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振动环境是设备运行时经常遇到的情况。电机、风机、泵体、车辆、轨道交通、工程机械等都会使线束以及连接处一直受到各种频率和方向上的机械拉伸或压缩力的作用。热缩套管受热收缩之后紧紧地包裹在被包装物体上,看上去好像有一层坚固的外衣保护着它,但是长时间的振动之下,材料就会出现疲劳现象,在端部处会出现松弛的情况,在胶层上也会产生裂缝,并且标识也会受到磨损。耐振动不能仅仅从材料的角度来考虑,固定的形状、支撑结构、留有余地以及安装工艺都非常重要。把振动应力分散开来要比只用一种材料来达到的效果更好。
一、振动对套管主要的影响
振动会使套管和线缆之间出现很小的相对位移。频率高、振幅小,容易产生表面磨损;频率低、振幅大,容易引起端部拉伸和弯曲疲劳。如果套管在接头处被固定住的话,那么振动的能量就会集中在固定的这一点上,从而导致端部出现裂缝。如果套管悬空,线束不断摆动,套管和线缆护套之间的摩擦力很大,时间长了可能会把套管磨穿。胶层在振动的作用下可能会出现微裂缝,水分沿着这些裂缝渗透进去。金属端子和塑料套管由于热胀冷缩的原因不一样,当它们冷却之后就会产生更大的抱紧力,而振动则会使这种松动现象加剧。这些影响一般是从端部、分支点、扎带附近开始,然后慢慢蔓延到整个部分。
二、固定的方式有什么意义
材料对于振动有一定的承受能力。即使是材料柔软、壁厚足够,但是如果安装之后线束能够自由摆动,那么应力仍然会集中到某一个薄弱的地方。固定的方式作用就是限制位移、分散应力、改变振动方向。合理的固定可以减少套管和线缆之间由于相对运动而产生的应力集中现象,从而防止了端部拉扯以及胶层反复弯曲的情况发生。固定的间距、固定的零部件种类、支撑面的硬度以及线束的方向都会对结果产生影响。固定过紧的话可能会把套管给压伤了;固定得太松,不能起到约束的作用。固定的方案需要根据线束的重量、振动频率、环境温度以及维修的要求来进行设计。
三、花纹热缩管耐振动吗:纹理和固定配合
花纹热缩管表面有纹理、条纹或者颗粒的感觉。花纹热缩管在振动环境中所表现出的效果,会受到基材柔韧性的制约以及壁厚、纹理深度等因素的影响,并且还会受到固定的手段的影响。纹理可以增加一定的摩擦力,从而减小套管和线缆之间滑动的风险,但是纹理突出的部分也有可能成为应力集中点。如果固定的点被压到了纹理上面,那么局部的压力就会变大,长时间的振动有可能会造成裂缝。花纹热缩管可以用来进行外观区分以及轻微防滑效果,但是不能代替机械固定的使用。在安装的时候可以在固定的部位加上柔软的衬垫来分散压力。端部要加热均匀,使胶层产生密封效果。花纹热缩管在振动部位要避免锐边、经常弯曲的地方,如果必须分段包裹,则可以减少整个部分受到的压力。
四、氟橡胶热缩套管在振动和高温下所表现出的情况
氟橡胶热缩套管一般用在高温、油污或者化学介质的环境中。振动和高温同时存在的时候,材料的老化速度就会变快。氟橡胶热缩套管本身具有良好的耐高温、耐腐蚀性能,但是如果两端没有做好密封处理,在振动的作用下水分以及各种杂质就会被带入到内部中去。使用氟橡胶热缩套管的时候要注意低温脆化的现象以及回弹性能,并且还要考虑到经过高温老化之后的柔韧程度。安装的时候要对表面进行清理,并且要使钝角变成锐角,然后用均匀的温度来加热胶层,使胶层能够充分地流动。固定点要避开端部,减轻拉力。如果线束要弯曲的话,留出足够的弯曲半径。氟橡胶热缩套管的价格比较高,在重要的地方使用比较合适,但是仍然需要机械支撑以及定期检查。如果发现表面出现裂缝、变湿、硬化等情况时要立即进行处理。
五、双壁热缩管在振动密封中所起的作用
双壁热缩管的内层胶在加热之后会流动起来,可以填补分枝、根部以及端部的缝隙。在振动环境之下,双壁热缩管的胶层可以吸收一部分微小位移,并且减缓了水分渗透的速度。但是胶层也有可能因为多次弯曲折叠而疲劳,产生发白、开裂或者和电线电缆分离的情况。在使用双壁热缩管的时候,需要根据所选胶层厚度以及粘接强度来决定安装方法,在安装之前要对被包裹物品进行清洁处理,并且在加热过程中应该由中间向两边慢慢推进,使胶体能够均匀地填满整个空间。固定点不能直接压到胶层最厚的地方,否则会使得胶体流失。双壁热缩管适用于连接器根部、分支处以及整个跨套部分,在振动的情况下容易出现偏芯现象。分段进行,并且配合使用支撑件、卡箍等可以提高长久使用的稳定性。
六、PVDF热缩管对于振动耐候场景的考虑
PVDF热缩管属于含氟材料体系,一般情况下会有很好的耐候性、耐腐蚀性和阻燃性能。PVDF热缩管比较硬,在受到振动的时候会更加依靠固定的结构。如果线束经常被弯曲,硬质材料在锐边上很容易出现裂缝。在安装之前要将锐利的边缘磨钝,并且要在接触处添加一层柔软的过渡材料,以保证弯曲半径的要求。加热温度要和材料相适应,如果温度不够就会造成收缩不完全,而如果温度过高的话就有可能会对管道产生损害。PVDF热缩管适用于户外、工业控制等领域,但是固定的间距要适当减小,以减少悬空部分的摆动。在检查的时候要看看表面有没有裂纹、发白或者没有收缩的地方。在盐雾或者清洗剂环境中使用时,还要检查该材料是否会发生溶胀和颜色变化。
第七条 线缆标识在振动环境中如何进行管理
线缆标识在振动环境中的使用寿命较短,会因为磨损、褪色或者脱落而失效。线缆标识应该选用耐磨、耐溶剂、耐擦换单位或者材料,并且留出一定的收缩率,以免细笔画出现的问题。标识的位置要选在平直段,并且不能靠近固定的物体、端部、转角以及高频振动区域。如果标识被扎带压住了,那么振动和摩擦就会加快损坏的速度。线缆标示清楚可以避免接线错误,并且便于维修。安装完毕之后要查看一下字迹是不是很牢靠,会不会很容易就被擦掉了。对于振动大的设备可以加上透明保护层或者选用耐候标签。线缆标识要能在常温下清晰可见,在长时间振动的情况下也要能被辨认出来。
第八条 端部固定和应力释放
端部就是振动应力集中的地方。固定的时候不能直接把套管端头拉紧,在端部附近留出一小段缓冲,然后再用支架或者卡箍来固定线束。缓冲段能够吸收一部分位移,从而避免端部胶层出现开裂的情况。如果端部连接器比较重的话,应该单独支撑住连接器,不能让它的重量全部压在套管上。固定件和套管之间要加软质衬垫,以免造成压伤。对分支线束而言,分支根部需要固定住,以减少主干振动传给分支的程度。端部密封之后要检查是否紧密接触,并且没有空隙。如果发现端部有松动的情况,则需要重新进行处理,并不是简单的用扎带加固就可以解决的问题。
九、分段与支撑
长线束整段悬空,在振动的时候摆动幅度很大,很容易在中间出现疲劳。分段固定的目的是为了缩短自由长度、改变振动频率。支撑点之间的距离要根据线束的直径、重量以及振动强度来决定。比较粗的电线可以适当增大间距,比较细的电线要加密。支撑面要平滑,不能有尖角。如果不能够加大支撑的话,可以采用波纹管或者防护套来提高刚性。分段包覆套管也可以减轻整个段落所承受的压力,每一部分都单独收缩,两端重合搭接。搭接部分要用胶带或者密封材料过渡,不能出现台阶状。分成几部分之后,每一部分的质量就会减少,振动惯性也会降低,套管和线缆的使用寿命都会提高。
十、捆扎与卡箍
捆扎带、卡箍等都是常用的固定装置。在使用捆扎带的时候,不能勒得太紧,否则会使得套管发生形变或者胶层脱落。在捆扎带和套管之间可以加一层软垫。卡箍适用于对连接器或者较粗的线束进行固定,但是边缘要光滑,不能被割断套管。固定点要避免套管端部、分支根部以及预留应力释放的空间。在高温环境下,固定件所用材料也必须具有耐高温性,以防因老化而发生断裂。如果线束要进行修理的话,它的固定方法应该比较容易拆卸。固定件出现松动的情况之后要立即进行更换,并不能够使用胶带来临时缠绕。在振动环境下的情况下,固定件自身也有可能出现疲劳现象,因此要定期进行检查。
十一、留有余地和弯曲半径
线束在振动的时候会有微小的位移,在安装的时候不能拉得太紧。应该留有一定的余地,在固定的几个地方会有自然的弯曲。弯曲半径太小,套管外侧受到拉力、内侧受到压力,长时间的振动会使套管开裂。不同的材料柔韧性不一样,含有氟元素的材料一般要大一些的弯曲半径。安装的时候可以按照线缆护套的要求来操作,不要出现直角弯折的情况。剩余部分不能太多,否则摆动幅度就会变大,摩擦也会增大。合理的走向、自然的弯曲和可靠的固定相结合,可以减轻振动对机体造成的伤害。
12. 接触面处理和防磨
套管和周围的其他部分相接,在振动的作用下会造成磨损。接触面要光滑,在需要的情况下可以加上防磨套、护套或者隔离垫。金属孔、锐边、螺纹、卡扣附近的地方要倒钝或者加上防护措施。如果套管和线缆之间有相对滑动,在重要的地方可以加装防滑材料或者固定装置。对于分支点,分支和主干之间可以加上过渡套来减小夹角处的应力。如果环境中有沙尘的话,那么磨损就会加快,所以应该缩短检查周期。防磨除了保护套管外,还起到保护线缆绝缘、连接器的作用。
十三、安装加热和冷却
加热工具的温度要保持恒定,在中间位置往两边移动,使空气排出去,胶体均匀地流动起来。温度不够、套管收缩不到位、末端留有通道;温度过高时,外壁可能会被烧焦,而里面的橡胶也可能被挥发掉。加热之后自然冷却,不能使用冷风急速降温,以防胶层收缩不一。在冷却之前不能移动线束,以防胶层错位。对振动部位进行安装之后可以轻轻弯曲来检查,看看是否有裂缝、变白或者反弹速度慢等问题。如果发现有鼓包、空腔或者胶体缺失的情况,则需要重新进行处理。安装记录要保存好,以便于追溯批次、工艺等信息。
十四、检查和保养
在振动环境中进行维护的时候,其周期要缩短一些。对端部、分支点、固定件附近以及连接器根部进行定期检查。看表面有没有开裂、粉化、发粘、变色的现象。查看固定件有没有松动、套管有没有移动。测量绝缘电阻,并和以前的数据进行对比。如果发现有水汽进入到设备中,则需要切断电源,并对设备进行干燥处理后再行密封。如果材料已经变质了的话,就需要进行更换。在维护的时候要查看线缆标示是否清楚。对重要的设备可以进行振动试验或者温度循环试验来检验固定的结构。把检查的结果记下来,以便于观察和分析趋势。
十五、常见误区
常见的误区有:认为材料抗振就可以不加支撑;固定的越多越好;扎带拉得越紧越好;忽视了端部应力释放;整段套管跨越分叉处;标识放于固定点之下;不同的材料混合使用而不考虑热膨胀;安装后不检查。防止的方法就是先确定好走向,然后选择固定的走法,最后再选择合适的材料。固定点之间的距离适中,两端留有缓冲空间,接触部位用防护材料包裹。根据温度、介质、振动频率以及维修要求来选择材料。安装完毕之后要进行外观以及绝缘的检查,并且要定期进行保养。
结语
在振动环境下的情况下,套管是否能够长久地、可靠的使用下去,材料只起一个基础的作用,而固定的手段才是最重要的。端部应力释放、分段支撑、合理捆扎、预留弯曲半径、防磨处理都可以减小疲劳和磨损。各种材料都有自己的特性,在选择的时候要考虑到温度、介质、户外暴露以及机械应力等因素的影响来进行综合判断。做好固定、安装工艺,并且配合定期检查,在振动的情况下线束防护才有可能得到保证。