工艺技术_电线电缆制造工艺培训课程

电线电缆制造工艺培训第二章 绞线工艺第一节 绞线的目的意义第二节 绞线的结构和性能第三节 绞线用材料和半成品第四节 绞线设备第五节 绞合工艺和结构计算第六节 绞线的质量控制第七节 绞线的缺陷与预防第一节 绞线的目的意义大家知道，导线通电后，因有电阻消耗电能而发热。温度升高会影响导体及包在导体外面的绝缘层和保护层的材料性能和寿命。所以，当输送大容量电能时，应增大导体截面。但是大截面的单根导线不便于弯曲，柔软性差，这给生产、运输、安装敷设和使用都带来了困难。同时，由于截面大，涡流损耗大，影响输电效果。由此可见，从电气性能上要求输电导体应有一定的截面积；从机械性能上有要求它具有一定的柔软性。如果大截面电线电缆的导体采用多根单线扭在一起的绞线，就可以解决采用单根导线所存在的矛盾。绞线是单线的发展和扩大。所谓绞合就是将若干相同直径或不同直径的单线按一定的方向合一定的规则绞合在一起，成为一个整体的绞合线芯。绞合的导线直接作为电线使用称为裸绞线，它与裸单线同属于裸电线，用于架空输电线路和电气设备的连接线。绞合的导线用作绝缘电线电缆的导体时称为绞合线芯，它与单根线芯同属于导电线芯，是绝缘电线电缆的主要组成部分。绞线由多根单线构成。一般来说，构成绞线的单线多而细，不仅增加了电线电缆的柔软性，还提高线路连通的可靠性。有些电线电缆的导体并不要求大的截面，但也采用了绞合形式，正是为了具有更好的柔软性或高度的可靠性，因此，绞线在电线电缆中占重要位置。裸绞线中的架空线是电力输配网络中的一种主要电工器材，它使发电站（厂）经过各级变电装置与用户连接。电力电缆与电气装备用电线电缆广泛用于工矿企业、城市、农村，是生产和生活中不可缺少的产品，而这些电线电缆导体，很多是绞合的。制造绞线最基本的方法是“绞合”。绞合工艺是裸电线和绝缘电线电缆生产中的重要环节，而且这种绞合原理和方法还应用于电线电缆绝缘线芯的绞制和钢丝铠装。电线电缆生产中的绕包、编织等工艺与此也有密切关系。因此，绞合工艺是电线电缆生产技术中广泛应用的一项基本工艺。第二节 绞线的结构和性能不同绞线品种有不同的结构和性能要求。裸绞线呈圆形，在结构上大多是同心层绞；性能方面除要求有良好的导电性能外，还要求有一定的抗拉强度，这对架空绞线尤为重要。绝缘电线电缆用绞合线芯的结构形式很多，有同心层绞、束绞等，外形又有圆形、扇形以及空心形等种类；它的导电性能比裸电线要求高，而且要求柔软性好，特别是用于橡皮和塑料绝缘电线电缆时更应如此。一、绞线产品的基本结构不同绞线品种在用途、材料、结构、软硬以及外形上互有同异（参见表2-1）。裸电线可分为架空绞线、软绞线和专用绞线三种。绞合线芯可归纳为圆形线芯和异形线芯两种。表2-1品种类别用途导电材料结构软硬外形架空绞线电力输配铝、铝合金、铜同心层绞、特殊硬圆、紧压圆形软绞线电气设备连接铜同心层绞及复绞软圆形专用绞线专用铜同心层绞及复绞硬、软圆形圆形线芯电线电缆铝、铝合金、铜同心层绞、束绞、同心复绞软、半硬圆、紧压圆形异形线心塑料及油纸力缆铝、铝合金、铜特殊软、半硬扇形、紧压扇形、空心表2-1中几种结构形式的区分如下：1）同心层绞 这是绞线最基本的结构形式。构成绞线的单线是一层一层有秩序地绞合在绞线中心的周围，相邻绞层绞向相反。绞线中心可由单根或几根单线组成，最常见的是单根圆线。同心层绞又称为正规绞合，其优点是结构稳定，几何尺寸容易表达，缺点是材料利用系数低。2）束绞 构成绞线的各根单线虽然也是绞合在绞线中心周围，但各单线的绞向都相同，很难分出层次，单线排列也不是很有秩序。这种结构常用于根数很多的细单线的绞合。用束绞方法制成的称为束线。束绞也称为束制或非正规绞合。其优点是柔软性好，材料利用系数高，缺点是结构不规正，几何尺寸不容易表达。3）同心复绞 绞合形式与同心层绞相同，所不同的是以股线代替同心层绞中的单线。股线为同心层绞的绞线或束线。4）特种结构 不属于上述三种的其他结构。二、绞线产品的基本特性绞线的性能基本取决于构成绞线的单线性能和绞线的结构。通常，绞线的性能可按单线性能数据加以计算，一般不作测试；只有对特定线路用的架空绞线才进行一些电气、物理、机械或其他性能方面的测试。单线的主要性能，在电气方面有电阻系数（电阻率）、电阻温度系数等；物理机械方面有抗拉强度、伸长率、弯曲性能等。用于特定线路上的架空绞线，根据情况，在电气方面常进行电晕试验及载流量的测定等；在物理机械方面则有总拉断力、弹性系数、热膨胀系数的测定和蠕变及耐振动试验等。但其基本特性归纳如下：1、柔软性广义上说，金属线越细，柔软性越好。绞线由许多细金属线构成，因此比较柔软。但是，绞线的柔软性与绞合时所选的工艺参数有大的关系。例如两根绞线的结构和直径都相同，而绞合参数不同，则两根绞线的柔软性是有差异的。BA 图2-1 平行线束和绞线的弯曲情况图2-1是平行线束和绞线弯曲时的情况。平行线束在弯曲时，线束轴线外侧的单线受到张力，内侧单线受到压力，二者都对弯曲产生阻力；与此同时，承受张力的单线会压入线束之中，而承受压力的单线则导致曲折。当线束恢复至平直时，外侧单线应被延伸而隆起，内侧单线又被拉直。所以，平行线束由弯曲到复原过程中，各单线都受到一此弯曲变形。而绞线在弯曲时，由于每一单线不是处在与绞线轴线平行的位置，并成螺旋状绕在绞线的轴线周围。因此，每根单线在弯曲时，同时承受到张力和压力，这两种力借助单线的移动而消除，单线不会有隆起、曲折的现象。绞线弯曲时的阻力，主要是单线之间移动时的摩擦，它比平行线束弯曲时的阻力要小得多。从图2-1还可以看出，绞线同一绞层的节距越小，单线的移动距离越短，有利于绞线的弯曲；内绞层离绞线轴线的距离比外绞层近，受拉和受压的程度及单线移动就小，弯曲也就容易些。归纳这些情况，可以得出绞线的柔软性与下列因素有关：1） 同样截面的绞线，所用单线根数越多即单线越细，柔软性越好；2） 结构相同的绞线，一般情况下，相应绞层的节距越小越柔软。但节距过小，节距比过于接近该绞层的最小节距比值，虽使但线绞合得很密实，可是弯曲时单线的移动阻力会增加，反而不利于柔软性的提高。3） 要使单线更加柔软，可以采用复绞。复绞线的柔软性除与上述因素有关外，还与股线节距与复绞节距之比有关，比值越大越柔软。总之，对绞线的柔软性，应从各方面综合考虑。在满足使用要求的前提下，要考虑到材料、工艺、成本和劳动生产率等各种因素，使生产出的绞线技术性能可靠，又经济合理。2、绞线的可靠性单线在制造过程中由于受到材料性能、工艺方法及生产条件的限制，将会出现一些缺陷，这些缺陷极大地影响单线的可靠性。而绞线是由多根单线构成的，单线上的缺陷几乎不可能全部集中在绞线的同一处，故对绞线的性能影响较单根导体要微弱地多。3、绞线的强度同一截面的单根导线与多根导线绞合的绞线相比较，绞线中的单线直径比绞线同截面的单根导体直径小得多。在使用同样杆材的情况下，小线径经受的变形程度高于大线径的变形，因而其强度也高。经绞合后引起的强度损失较小，约5%。另外线材经接头后强度将会下降，但绞线中的单线接头按工艺要求都要错开一定的距离，而单线无法做到这一点，所以这也是绞线强度高于单线的又一原因。4、绞线的稳定性绞线的稳定性不如单线，其原因是：绞线中的每根单线都与绞线轴向成一定角度，使绞线在生产、敷设及使用过程中受到张力后，产生旋转，造成各根单线松散。绞线中各层单线，如都按一个方向绞合，上述现象就更为严重，而且未被拉紧的绞线很容易卷曲，增加架设等工作困难；同时，外一层的单线也容易嵌入其内一层的单线缝隙中，破坏原有结构。所以，束线不单独用作裸电线。又如有钢芯的绞线，若各层采用同一绞向，还会增加单线中的电能损耗，绞线的电气性能恶化；若各层采用不同绞向，不但可提高稳定性，而且电能损耗也会减少。对于相邻层绞向相反的绞线，层数增加，剩余扭转力矩减小，所以绞线层数越多，稳定性越好。在复绞线中，股线的绞向与复绞方向相反，对提高绞线的稳定性也相当有利。第三节 绞线用材料和半成品绞线用的材料有镀锌钢丝、镀铝钢丝、电工圆铝线、电工圆铜线和铝合金线等。电线电缆的导体多采用电工圆铝线，因在同等导电功能情况下，特别是高压远距离大容量输电，铝更为经济。目前国际上已开始大量采用铝合金。铜导体在架空线路中用得很少，只在特殊条件下采用，但在电线电缆导电线芯中还是采用钢导体和铝导体两种材料。 镀锌钢丝及镀铝钢丝在绞线中是用来增加绞线机械性能，为了改善钢的抗腐蚀性能，一般在钢丝表面镀锌或镀铝。铜绞线采用电工圆铜线，有的品种为了改善铜线的抗腐蚀性能和物理性能，在电工圆铜线上镀锡、镀银。为了改善电缆导电线芯的柔软性和导电性，通常以减小单线直径，增加导线的根数，再进行束制、复绞、正规绞合等工艺。 由于单线在拉制过程中，加工硬化使机械强度增大，伸长率下降。冷加工后铜单线不能完全满足电线电缆导电线芯的性能要求，因此必须采用韧炼的方法，即中间退火方法来满足工艺及电缆性能要求。一、 镀锌钢丝镀锌钢丝应符合GB3428镀锌铝绞线用钢丝标准。镀锌钢丝的尺寸偏差应符合表3-1，其机械性能应符合表3-2。表3-1 镀锌钢丝尺寸及偏差钢丝直径 mm尺寸允许偏差 mm2.002.000.042%d表3-2 镀锌钢丝的机械性能钢丝直径mm抗拉强度 MPa1%伸长时应力 MPa伸长率L=200 %扭转次数次/36001.252.252.263.00133.6133.6119.5116441818镀锌钢丝应无裂纹，无氧化皮，镀层厚度均匀、光滑，没有与良好工业品不相称的其他缺陷。二、 电工圆铝线 铝绞线、钢锌铝绞线和电缆线芯用圆铝线应符合GB3955电工圆铝线标准中H9状态的LY9型的硬铝线的规定。 1、尺寸偏差 圆铝线垂直于轴线的同一截面上测得最大和最小直径之差，应不超过标称直径偏差的绝对值，并符合表3-3的规定。表3-3 圆铝线的线径公差标称直径d mm偏差 mm0.3000.9000.9102.4902.50以上0.0130.0251%d2、机械性能圆铝线的机械性能应符合表3-4直径 mm抗拉强度 MPa1.261.501.511.751.762.002.012.252.262.502.512.752.763.001931881841801761731693、电气性能 圆铝线的电阻率应不大于0.mm2/m，电阻温度系数0.00403/1。4、外观 圆铜线表面应光洁，不得有与良好工业品不相称的任何缺陷。三、电工圆铜线 电工圆铜线应符合GB3953电工圆铜线标准。1、圆铜线型号TR软圆铜线； TY硬圆铜线； TYT特硬圆铜线2、圆铜线直径偏差应符合表3-5表3-5 直径偏差标称直径d mm偏差 mm0.0260.1250.1260.4000.4016.000.0030.0041%d圆铜线垂直于轴线的同一截面上测得的最大和最小直径之差应不超过标称直径偏差的绝对值。3、机械性能电工圆铜线的机械性能应符号表3-6的要求。表3-6 机械性能标称直径mmTR型TY型TYT型伸长率% 抗拉强度MPa伸长率%抗拉强度Mpa 伸长率%0.100.250.300.450.681.121.762.002.242.5010151520252525252525421419419417415410403400398395-0.50.70.70.80.8-443440438435-0.70.70.80.84、电性能 圆铜线的电阻率应符合表3-7的要求，计算时，20时的铜线密度为8.89g/cm3，线膨胀系数为0. 1/。型号电阻率20 .mm2/m电阻温度系数 1/2.00mm以下2.00mm以上2.00mm以下2.00mm以上TRTY、TYT0.0.017960.0.017770.003930.003770.003930.003815、外观 圆铜线表面光洁，无氧化、发红发黑发粘现象，无机械损伤等，上盘的产品排线应平整，无满、乱、偏、紧、松等现象。第四节 绞合设备裸绞线和绞合线芯可概括为绞线和束线两种形式。绞线机和束线机是生产裸电线和绞合线芯的两种主要绞合设备。绞线机主要制造绞线，也可制造束线或束线形式的产品，束线机专供制造束线。在单线根数很少时，例如7根单线的束制，也可达到绞线的要求。一、绞合设备原理和组成绞合设备的基本原理如图4-1所示。要使单线以一定的螺旋升角（或节距）进行绞合，绞合设备必须满足以下要求：一是使所有单线围绕设备的中心轴作旋转运动；另一是使绞合制品作直线前进运动。通过改变这两种运动速度的配合，即可调整螺旋升角的大小，使生产出的绞线或束线符合结构要求。由图可见，单线1从放线盘引出，通过分线板2集中到并线模3，然后经牵引装置绕到收线盘上。整个过程中，在设备上完成旋转与直线前进运动的部位，绞线机和束线机是各不相同的。一般地说，绞线机上单线围绕设备中心轴的旋转运动，是在进入并线模3之前（即经放线至并线模这一段）完成的，绞线经过并线模之后仅作直线运动，收线盘只起到把绞线绕在盘上的作用。而束线机则不同，单线围绕设备中心轴的旋转运动和束线的直线运动，都是在各单线进入并线模之后同时进行的，即收线盘使束线制品同时作两种运动，因而单线的放线盘可以安置在固定的位置上。 图4-1 绞合设备原理 1单线 ；2分线板；3并级模；4绞线 按照上述原理，绞线机和束线机的组成基本相同，都是由放线、牵引、排线与收线、拖动与传动系统以及控制系统等主要部分组成。此外，还附有分线板、并线模（又称压模）、计米器等装置。根据产品结构的需要。有些绞线机尚有压型、预扭、包带、涂料等设施。 由于单线在绞线机和束线机上围绕中心轴旋转的部位不同，所以对绞线机来说，放线部分常起主要作用，而且绞线机的类型，常以放线部分的形式来命名；对于束线机，则收线部分常起主要作用，束线机的类型，也常按它的收线部分的形式而命名。因此，在研究绞合设备时，重点应放在绞线机的放线部分和束线机的收线部分。但也应对绞合设备的其它部分，有较完整的了解，绞合设备的各个组成部分是一个有机的结合体，它们对整机的效率和绞合制品的质量，都会有所影响。图4-2为一台两段笼式绞线机的结构简图，图4-3为一台双节距束线机的结构简图。1 中心单线放线架；2笼内放线架；3绞笼；4并线模；5计米器；6牵引轮；7排线装置；8收线盘图4-2 笼式绞线机结构简图虽则它们的结构组成相似，但就特征而言，可作如下粗略比较：1）绞线机生产的绞线规格比较大，绞制时除中心1根单线外，其余单线的放线盘都放在放线部分（如绞笼），通过它的旋转使单线围绕中心单线形成绞层。根据绞线的绞层数和每层的单线根数，一般绞线机设有几个（几段）分别旋转的放线部分，使之制成各层绞向不同的绞线，故对生产同心层绞的绞线尤为合适。束线机生产的束线规格较小，它靠收线部分篮架或回转体的转动形成束线。由于束线机的运转动作都在收线部分，变速机构安装在转动的篮架里，地位受到限制，这就决定了束线机只能制成一个绞向、规格较小的产品，但束制的单线根数，可根据需要灵活配置。2）绞线机一般较长，较重，体积大，占地也大，速度则较慢；设备每转一周只能绞出一个节距，因单线需作较大幅度的旋转，因而不能连续放线，生产效率较低。而束线机一般较短、较轻、体积和占地则积也较小，速度则较快；设备每转一周可绞出一个或多个节距；因为单线的放线位置固定，不围绕设备中心轴旋转，因而可连续放线，故生产效率较高。3）绞线机有退扭与不退扭两种结构，这对硬单线的绞合（如钢线绞合）较为合适，而且由于各绞层绞向不同，绞线的稳定性较好。束线机无退扭结构，所有单线都是一个绞向，束线的稳定性较差，适合于制造绝缘电线电缆的导电线芯。4）绞线机制出的产品，结构有规律，单线之间比较紧密、外形圆整、尺寸准确。束线机制出的产品，结构规律较差，单线之间比较松弛，外形也容易变形，尺寸不很准确。 上面对绞线机和束线机的分析并非一成不变。绞线机和束线机的形式都在不断改进，而且还在这两种基本形式的基础上发展出新型的绞合设备。 二、绞线机的常用类型如前所述，绞线机的主体是放线部分，故绞线机的类型常以其放线部分的不同形式而加以区分。绞线机的基本类型有两大类：一类是放线盘带着单线围绕设备中心旋转的绞线机；另一类是放线盘放在设备中心， 而将单线引出井围绕设备中心旋转的绞线机。按这两类绞线机放线部分的结构不同，又可分为如下几种型式：放线盘围绕设备中心旋转的绞线机笼式绞线机盘式绞线机叉式绞线机摇篮式放线架悬臂式放线架放线架交错排列式放线架一字排列式箱形绞线机筒形绞线机放线盘在设备中心的绞线机管式绞线机无管式绞线机一般型管式绞线机气垫式绞线机管外穿线式绞线机一般型无管式绞线机跳绳式绞线机其中，第一类以笼式绞线机（简称笼绞机）为代表，第二类以管式绞线机（简称管绞机）为代表。管式绞线机是从笼式绞线机发展而来，因此，笼式绞线机是绞线机的最基本的结构型式，是一种常用的绞合设备。现有的笼式绞线机，已有一些现代化的改进，但基本结构变化不大。 在上述主要绞线机类型中，笼式绞线机一般都能退扭，也可以不退扭，盘式与叉式绞线机是无退扭的，管式与无管式绞线机都能退扭。如果绞线机按能安置的放线盘数分，有6、12、18、24等盘的绞线机，按放线部分个数，亦即所能绞制层数分，有一段、二段、三段等组合型式，按放线盘大小分，又有200、315、400、500、630型的设备。此外，有些绞线机还按有无退扭、传动方式和转速快慢等来区别类型的。像管式和无管式绞线机的放线盘是装在设备中心上，由于放线盘不围绕设备中心轴旋转，设备的旋转力矩要比笼式、盘式和叉式绞线机小得多，转速可以大为加快，故习惯上常称前者为高速绞线机，后者为低速绞线机。通常，绞线机的外形都相当长，大多卧式布置，只有绞制规格特别小的绞线或股线用小型绞线机，才采用立式的。绞线机因有不同结构、不同段、不同放线盘数和盘径之分，所以绞线机的名称，常把这几个因素反映出来。例如，6 12 18盘 400型三段笼式绞线机，就表示这种笼式绞线机有三段（三个级笼），每段上的放线盘数分别有6、12、18个，各放线盘的外径为400毫米。管式绞线机一般都是一段的，如它能放置7个400毫米的放线盘，它就称为7盘400型管式绞线机。各种绞线机都给予一定的设备型号，便于区别它们的具体结构。绞合设备主要组成部分有：放线部分：这部分是绞合设备的主体，放线盘比较多，占设备整体的大部分。牵引装置：是绞合设备的拖动部分，有单牵引和双牵引两种型式，现在大多采用双牵引。收线装置：有单独拖动的力矩电机收线，也有机械传动的收线和滑车式收线。拖动系统：系指用电动机来带动机械运动的系统。此外还有定长计米器、电气、液压、气压控制装置和分线板、压模、压型、预扭、绕包、自动停车等装置。 三、 绞线机的放线1、笼绞机的放线部分绞笼笼绞机的放线部分是一种笼形的结构件，通称绞笼。它由中央空心轴（主轴）、根据需要可有6、12、18、24等等绞笼，相应绞制6、12、18、24根单线的绞层。图4-3是能放6个放线盘的绞笼，称为六盘绞笼，它可绞制7根单线构成的绞线，中心单线从另一个固定放置的放线盘上引出，并穿过中央空心轴。用不同盘数绞笼串列组合的笼统机，由于每个绞笼可作任意方向转动，因而能绞成相邻层不同绞向的绞线，也可使各绞笼以同向、同速转动，绞制单线根数更多的绞层，如把6、12、18盘三个绞笼同步向一个方向转动，便可绞制36根单线的绞层。图 4-3 六盘绞笼绞笼运转时，要求不妨碍单线从绞笼中放出，因而绞笼的支承无法采用一般轴承。通常，绞笼的支承是采用支撑轮托起笼辕的办法，如图4-4所示。但在空心轴端部、分线板等不妨碍放线的地方，仍应采用一般轴承，这样可使绞笼稳定旋转。笼绞机的放线架，最常见的是摇篮式放线架（图4-5），放线盘只能从摇篮上面进行装卸，因此上下线盘比较吃力。用吊钩放入满载线盘时，由于绞笼转动位置不易掌握，特别在上好一部分线盘、绞笼处干不平衡的情况下，线盘对准放线架中心比较困难。所以，摇篮式放线架的缺点是上下线盘不很方便。但它比较简单，既能容纳线盘，又对绞笼结构起到加强作用。图4-4 绞笼的支承 图4-5 摇篮式放线架为便于放线盘的放入，一般应使线盘的枕颈与放线架的托碗恰好相符，以利穿入线盘中心轴。由图4-5可见，放线架与线盘轴设有锁紧装置，用弹簧3迫使销钉卡住线盘轴上的凹槽，以防绞笼旋转时因离心力的作用将线盘甩出放线架，造成事故。笼绞机的侧面，一般有一套退扭机构，常见的退扭办法有连杆退扭和齿轮退扭等。如果把放线架固定在绞笼的笼辕上，制出的绞线就是无退扭的。 1）连杆退扭机构使放线架经常保持水平方位的连杆退扭机构，是根据四连杆机构的原理设计的。 根据这一原理，连杆退扭的机构如图4-6所示。图4-6 连杆传动退扭放线架1的轴端，穿过笼辕2的轴承后，与曲柄3一端固定连接；曲柄另一端与退扭环4通过销轴非固定连接。退扭环的位置用导轮 5固定，其中心与笼辕中心间的长度 l和曲柄两端轴孔的距离相等，且都经常处于垂直方向。只要放线架与曲柄垂直相等，放线架就能经常保持水平方位。2）齿轮退扭机构 这种机构较复杂，但可达到完全退扭和不完全退扭两种目的，本公司没有此类设备，这里不进行详述。2、管式绞线机的放线部分管式绞线机放线部分的外面是个管筒，称为管体或筒体。管式绞线机一般都只有一个管体。按放线盘数目有6、7、12、18盘等种类。其中6与7盘都用作绞制7根单线的绞线；采用7盘管体时，中心单线的放线盘也放在管内。管绞机的管体一般都不像笼绞机那样将6盘、12盘、18盘三段串联在一起，主要原因是单线根数多的绞层的节距比根数少的绞层大，串连起来后，势必需将盘数多的管体转速减慢，以适应节距的需要，这样就不能发挥管绞机的生产效率。管绞机和笼绞机相比各有特点主要表现为：1）从绞制的范围看，笼绞机的放线部分因可多段排列，放线盘较多，一次可绞成单线根数较多的绞线；管绞机的管体一般只有一个，一次只能绞制绞线的一个绞层。2）从绞制速度看，笼绞机的放线盘由于放在空心主轴的四周，离心力较大，速度不能太高，一般每分钟只有几十转；管绞机的放线盘则在中心轴线上，单线是有管体带着转动，离心力小且转动平衡，因而转速可以相当高，有的甚至达每分钟数千转。3）从占地面积看，笼绞机的放线盘都是成组地放在绞笼中，管绞机的放线盘却只能水平地排成一列，因此，同样数目、同样大小放线盘所构成的放线部分，管绞机占地要长得多，但占地宽度和设备高度要比笼绞机小得多。4） 从绞线的质量看，笼绞机的单线直接引向并线模，中间所受应力绞较小；管绞机的单线沿管体引向并线模，受有一定的扭力，这在绞制复绞线时，股线的原有节距要受影响，质量不如笼绞机的好。3、盘式及叉绞式绞线机的放线部分，这里不作介绍。四、绞线机的牵引装置 牵引装置主要是使绞线机产生绞线条件之一的直线运动，绞线机的绞笼转速一般是固定的，即使可变换也只有很少几种速度。因此，绞线节距的长短取决于牵引装置的速度变换。对于一台绞线机的牵引装置来说，它所能变换的牵引速度，应能满足该绞线机能生产不同规格线芯的节距要求，而且要求牵引稳定、均匀。牵引装置有轮式牵引和履带式牵引装置两种，后者用得较少。 轮式牵引装置有以下两种形式: 1、单牵引轮 它包括牵引本身、分线设施及传动部份。一般牵引轮是平面轮，线芯绕在轮面上34圈后引到收线部分,被传动的牵引轮依靠收线的拉力与所绕的其它几圈线芯产生摩擦阻力，并使线芯与牵引轮相同的线速度前进。牵引轮的分线板或分线环是一种拔线设施,能使以后绕到轮面上的线芯不与先前绕在轮面上的重叠。如图4-7。图4-7 单牵引轮1、牵引轮 2、缆芯 3、引出缆芯 4、分线板5、分线环6、导向轮2、双牵引轮 两个牵引轮的轮面一般呈槽型，每个轮有48个槽。牵引时，线芯经过分线轮的第一个槽后，绕到另一个牵引轮的第一个槽里，然后返回绕在分线轮的第二个槽里，直至绕到两轮面上的槽里，线芯才引入收线部分。与单牵引轮轮相比，有分线可靠，线芯与轮面不伤害线芯表面,对线芯的圆整度影响小。单双牵引轮的占地面积较大。采用单牵引轮或双牵引轮时，如轮径在1500mm,2000mm以上，都须挖有地坑，牵引轮愈大,地坑俞深，以保持设备中心线操作高度。五、收排线装置 收线部分包括收线架、排线机构、线盘拖动系统及张力控制、上下线盘等设施。视绞线机和制品规格大小，收线部分有多种形式。成缆机的收线盘比放线盘大得多，收线盘本身较重，绕满缆芯后更重，装卸比较困难，所以收线架都设计有上下线盘的设施。排线机构在成缆机中也是一个重要部件。不同规格缆芯的外径也不相同，要使缆芯平整，顺序地绕在收线盘上，既不重叠又不留空隙，充分利用线盘容量，排线是个重要问题。 排线机构包括传动系统和排线节距调节系统。常用的有螺杆排线装置和光杆装置。如图4-8。图4-8 螺杆排线机构1、皮带盘 2、伞齿轮 3、换向滑块 4、单螺杆排线杆 5、换向杆6、排线宽度限位块 7、连有导杆的螺母 单向螺纹螺杆排线机构主要工作原理：连有导杆的螺母在螺杆和换向杆上，螺杆转动促使螺母移动，从而产生排线的直线运动，排线宽度用调整两限位块之间的距离来控制。当螺母向右移动，顶推右边限位块时，换向杆就向右移动，通过杠杆将换向滑块拨离右边的伞齿轮，而与左边的伞齿轮相接，从而改变螺杆的转向。六、其他辅助装置1、绕包头 用来在线芯的外面绕包布带、纸带、塑料带等各类隔离元件。包带头型式有普通式、平面式、切线式、同心式。见图 4-9。 图 4-9绕包头型式a）普通式 b）切线式 c）平面式 d）同心式1、带盘 2、饶包带 3、线芯 4、导杆 5、 空心轴 （1）普通式绕包头绕包带是与线芯成一定角度，旋转的带盘将包带直接绕在线芯上，由于在绕包过程中放带张力不断变化，所以绕包质量不佳。转动体上可装置二个或四个带盘，并可自由调节带盘的偏斜角度。缺点是与转动体连接刚性差，转速不能过高，放带张力靠停车时手动调节。（2）平面式绕包头 带盘与线芯轴线互相平行，绕包带经一组导杆后包到线芯上，转动体上可布置3个带盘，因旋转阻力比普通式大大减少，转速可相应提高。 （3）切线式绕包头 带盘轴与线芯轴线互相垂直，绕包带自带盘放出后经一组导杆，最后与线芯表面相切。由于绕包带经导杆的作用，放带盘的张力的变化已消除，带两侧张力均匀。所以包覆张力均匀、紧密、质量好，但转速不能太高。 （4）同心式绕包头绕包带盘与线芯同一轴线，此种包带头转速可达600-1000r/min。缺点是不能随时更换带盘，所以应有储带盘装置，按绞线生产长度需要一次储足。2、焊接机 钢杆、铝杆、裸绞线、束线、复绞线，根据产品结构和工艺要求，单线或股线必须采用焊接的方法。常用的焊机有：电阻对焊机、银焊机、冷压焊机或冷压钳等。1） 电阻对焊机这是一种大电流加热两个端头，并相对施加压力，使之焊接在一起的方法。其工作原理如图4-10所示。图 4-10 电阻对焊原理两根单线分别夹入左右两个夹头里，注意：端头需平整对齐。接通电源后，变压器4的初级线圈也接入电源，次级线圈即产生大电流通向兼作夹头的单线，由于两个单线端头的接触电阻较大，在大电流通入后，端头处产生大量热量，并使线芯熔化，将两夹头相向平移加压，两单线就焊接在一起。等适当冷却后，将线头取出用锉刀把焊接突出部分修光锉平。电阻对焊机按变压器的容量有1KVA、3KVA、10KVA等，不同容量电阻对焊机的适用范围如表4-1表4-1 电阻对焊机的焊接范围焊接材料适用单线直径mm1KVA3KVA10KVA铝线铜线束线、复绞线0.51.50.51.20.52.01.03.01.02.52.05.02.56.02.56.0 银焊主要用于束绞线的股线和束线的单线的焊接。对于2.5mm及以下的铜单线焊接效果也比较理想，但用于2.5mm以上的铜单线焊接，很难过压形模和冷拔模。 一般IKVA对焊机常做成台式，在焊接铜线时，应使用焊剂以清除被焊线头上的污物和氧化层，同时，防止焊接过程中焊缝的氧化。常用的焊剂有银焊片，硼砂。也可以根据被焊接材料自行配制熔制。其主要成份为银、铜、锌合金。对于抗拉强度和电阻有严格要求者，银的含量比普通焊剂含量高得多。束线的单线也采用银焊的办法，先把熔剂制成粉状，利用烛火加温，线头上粘少量的熔剂物和硼砂，焊接的效果也比较理想。 2）冷焊机及冷压钳 冷焊机不需要热源，它在常温下，利用压力使欲接续的两个全属端面，产生塑性变形，造成两端面原子相互进行扩散，当扩散到电子引力范围内时，便获得牢固的焊接要求。冷焊有两个主要因素：一是对加工件施加相当大的压力，这是冷压焊的关键，二是在该压力下，金属必须产生塑性变形，才能焊接在一起。 由于冷压焊不要加热，因此不发生金属内部组织再结晶和因退火而降低金属机械性能，冷压焊也不需用焊剂，避免了金属被腐蚀，劳动条件较好。冷压焊设备除需有加压装置外，没有传动部分，所以设备结构比较简单，易于维护保养，但金属表面氧化物及其它杂质，只有在加压下把它们挤出来，金属原子才能互相接近和扩散，所以冷压焊一般需对焊件夹紧压挤23次，才能保证焊好。用冷压焊对接单线，夹紧单线的模具要求较严，一种线径的模具只适用于一种单线冷压，改变线径必须另选与之相应的模具。此外冷压单线直径小于3mm的可以选用冷压钳。冷压钳是一种手动的加压工具，有手持式和固定式两种，其中手持式冷压钳携带方便，适合于现场使用，但刚性较差，故只适用于焊接较细的铜、铝导电线芯。冷压钳和冷焊机型号和规格见表4-2、4-3。表4-2 冷压钳型号和焊接范围型号焊接单线直径mm铝线铜线LTY-OALTY-OBLTY0OC1.34.01.33.61.02.01.33.11.32.71.01.7表4-3 冷焊机型号和焊接范围型号顶锻力t焊接单线截面积mm2铝线铝合金线铜线LHJ-10LHJ-15LHJ-802102208071103300-7503100300736380-六、束线机束线机与绞线机的不同之处在于：绞线机上单线围绕设备中心轴的旋转运动，是在进人并线模之前（即放线至并线模这一段）完成的。绞线经过并线模后后仅作直线运动，收线盘只起到把绞线绕在盘子上的作用。而束线机上单线围绕设备中心轴的旋转运动和束线的直线运动，都是在各单线进人并线模之后同时进行的，即收线盘使束线同时作旋转和前进的两种运动，因而单线的放线盘可以安放在固定位置上。束丝机的主体部分是收线部分，所以束线机的类型常以收线部分的不同形式而命名。束丝机的主要类型有单节距束线机和双节距束线机两种，目前常用双节距束丝机。单节距束丝机大多采用摇篮（即收线盘架）旋转的形式，双节距束线机则采用浮动的摇篮，利用回转体转动造成束线节距。按收线盘的外径大小，可分为200、400、500、630型等。单节距和双节距的线路走向如图4-11。图4-11 单节距和双节距束线1、 收线部分 双节距束线机的收线部分都采用回转体转动而摇篮浮动的结构，但收线盘在摇篮内也有纵向放置和横向放置两种（见图4-10）。线盘纵放时，束线直接通过牵引轮和排线杆收到线盘，束线行程及转折较少，但上下线盘不便，不能直接滚下。线盘横放，即指收线盘中心轴和设备主轴重合或互相平行。横放的好处是上下线盘较为方便，可直接从设备中滚出，缺点是束线需在排线杆上转折后再绕到收线盘上。至于纵放线盘的装卸，如果利用一些起重设施，还是容易解决的。 图71是一台简单的双节距束线机的示意图。收线盘7是纵向放置的，它和牵引轮5及其传动装置、排线杆6都装在摇篮8内，组成整个浮动部份，并借其本身重心低于设备旋转中心轴线而保持水平位置。各单线从放线盘1引出，通过分线板、并线模后进入摇臂4，并沿导轮K；转向摇杆，再经导轮K。转回中心轴向，通过牵引轮、排线杆绕到收线盘上。V1及V2是变换节距的齿轮。双节距束线机收线部分的主要部件有回转体、牵引及排线，收线等装置。1） 回转体 回转体有各种不同形式，回转体的形式和所用材料对它的转速高低有直接影响，这是因为在高速情况下，回转体的转动惯量和材料强度都是值得注意的问题。以摇篮作为回转体的单节距束线机，因摇篮较重，转速不能很高。在双节距束线机中，摇篮是浮动在机架中，束线的节距是利用杆形或类似的回转体产生的，因杆形回转体重量轻，惯量小，便可使其转速较高。常见的双节距束线机的回转体，如图4-12，主要有摇杆式、回转弓式、导线管式。图4-12 束线机回转体2） 牵引及收排线装置双节距束线机的牵引、收线、排线机构常放在浮动的摇篮内，要求越紧凑越好，以便缩小整个收线部分的尺寸，为提高回转体的转速创造条件。收线盘的支撑大多采用顶针式，利于线盘的机械化和自动化。排线方式有螺杆和光杆等种，采用单向或正反向螺纹作排线杆时，同样需要变换排线节距的设施，光杆排线则是放办法，改变节距不要复杂的机构。束线节距长度，取决于束线牵引线速与回转体转速的配合关系。回转体的转速是固定的，在用机械牵引时，摇篮就必须有改变牵引轮转速的变换齿轮。牵引装置也可利用测速电机和滑差离合器作为节距长度的调整系统。3）放线部分及其它放线部分虽然不是束线机的主体，但对束线机的生产效率也很有影响。通常，束制的单线多达数十根，且单线较细，这就要求放线的阻力小，不致拉断单线，又要在停车时，立即或尽快停止放线，以免各单线搞乱。在低速情况下，单线常采用从放线盘直接拉出的办法，放线盘支承在轴承上，放线盘愈轻，轴承愈灵活，放线就比较容易。但在高速状态下，由于放线盘转动惯量较大，轴承较灵活，一旦停车，势必继续放线，造成乱线。所以，高速束线机的放线，常采用从放线盘顶部抽出来的办法，即用越端式放线法。越端式放线时，线盘静止不动，从放线盘顶部抽出的单线速度愈高，抽出的阻力愈小，单线成螺旋状甩出。考虑到单线放出时会与线盘的边缘摩擦，有损线的表面质量，并增加放线阻力，还需采用滑环或挥杆。滑环的作用是使单线在它上面滑动而不与线盘边缘接触，其表面应极其光滑、耐磨，故常采用镀铬金属环。挥杆装在线盘端部，能灵活地作圆周运动，单线通过挥杆端头旋转的圆周轨迹，大于线盘直径，故单线也不会与线盘边缘发生摩擦。因为束线的单线根数很多，当某一放线盘上的单线用完或断线时，就难于用肉眼辨明，故束线机应有断线自动停车的设施。如果各单线在并线模前成圆形分布，可采用绞线机那样的办法，在其外周设置一金属环，盘上单线用完或断线，就会甩到金属环上，在电气控制系统的作用下断电停车。这种办法的缺点是线头已接近收线部分，即使立即停车，线头也会进入线束中，造成束线局部缺股。挽救办法是在并线模与收线部分之间留一长段线束作为储线，便于接续单线。有些束线机的断线停车设施是装在放线架上，在每排放线架的单线下方放有金属杆，当盘上单线用完或断线时，单线就与金属杆接触，导致停车。这种方法在离收线部分较长距离处，即可显示断线或单线用完；假如在金属杆后断线，有时就不能起到效用，虽则这种现象在实际生产中并不多。当然，束线机即使有了断线停车设施，操作人员也需时时检查，以免束线缺股。此外，束线机上还附有计量束线生产长度的计米器，如能装置有收线满盘或束线定长的自动停车设施，则更好。第五节 绞合工艺和结构计算绞线或束线质量，一方面取决于单线材料及附加材料的本身质量，另一方面也取决于绞制或束制工艺。在绞制品所有材料相同的情况下，其质量主要与生产工艺密切相关，其中包括设备的选择是否恰当，绞合工艺参数是否合理等。这对绞合线芯尤为明显，因为绝缘电线电缆产品结构中的各个组成部分是一层一层的绞、绕。挤、包、涂上去的，里层材料逐一被外层材料所覆盖，如果在成品时发现绞合线芯有问题，就难以修补。因此严格控制绞合工艺是很重要的问题。选用何种绞合设备与绞制品的结构，截面和外径大小、单线根数、单线粗细以及绞制品的制造长度有直接的关系。如果是同心层绞的绞线，应首先考虑绞线机放线盘的盘数和大小是否与之适应，然后再考虑绞合方向、节距长度和要不要退扭等。若为复绞线，还需考虑股线变形，这就需要分析绞线结构、规格、材料，确定工艺数据，最后选择适合的绞线机。如果是束制品，除放线盘的盘数和大小以外，束线机收线盘大小的确定，要比绞线机重要得多。当然，在选用绞线机和束线机过程中，还应考虑它们的生产效率。 电线电缆工业中用笼绞机、叉绞机、框绞机的放线盘外径一般从以400630三种。绞机放线部分有二段、三段、四段，基本无一段类型。两段笼绞机（包括叉绞、框绞机）的盘数有 612及1218或1824，三段绞机有 61218、121824等种类。管绞机放线盘有100、200、300、400、500、630mm等，以200、400、500mm居多，在工艺安排中应尽量使绞线能一次完成，这可避免反复绕盘，运输堆放，既省人工、场地，又对产品质量有好处。（防止松股、碰伤、单线变形等）。至于多粗的单线用多大的放线盘，并无严格的规定，应根据制造长度来定，但在选用放线盘时，应考虑到单线所承受的拉力，弯曲变形以及装盘容量等因素。一般来讲，细线选用小线盘，粗线选用大线盘。此外速度的快慢、运输是否平衡，尤其开车或停车时升速和降速是否均匀，放线张力控制好坏以及单线经过的各处阻力大小等等也需要注意。一般来说笼绞机的转速要比叉式绞线机低得多，而叉绞线机的转速又比管绞机低得多。一、 绞合规律和绞向考虑到使用上的具体条件，对各种绞线和束线的节距长度和绞向都有规定。节距长度可以绞线或束线外径与实用节距比相乘计算出来。由于绞合设备是采用变换齿轮或齿轮箱来调整绞合节距的，设备所能变换的节距长度不是无级的，故对绞线和束线规定的节距比常是一个范围，或是最大限度，这可使生产时有一定的灵活性。在实际生产中，一般都采用大一些的节距比，以利尽可能地提高生产率。绞向必须按规定严格执行，否则会影响线路的连接。1、绞合方向F外力 F1沿单线分力F2沿单线径向产生的转动力矩同心绞合的每一层线的绞合方向相反，其原因是多层单线都绞合成圆形，当绞线受拉力时，各层产生转动力矩抵消，防止绞线向一个方向转动而松脱，也能使绞线产生转动力矩的分力，避免绞线在未拉紧时打卷现象。钢芯铝绞线的各层铝线绕包在钢芯上就象一个螺旋线绕在轭铁外边一样，当电流通过铝线时在钢芯中产生一定数量和方向的磁力线，绞线各层绞向相反，磁力线的方力矩的分力方向相反，各层磁力线互相抵消，减少钢芯铝绞线的交流阻抗。 纹合方向分为右向与左向，把绞线的轴线垂直于胸前，如果单线从右上方斜向左下方时，就是右向，反之为左向。为了便于记忆，可用左手或右手将手掌向上，拇指叉开， 其余四指并拢，并拢的四指顺向绞线轴向，如果右手拇指的 斜向与单线的斜向一致，就是右向（z向），如果左手拇指的斜向与单线的斜向一致，就是左向（S向），如图5-1。图5-1 绞线方向判断 在产品标准中不但规定了绞线的层间绞向相反，而且规 定最外层的绞向。一般裸绞线最外层绞向为右向，而橡皮塑料电线电缆线芯外层绞向为左向，这是为了使产品统一，便于连接，防止松散。绞合方向一般裸绞线最外层为右向，导电线芯最外层为左向。2、绞合规律绞合线芯一般由材料和直径相同的股线绞合而成，为使绞线成为圆形，而且在中心层股线根数固定的情况下，按等差数列方程，每层股线根数比与它相邻的内层相差6.28根，也就是说每增加一层就增加6.28根股线，一般取整数为6根。二、绞合主要参数1、绞合节距单线沿绞线轴线旋转一周所前进的距离叫绞合节距，节距与直径之比叫节径比或节距倍数。以同心层绞的绞线为例，绞线是由直径为d的单线构成。从最外一层分析，该层的各单线是绞在直径为D1的基圆上，这些单线中心所构成的绞线直径D，称为节圆直径。若绞线外径为D，则： D=D1+2d；即 D=D+d由图5-2可见，绞线中单线是以一定的螺旋升角绞合在基层上的，该螺旋升角即为单线轴线横断面的夹角，以表示。单线按此螺旋升角围绕绞线一周的绞线轴向的距离，即单线沿绞线轴线旋转一周所前进的距离，称之为绞合节距，以h表示。如把单线展开，可看出单线的实际长度l大于绞成绞线的长度。图5-2 绞线分析图 节距h是个常用的参数，它对绞线结构与性能有很大影响。在同