CN112051159A - 电缆柔韧性测试装置及其测试方法 - Google Patents

电缆柔韧性测试装置及其测试方法 Download PDF

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陈新祥
代子阳
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王超
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Abstract

本发明公开了电缆柔韧性测试装置及其测试方法，测试装置包括上、下支撑架，上支撑架上安装有上滑轮，下支撑架左侧、右侧均设置有对称的多个左安装位置孔、右安装位置孔，左安装位置孔、右安装位置孔上安装的下滑轮对称；测试方法：1)准备电缆试样，长度根据电缆的成品最大直径OD而定；2)按外径范围，选取上滑轮、下滑轮的直径大小，上滑轮、下滑轮的滑轮槽的半径及深度，并确定引脚距离；3)将电缆试样水平放置在两个下滑轮上，然后操作电子压力机降低上滑轮，使上滑轮停在电缆试样的顶部，然后使上滑轮以100mm/min的速度下压，直至达到最大力值后停止下压，记录测试中力的最大力值，能够进行科学合理的柔韧度的测试。

Description

电缆柔韧性测试装置及其测试方法
技术领域
本发明涉及一种电缆柔韧性测试装置，用于对电缆进行柔韧性测试。本发明还涉及上述测试装置的测试方法。
背景技术
随着科技的发展，在很多领域的关键设备，如高温锅炉、充电桩、新能源电动汽车、通信机房、核电站、数据中心、风力发电等，这些关键设备体积小，内部空间狭小，要求内部使用的电缆具有较高的柔韧度，提高安装敷设及使用时的便利性，增加设备空间的利用率。
目前电缆行业及标准内和电缆柔韧性相关的两个试验是曲挠试验和摇摆试验。曲挠试验：针对4mm2及以下软电缆需做此试验，线缆需在两个导轮上来回进行30000次的运动，最终考核导体不断丝，绝缘护套不开裂。摇摆试验：针对6mm2及以上软电缆需做此试验，线缆需在进行±90°的左右5000次弯曲，最终考核导体不断丝，绝缘护套不开裂。以上两个试验可以直接反馈的是线缆导体的韧性及绝缘和护套材料的机械性能是否符合要求。理论上讲线缆柔韧性更好的话，此试验更容易通过，但此试验并没有能够反馈出线缆的柔韧性的力值等相关数据。目前现有电缆标准中并无成品电缆的柔韧性具体测试方法及设备要求，当客户有电缆柔韧性的要求时，电缆制造商往往是通过改细导体的单丝直径，降低绝缘及护套高分子材料的硬度来达到电缆柔韧的目的。但更改到什么程度才能够满足客户要求却没有相应的测试方法及设备测试。绝大多数是通过人工弯曲手感上感觉电缆的柔韧性，同时寄给客户端，让其实际加工时看下可否达到要求等。此类方法不确定性因素太多，无规范性，重复再现性低，且电缆验证是否可行的效率太低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种电缆柔韧性测试装置及其测试方法，实现了对电缆科学合理的柔韧度的测试。
为解决上述技术问题，本发明电缆柔韧性测试装置，其包括上支撑架和下支撑架，所述上支撑架、下支撑架上下分布，所述上支撑架上端、下支撑架的下端连接电子压力机；所述上支撑架上安装有上滑轮；所述下支撑架左侧设置有多个左安装位置孔，所述下支撑架右侧设置有多个右安装位置孔，所述左安装位置孔与右安装位置孔对称；一个左安装位置孔与其对称的右安装位置孔之间距离为引脚距离；一个左安装位置孔与一个右安装位置孔上均安装有下滑轮，左安装位置孔、右安装位置孔上安装的下滑轮对称；测试的电缆样本位于上滑轮、下滑轮之间。
上述电缆柔韧性测试装置的测试方法，包括以下步骤：
(1)准备电缆试样，电缆试样长度根据电缆的成品最大直径OD而定。
为保证试样的符合性，电缆试样原始状态的曲率L大于电缆直径OD时，将电缆试样保持在直线状态中16小时后参与测试。
(2)测量电缆试样的最大外径，按外径范围，选取上滑轮、下滑轮的直径大小，上滑轮、下滑轮的滑轮槽的半径及深度，并确定引脚距离。
(3)上支撑架和下支撑架连接电子压力机，将电缆试样水平放置在两个下滑轮上(滑轮上有滑轮槽，滑轮槽的直径大于电缆的外径，电缆放在滑轮上会卡进轮槽，两端无需卡紧固定)，然后操作电子压力机降低上滑轮，使上滑轮停在电缆试样的顶部，然后使上滑轮以100mm/min的速度下压，直至达到最大力值后停止下压，记录测试中力的最大力值。
为了测试的准确性，准备多个电缆试样，依次测试，获得多个电缆试样的最大力值，计算多个最大力值的平均值，获得最终测试值。
上述电缆试样与上滑轮、下滑轮、引脚距离之间的关系为：
Figure BDA0002665140410000021
Figure BDA0002665140410000031
上滑轮直径为电缆试样最大直径的2.4～2.5倍，下滑轮直径为电缆试样最大直径的3.5倍，若滑轮过大，电缆试样被下压弯曲时两端下滑轮很难转动，导致试样摩擦力变大，测试数据变大，电缆失效。若滑轮过小，下弯时滑轮转动较快影响测试数据的准确性。
上下滑轮的轮槽半径和轮槽深度为电缆试样最大直径的0.5～0.6倍，过大会导致电缆试样左右滑动，造成测试时力值不稳定；过小会导致线缆无法完全和滑轮面接触，造成测试时线缆一端容易滑出滑轮测试失效。
引脚距离为电缆试样最大直径的9.1倍，引脚距离过大时电缆试样测试时出现自然下弯的现象，导致测试数据不准。引脚距离过小时电缆试样测试距离变小，使下压测试力值偏大，偏离实际，导致数值与实际应用不匹配。
电缆试样长度为电缆试样最大直径的10倍加上所对应的一个下滑轮的直径，然后向上取5或10(mm)的整数，试样长度过小会导致测试时电缆试样一端提前滑出滑轮装置，试样长度过大会导致测试时电缆试样两端电缆与滑轮的摩擦力大，导致数据不准确。上表中的数据是根据电缆试样最大直径而得出的准确合理的数值，测出柔韧度的力值所对应的线缆完全能够满足客户的实际使用要求。
这种柔韧度测试方法的原理基于实际中对于不同的外径，不同的长度，线缆在弯曲过程中其使用的力的大小是不同的，柔韧性越好的电缆其弯曲时使用的力越小，反之越大，通过此装置及方法测试出的数值越小说明此线缆柔韧性越好。
本发明的有益效果是：
1、本发明装置实现了电缆柔韧度的试验的机械化，排除了之前靠手感判断电缆柔韧度的结果的不确定因素。
2、本发明方法包含了试验制做样品条件长度，并包含了试验前样品不符合性的纠正方法；包含了对测试装置的具体要求：上下滑轮的直径、滑轮内槽的半径及槽的深度、位置孔的位置，使不同外径的线缆都能够得到科学合理的试验；包含了试验的具体操作步骤及测试结果如何确定等，本发明方法实现了不同直径大小的电缆都能够进行科学合理的柔韧度的测试。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明一种尺寸测试装置示意图。
图2为本发明另一种尺寸测试装置示意图。
图3为电缆试样原始状态的曲率L大于电缆直径OD时示意图。
具体实施方式
如图1、2所示，电缆柔韧性测试装置包括上支撑架3和下支撑架1，所述上支撑架3、下支撑架1上下分布，所述上支撑架3上端、下支撑架1的下端连接电子压力机；所述上支撑架3上安装有上滑轮4；所述下支撑架1左侧设置有多个左安装位置孔(即下支撑架1左侧的A、B、C、D、E、F、G、H位置孔)，所述下支撑架右侧设置有多个右安装位置孔(即下支撑架1右侧的A、B、C、D、E、F、G、H位置孔)，所述左安装位置孔与右安装位置孔对称；一个左安装位置孔与其对称的右安装位置孔之间距离为引脚距离。一个左安装位置孔与一个右安装位置孔上均安装有下滑轮2，左安装位置孔、右安装位置孔上安装的下滑轮2对称；测试的电缆样本位于上滑轮4、下滑轮2之间。
下滑轮2：有滑轮半径和滑轮内槽的半径及深度要求，试验时两个外滑轮用于放置支撑电缆试样。
上滑轮4：有滑轮半径和滑轮内槽的半径及深度要求，试验时用于下压电缆试样。
A/B/C/D/E/F/G/H位置孔(安装位置孔)：如图1、2所示，为引脚测试位置，用于下滑轮的位置的选取固定，即A-A引脚距离为36.4mm，B-B引脚距离为50.2mm，C-C引脚距离为63.7mm，D-D引脚距离为81.9mm，E-E引脚距离为109.2mm，F-F引脚距离为145.6mm，G-G引脚距离为191.1mm，H-H引脚距离为254.8mm。
上述电缆柔韧性测试装置的测试方法，包括以下步骤：
(1)准备五个电缆试样(电缆样品)，电缆试样长度根据电缆的成品最大直径OD而定。
为保证试样的符合性，电缆试样原始状态的曲率L大于电缆直径OD时，如图3所示，将电缆试样保持在直线状态中(使用现有技术中合适的机械手段)16小时后参与测试。
(2)测量电缆试样的最大外径，按外径范围，选取上滑轮4、下滑轮2的直径大小，上滑轮4、下滑轮2的滑轮槽的半径及深度，并确定引脚距离。
(3)上支撑架3和下支撑架1连接电子压力机，将电缆试样水平放置在两个下滑轮2上，然后操作电子压力机降低上滑轮，使上滑轮4停在电缆试样的顶部，然后使上滑轮4以100mm/min的速度下压，直至达到最大力值后停止下压，记录测试中力的最大力值F。
依次对五个电缆试样进行测试，获得五个电缆试样的最大力值，计算五个最大力值的平均值，获得最终测试值。
上述电缆试样与上滑轮4、下滑轮2、引脚距离之间的关系为：
Figure BDA0002665140410000051
Figure BDA0002665140410000061
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.电缆柔韧性测试装置，其特征在于包括上支撑架和下支撑架，所述上支撑架、下支撑架上下分布，所述上支撑架上端、下支撑架的下端连接电子压力机；所述上支撑架上安装有上滑轮；所述下支撑架左侧设置有多个左安装位置孔，所述下支撑架右侧设置有多个右安装位置孔，所述左安装位置孔与右安装位置孔对称；一个左安装位置孔与其对称的右安装位置孔之间距离为引脚距离；一个左安装位置孔与一个右安装位置孔上均安装有下滑轮，左安装位置孔、右安装位置孔上安装的下滑轮对称；测试的电缆样本位于上滑轮、下滑轮之间。
2.根据权利要求1所述的电缆柔韧性测试装置，其特征在于：所述上滑轮、下滑轮、引脚距离之间的关系为：
Figure FDA0002665140400000011
3.根据权利要求1或2所述的电缆柔韧性测试装置的测试方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)准备电缆试样，电缆试样长度根据电缆的成品最大直径OD而定；
(2)测量电缆试样的最大外径，按外径范围，选取上滑轮、下滑轮的直径大小，上滑轮、下滑轮的滑轮槽的半径及深度，并确定引脚距离；
(3)上支撑架和下支撑架连接电子压力机，将电缆试样水平放置在两个下滑轮上，然后操作电子压力机降低上滑轮，使上滑轮停在电缆试样的顶部，然后使上滑轮以100mm/min的速度下压，直至达到最大力值后停止下压，记录测试中力的最大力值；
所述电缆试样与上滑轮、下滑轮、引脚距离之间的关系为：
Figure FDA0002665140400000021
4.根据权利要求3所述的电缆柔韧性测试装置的测试方法，其特征在于：准备多个电缆试样，依次测试，获得多个电缆试样的最大力值，计算多个最大力值的平均值，获得最终测试值。
5.根据权利要求3或4所述的电缆柔韧性测试装置的测试方法，其特征在于：所述电缆试样原始状态的曲率L大于电缆直径OD时，将电缆试样保持在直线状态中16小时后参与测试。
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