕緣的導(dǎo)線絞合。出于同樣考慮，雙扭絞機(jī)也應(yīng)用于多芯控制電纜和信號(hào)電纜，其導(dǎo)線的最多根數(shù)和規(guī)格由SZ機(jī)器的型式和外形決定。雙扭絞機(jī)sz原理同樣也可用于小規(guī)格導(dǎo)線的強(qiáng)電線纜的成纜，倒如安裝線。對(duì)于3芯或4芯(可能增加到7芯)線纜 它可以與護(hù)層擠出
聯(lián)機(jī)。根據(jù)導(dǎo)線的截面大小，線速度可達(dá)到180 m／min。
管 式 儲(chǔ) 線 機(jī)
這種技術(shù)是專門為將一層導(dǎo)線絞在一個(gè)中心元件上而設(shè)計(jì)的，例如在電纜線芯外繞包上裸金屬屏蔽線或同心接地線。設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)如圖6所示，它出安裝于分線板前的導(dǎo)管、封甜摸具、包帶頭及扭力牽引組成。導(dǎo)線通過(guò)固定的分線板導(dǎo)向繞著導(dǎo)管的表面進(jìn)入旋轉(zhuǎn)分線板導(dǎo)管和分線板兩者以交替方向并以恒定的轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)2～8轉(zhuǎn)以后反向。因此當(dāng)導(dǎo)線離開(kāi)導(dǎo)管時(shí)絞在中心導(dǎo)線或中心元件上的導(dǎo)線就形成了8z形狀。管狀儲(chǔ)線機(jī)現(xiàn)已成功地應(yīng)用于制造層絞式結(jié)構(gòu)的電纜，如鐵路信電纜。其被絞的線芯穿過(guò)機(jī)器的次數(shù)取決于層數(shù)。與傳統(tǒng)的行星式絞線機(jī)比較，它可以在高速情況下制造大長(zhǎng)度電纜。
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圖6
管式儲(chǔ)線機(jī)工藝特別在將松弛結(jié)構(gòu)光纖SZ絞制成光纜方面已獲成功。將塑料套管中的一根或多根光纖以交替的絞向圍繞支持元件一起絞制，然后包帶。經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)的管式儲(chǔ)線機(jī)，可在60m／min的線速下扭絞18芯或24芯松套光纖。另外，還有一種管式儲(chǔ)線機(jī)可將被覆光纖直接引入骨架槽中進(jìn)行sz絞成纜。
在上述雙扭絞機(jī)和管式儲(chǔ)線機(jī)的方法中，將各單線絞制成8z形狀所需要的力，是由絞制裝置通過(guò)摩擦而傳至導(dǎo)線的。這種方法對(duì)于小規(guī)格導(dǎo)線工作良好}但對(duì)于大規(guī)格導(dǎo)線尤其是剛性較大的實(shí)心導(dǎo)線，需要相當(dāng)大的摩擦力，由此可能會(huì)損壞導(dǎo)線的絕緣，而且扭絞頭很大而苯重，導(dǎo)致轉(zhuǎn)速的降低。因此，作為8z原理的一種派生，又開(kāi)發(fā)了用于大導(dǎo)體成纜的夾緊履帶牽日f(shuō)(soo)成纜機(jī)。
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圖7
在80O成纜機(jī)中，每一根導(dǎo)線(通常3～4撮)從固定的放線盤(pán)引出后，經(jīng)過(guò)一組校直裝置和導(dǎo)向裝置進(jìn)入封閉模中，然后再進(jìn)入夾緊履帶牽引。履帶牽引的小車設(shè)計(jì)成：當(dāng)小車向前牽 f電纜時(shí)，小車是轉(zhuǎn)動(dòng)的。電纜被彈簧加載的夾具緊緊地抓住，此時(shí)小車被拖向前，小車按某一方向旋轉(zhuǎn)預(yù)定的轉(zhuǎn)數(shù)，然后再以相反方向旋轉(zhuǎn)關(guān)鍵是在夾緊夾子和電纜之間縱向和徑向必須沒(méi)有相對(duì)移動(dòng)。對(duì)手具有敏感絕緣的特種電纜，夾緊夾子裝有一種軟塑料或像皮村墊因此，通過(guò)改變夾子的數(shù)量和結(jié)構(gòu)，SO0成纜機(jī)能設(shè)計(jì)成適臺(tái)于制作各種塑式的電纜。
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圖8
圖7為SO0成纜機(jī)簡(jiǎn)圖。8z成纜中最重要的一點(diǎn)是成纜后立即把纜芯扎在一起。這是由一臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)的雙繞包裝置完成的，它與8z成纜機(jī)組合在一起。繞包裝置裝有特殊的控制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)使扎帶保持張力恒定。SO0裝置與傳統(tǒng)的行星式成纜機(jī)相比，占地要少得多，不需要混凝土基礎(chǔ)。機(jī)器可以用螺栓固定在護(hù)層擠出生產(chǎn)線前的地坪上，因此可以將成纜和護(hù)層擠出組臺(tái)成一個(gè)工序完成(見(jiàn)圖8)。通常，SZ導(dǎo)線成纜對(duì)放絞盤(pán)和收線盤(pán)的規(guī)格沒(méi)有限制，因?yàn)镾Z成纜時(shí)收放線盤(pán)都保持靜止?fàn)顟B(tài)。這樣就有可能使用大容量線盤(pán)，使停車時(shí)間顯著減少。對(duì)于重型電力電纜而言，在使用傳統(tǒng)的大型行星式成纜系統(tǒng)的場(chǎng)合下，上下盤(pán)的停車時(shí)間約占工作時(shí)的5O%甚至更多；而用專門設(shè)計(jì)的SO0機(jī)器，可在30min內(nèi)將一種電纜型式f或規(guī)格)轉(zhuǎn)換成另一型式(或規(guī)格)的電纜。大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，用傳統(tǒng)方法絞制或成纜的導(dǎo)線與SZ方法絞制或成纜的導(dǎo)線，它們的機(jī)械性能和電氣性能設(shè)有什么區(qū)別。在絞制方向很短的轉(zhuǎn)換段，是用帶子緊緊地扎在一起的，這是在成纜之后立即進(jìn)行的，然后進(jìn)行電纜護(hù)層的擠出。以上數(shù)據(jù)是根據(jù)幾個(gè)歐洲國(guó)家五年以上的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)得出的.其中包括像年產(chǎn) 7000km 以上不同結(jié)構(gòu)的SZ電力電纜的Kabehnetal~Eleotro公司的柏林電纜廠。
SZ絞制或成纜的概念，現(xiàn)已被主要?dú)W洲國(guó)家負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)化的組織審定。而在美國(guó)，由于需列于UL清單，有望會(huì)馬上被承認(rèn)。美國(guó)電纜工業(yè)和電纜用戶在通信電纜、信號(hào)電纜以及電力電纜的設(shè)計(jì)中，將從sZ絞制和成纜的實(shí)施中得到實(shí)際利益。一個(gè)典型的應(yīng)用是要求大長(zhǎng)度的海底電力電纜，如向海洋石油平臺(tái)輸電或者穿過(guò)大面積水域的輸電線。用sZ絞合可以制成相當(dāng)長(zhǎng)的電纜，從而大大減少了電纜的接頭數(shù)量。而接頭常常是產(chǎn)生潛在故障的原因。
展 望
在1934年出版的德國(guó)專利N0：682267中所揭示的8Z絞制基本原理，直到70年代第一臺(tái)SZ扭絞機(jī)才被研究出來(lái)。其后，又經(jīng)過(guò)了許多年，SZ系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)才被認(rèn)識(shí)，在實(shí)際中得到考驗(yàn)， 并在大多數(shù)國(guó)家調(diào)整了技術(shù)要求，允許使用SZ絞制和成纜。從此時(shí)起，在電纜制造中引入sZ扭絞的趨向已在許多
國(guó)家中迅速發(fā)展。對(duì)于北美的電纜工程師們而言，重要的是已意識(shí)到這一發(fā)展和該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，以及由SZ絞制和成纜所提供的經(jīng)濟(jì)前景。
正如本文所述，實(shí)際上每種能用單方向絞制的電纜， 都能夠以8Z絞制或成纜。電纜工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)是高效率和低的制造成本。有充分理由可以相信，8z方法將會(huì)在北美電線電纜制造的許多領(lǐng)域中得到應(yīng)用。
