劉明利 劉鵬飛 熊一帆 陳冠宇
摘要:在機電類產(chǎn)品設計中,電纜布局安全性設計非常重要,因此要高度重視機電類產(chǎn)品電纜布局安全性設計。現(xiàn)提出電纜布局安全性設計原則,在此基礎上結合具體實例進行探討分析。
關鍵詞:電纜布局;安全性設計;機電結構產(chǎn)品
0? ? 引言
電纜布局安全性設計是機電類產(chǎn)品設計的重要內(nèi)容之一,不僅直接影響結構空間布局設計、線路總長度及費用,還關系到整個系統(tǒng)的安全性、可靠性、可維修性和電磁兼容性等。
針對以上問題,提出了機電類產(chǎn)品中電纜布局設計的原則,并對照該原則詳細分析了某轉動結構電纜磨損的原因,然后給出了具體解決措施。
1? ? 電纜布局安全性設計原則
電纜的屬性較為特殊,因為它既有機械類產(chǎn)品的特點,又有電氣類產(chǎn)品的特點,因此在電纜布局設計時要考慮電纜的相關電氣技術、機械技術、制造技術。電纜空間布局設計應遵循以下原則:
(1)電纜是連接兩臺或者多臺產(chǎn)品的功率或者信號的通路,因此電纜布置就需要考慮電氣產(chǎn)品的散熱要求。電纜需跟隨產(chǎn)品,因此電纜也需要面臨與產(chǎn)品相同的力學環(huán)境,所以對電纜的力學性能要求必不可少。
(2)交直流線路在設備內(nèi)的不同側面分開布局。
(3)合理的電纜布局可以方便后續(xù)的拆裝,所以電纜的內(nèi)部走線應和產(chǎn)品的方向一致,排列要整齊,這樣才能減少電容和電感耦合。
(4)電源電纜屬于功率較大的電通路,而信號電纜屬于高頻的電通路,因此在電纜布局時應避免彼此靠近或布置在同一走線槽內(nèi)。
(5)在同類信號的電纜走向完全一致且不會相互干擾的情況下,電纜均可扎成線束布置,扎帶應均勻分布。
(6)為了設備的簡潔和合理,常見的設備內(nèi)部空間較為狹窄,因此當電纜不能平直布置而必須交叉走線時,應當避免電源耦合,高頻和低頻電纜需要分區(qū)布置。
(7)高低溫環(huán)境對電纜的壽命有較大影響,因此電纜的布置應遠離設備內(nèi)的發(fā)熱元器件或部件。
(8)由于電纜的走向需要跟隨產(chǎn)品,因此當電纜彎曲時,需要根據(jù)結構的特點盡量使電纜的彎曲半徑大于電纜的最小彎曲半徑。
(9)線束要盡可能緊貼設備底板、面板、框架的內(nèi)側邊沿或拐角處,以方便固定;對于必須要架空的連接線,應采用墊柱、支架固定,防止造成電連接不可靠。
(10)要防止線束由于與尖銳邊緣或粗糙表面相接觸而造成擦傷、切傷或刺穿等損傷。線束穿過金屬孔時,應采用絕緣材料做成的套管進行保護,或在穿孔部位纏繞絕緣膠帶、電纜螺旋纏線等,也可以在金屬孔上安裝護線圈。
(11)線纜彎曲時,粗線纜彎曲處應扎為扁平。
(12)要禁止把線束當作扶手或臨時用來支撐測試儀器的錯誤做法。
(13)在可能聚集液體并污染電纜的位置,電纜的敷設和保護應能防止自身受液體損害。
2? ? 某轉動結構電纜磨損分析
2.1? ? 問題概述
在某轉動結構安裝過程中發(fā)現(xiàn)掃描驅(qū)動機構電纜外層有局部破損,目視共21處,經(jīng)分析破損原因定位于電纜在安裝過程中與轉動結構擦蹭引起。掃描驅(qū)動機構電纜共3束(圖1),兩束藍色電纜為信號線(接插件編號分別為X5和X6),另一束粉色電纜為功率線(接插件編號為X7)。X6束有21處破損(局部破損如圖2所示),X5束、X7束正常。
2.2? ? 問題發(fā)生過程分析
在將轉動結構裝配到掃描驅(qū)動機構上的過程中需要3名操作配合完成,首先操作員1、操作員2配合將轉動結構抬起至承力結構上方,操作員3將掃描驅(qū)動機構電纜束插頭拿起并從下穿過轉動結構底部?80定位孔,操作員1騰出一只手將電纜從轉動結構底部定位孔中拉出,并將轉動結構緩慢下降,直至與掃描驅(qū)動機構法蘭配合面接觸對接。整個對接過程,電纜從轉動結構定位孔處拉出的相對運動距離為1 m(電纜長度)。
由于工藝未考慮采取電纜防護措施,電纜束在從定位孔中拉出的過程中,有可能與轉動結構定位孔側邊發(fā)生了刮蹭,導致電纜防護層受力破損。
2.3? ? 解決措施
對照電纜布局原則,發(fā)現(xiàn)原則(10)提供了較有針對性的解決方案,即在裝配前,要求在電纜外套一層工藝保護套(錦綸絲套)進行防護,保護套使用3M膠帶封口。在電纜穿過轉動結構的?80定位孔時(圖3),應使電纜保持豎直,緩慢降落轉動結構,避免定位孔與電纜發(fā)生刮蹭。
3? ? 結語
在電纜布局安全性設計原則的指導下,某轉動結構發(fā)生的電纜磨損問題得以有效解決。電纜布局安全性設計是機電類產(chǎn)品設計的重要內(nèi)容之一,必須予以高度重視。
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收稿日期:2020-03-17
作者簡介:劉明利(1984—),男,安徽宿州人,工學碩士,工程師,研究方向:系統(tǒng)結構機構。