電纜填充用松軟材料直徑測(cè)量方法的探討
    摘要：交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜的不回整現(xiàn)象，往往是由于電纜填充料聚丙烯網(wǎng)狀纖
維并股軟繩的直徑測(cè)量誤差所造成的。
                 
                  由于該種材料蓬松、柔軟、無固定截面形狀，因此
不能采用常規(guī)的直徑測(cè)量方法。本文介紹一種新的測(cè)量方法，在實(shí)際應(yīng)用中收到良好的效
果。
    關(guān)鍵詞：交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜；圓整度；填充繩；松軟材料；直徑的測(cè)量
1 前言
    多年來三芯交聯(lián)電纜的不圓整問題一直困擾著我們，也是電纜行業(yè)的一大難題。究其
原因是由于交聯(lián)電纜填充用聚丙烯網(wǎng)狀撕裂纖維并股軟綿（簡(jiǎn)稱并股軟綿）的直徑無法控
制，目前行業(yè)內(nèi)無切實(shí)可行的并股軟繩直徑測(cè)量方法，以至該材料規(guī)格混亂，無法滿足使
用要求。三芯交聯(lián)電纜是我廠主導(dǎo)產(chǎn)品，其外觀質(zhì)量問題直接影響我廠的產(chǎn)品和企業(yè)形象，
及經(jīng)濟(jì)效益。因此，解決并股軟繩的直徑測(cè)量問題勢(shì)在必行。通過長(zhǎng)期的實(shí)踐、摸索、總
結(jié)，提出了并股軟繩直徑測(cè)量的新方法。把這新方法用于其他電纜填充用的聚丙烯繩及巖
棉繩的直徑測(cè)量，均收到較好的效果。
2  并股軟繩直徑測(cè)量方法現(xiàn)狀分析
    三條直徑相同的線芯兩兩相切外，且分別與外被層內(nèi)切，并股軟綿占據(jù)線芯與護(hù)套間
的空間，形成曲邊扇形。顯然，在電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中此曲邊扇形的面積不難計(jì)算，而如何保
證并股軟綿在使用狀態(tài)下呈設(shè)計(jì)要求的截面是個(gè)大問題。并股軟綿由聚丙烯吹膜撕裂所成
的網(wǎng)狀纖維多股絞合而成，其外觀特征蓬松柔軟，橫截面形狀不規(guī)則，不同點(diǎn)的橫截面大
小不一致。針對(duì)并股軟繩的這些特征和如何定義其“直徑"，又如何來測(cè)量呢？
    對(duì)此，現(xiàn)行行業(yè)采購(gòu)規(guī)范無規(guī)定，并股軟繩生產(chǎn)廠及電纜廠也都沒有對(duì)其“直徑"給
出明確的定義。對(duì)其“直徑"的測(cè)量一般采用如下方法：（1）并股軟繩處于自然狀態(tài)下，
用游標(biāo)卡尺輕卡讀數(shù)，作為其“直徑"；（2）對(duì)并股軟繩施加軸向張力后，用游標(biāo)卡尺輕
卡讀數(shù)；（3）沿并股繩外層聚丙烯繩的旋向擰緊，用游標(biāo)卡尺輕卡讀數(shù)；（4）測(cè)量某長(zhǎng)
度重量，按生產(chǎn)廠提供的單位長(zhǎng)度重量來推算其“直徑"。
    方法1顯然不妥。方法2比方法1略有改進(jìn)，但不能保證其橫截面呈圓形，輕卡的概念無
法掌握，因此對(duì)其“直徑"無法控制。
    方法3，沿并股軟繩外層聚丙烯繩的旋向擰緊，其外觀呈明顯的麻花狀，各點(diǎn)高低起伏
差異較大，無法確定哪里能代表其“直徑"。出現(xiàn)這種現(xiàn)象是由于并股軟綿相鄰兩層的旋
向相反，沿外層擰緊，相鄰的內(nèi)層就會(huì)被旅松，自然會(huì)出現(xiàn)外層起包、凹陷的現(xiàn)象。
    方法4，在材料密度不變及開網(wǎng)情況相同的條件下，用此方法計(jì)算“直徑"相對(duì)準(zhǔn)確，
但由于各廠家并股繩材料配方不盡相同，即添加劑的比例不同，其密度在一個(gè)較大的范圍
內(nèi)變化，另開網(wǎng)情況不同，并股繩軟硬有一定差異，且其“直徑"究竟是什么概念不清，
因此，生產(chǎn)廠家提供的材料標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，以單位長(zhǎng)度重量來確定并股軟繩的直徑的方法的
允許偏差為±25％。而我們所需的并股軟綿的“直徑"每種規(guī)格相差2mm，這樣的公差是無
法區(qū)分幾種相鄰規(guī)格的。另方面，若能消除以上各種影響因素，這種方法也很難用于并股
軟繩生產(chǎn)中的“直徑"控制，因很難設(shè)想在生產(chǎn)過程中頻繁地取其中間的一段來稱其重量；
在使用中檢測(cè)，一是較麻煩，二是浪費(fèi)太大，且無法對(duì)其“直徑’哇面控制。
3  新的測(cè)量方法的提出
    基于以上四種方法在實(shí)際使用中都不切實(shí)可行，因此要控制并股軟繩的“直徑"，解
決三芯交聯(lián)電纜不圓整的問題，必須走新的路子，采用新的并股軟綿直徑測(cè)量方法。
    并股軟繩使用多年，其“直徑"測(cè)量問題一直沒有解決，主要是因蓬松柔軟、橫截面
形狀不規(guī)則；常規(guī)使用的直徑測(cè)量工具是直尺、游標(biāo)卡尺等；常規(guī)的測(cè)量方法是直接在測(cè)
量工具上讀數(shù)，三者無法有效地結(jié)合起來。
    并股軟繩在交聯(lián)電纜的橫截面中呈曲邊扇形，是受到周圍物體擠壓的結(jié)果。這種擠壓
力的大小與并股軟綿自身的“直徑"決定了其使用狀態(tài)下呈曲邊扇形的橫截面的面積大小。
在正常的條件下擠壓力為常量。若使用狀態(tài)相同，并股繩“直徑"合適，其橫截面的形狀
和面積就可達(dá)到理想狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)電纜填充圓整的目的。
    并股軟繩的“直徑"不能直接測(cè)量，是否可設(shè)計(jì)一個(gè)模擬并股軟繩使用狀態(tài)的測(cè)量器
具，通過某種轉(zhuǎn)換從而間接確定其“直徑"呢？由此產(chǎn)生如下方法：制做一個(gè)橫截面呈凹
形的多屬楷體，上置一塊與矩形槽兩豎邊始終垂直且可上下移動(dòng)的壓板，壓板上施加一確
定的力P，在壓板下沿槽向放置并股軟繩，槽的豎邊有刻度標(biāo)記，這樣可根據(jù)該狀態(tài)下并股
繩所呈的矩形截面積計(jì)算其呈圓形時(shí)的直徑。但這種方法的缺點(diǎn)一是工具制作較麻煩，更
主要的是并股軟繩的直徑規(guī)格范圍大，由12～30mm。而測(cè)量器具主體上的矩形槽一旦確定
就不會(huì)改變，這樣，制作的測(cè)量工具若適合測(cè)大規(guī)格的就不適用于小規(guī)格，反之一樣。
    通過反復(fù)摸索、試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，并股軟繩雖在自然狀態(tài)下橫截面形狀不規(guī)則，但在其受到
處在同一平面的連續(xù)的垂直且指向軸心的等壓力的作用下，該橫截面的形狀趨于圓形。至
此，可以給井股軟繩的“直徑"以明確的定義——在并股軟繩受到處在同一平面的連續(xù)的
垂直且指向軸心的確定的等壓力的作用下，該橫截面為圓形（近似），此圓形的周長(zhǎng)除以
圓周率為并股軟繩在該處的直徑。明確了這一定義后，進(jìn)而設(shè)計(jì)了新的測(cè)量工具及方法：
   （1）測(cè)量工具。zui小刻度為1mm的鋼直尺一把，1000g硅碼～個(gè)，紅棉牌尼龍吉他第1
弦一根，即直徑為0.7mm尼龍繩一根。
    （2）測(cè)量方法及步驟
1）尼龍繩一端固定，另一端施加 100O g重的破碼，測(cè)量尼龍繩上預(yù)先作的標(biāo)記A，B
    2）把并股軟繩需測(cè)直徑部分水平放置，使其處于自然松弛狀態(tài)，用尼龍繩沿并股軟
繩徑向環(huán)繞一周，使尼龍繩所在的平面與并股繩測(cè)量處的軸線垂直，然后按步驟1）施加
張力，并使尼龍繩兩端處于鉛垂?fàn)顟B(tài)，測(cè)量A，B間的距離L1。
    3）用Lo減去L1，即為所測(cè)并股軟繩在該處的周長(zhǎng)L，從而求得直徑D=L/r。這樣就可
通過一根尼龍繩、一個(gè)破碼與直尺的使用，完成常規(guī)測(cè)量不能完成的工作。
4  實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證及處理
    方法確定了，但該方法的測(cè)量重復(fù)性及測(cè)量精度能否滿足需要呢？對(duì)此做了大量的試
驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。試驗(yàn)在各種不同規(guī)格的并股軟繩上進(jìn)行。在約1m長(zhǎng)的并股軟繩上等間隔測(cè)量
五點(diǎn)，各點(diǎn)作好標(biāo)記，記錄測(cè)量周長(zhǎng)數(shù)據(jù)。為了驗(yàn)證測(cè)量數(shù)據(jù)的重復(fù)性，對(duì)上述各點(diǎn)進(jìn)行
第二、第三次測(cè)量。反復(fù)分析比較每個(gè)數(shù)據(jù)，并通過更換硅碼重量，尋找*效果，zui后
確定采用1000 g硅碼。通過試驗(yàn)認(rèn)為，測(cè)量的重復(fù)性及精度完夠滿足使用要求。本測(cè)
量理論上是在同一處進(jìn)行三次測(cè)量，實(shí)際在測(cè)量過程中并股軟繩的內(nèi)外層不斷地串動(dòng)，不
可能在同一處進(jìn)行三次重復(fù)測(cè)量。由于并股軟繩在某一相鄰各點(diǎn)的直徑不可能*相同，
測(cè)量本身也存在一定的系統(tǒng)誤差，因此，同一處的測(cè)量結(jié)果不*重復(fù)。每個(gè)測(cè)點(diǎn)的值不
同也反映了其本身各處直徑的不均勻性，一般在一個(gè)不太大的范圍內(nèi)變化。本著既簡(jiǎn)化測(cè)
量工作又能滿足需要的原則，通過多次試驗(yàn)比較決定，測(cè)量在同一并股軟繩上進(jìn)行三次，
測(cè)點(diǎn)間隔約30 cm，取其中間值作為直徑的測(cè)量值。
5  實(shí)施效果
    1996年8月，發(fā)生了多起用戶投訴我廠交聯(lián)電纜不圓整事件，并對(duì)我廠交聯(lián)電纜質(zhì)量
持懷疑態(tài)度，有的堅(jiān)決要求退貨。為*解決這一問題試用了上述的并股軟繩直徑測(cè)量方
法（以下簡(jiǎn)稱新方法）。效果一下就顯現(xiàn)出來，使三芯交聯(lián)電纜的外觀有了*的改變。
用新方法對(duì)庫(kù)內(nèi)各廠家各規(guī)格的并股軟繩重新篩選分類。發(fā)現(xiàn)zui典型的事例是某廠家提供
的標(biāo)稱直徑（mm）為22規(guī)格的并股軟繩中，在僅剩余的37件的實(shí)測(cè)直徑（mm）就分成16、
18、20、22、24、26六種規(guī)格，由此足以看到原并股軟繩規(guī)格的混亂。用于其他電纜填充
的聚丙烯繩及巖錦繩的直徑測(cè)量同樣存在以上的問題，對(duì)兩者逐步實(shí)施新方法，均收到良
好的效果。
6結(jié)論
    新方法*擺脫了常規(guī)的用于有固定截面形狀的材料的直徑測(cè)量方法的束縛，使并股
軟繩等蓬松、柔軟的填充材料的直徑概念從含混不清到*明確；直徑測(cè)量從原來不可操
作的定性描述到*量化的可操作。測(cè)量工具簡(jiǎn)單，方法簡(jiǎn)便。因此，很好地解決了此類
材料規(guī)格混亂及用其填充的各種電纜的圓整度差的問題，尤其是三芯交聯(lián)電纜的圓整度問
題。解決了本廠電纜外觀質(zhì)量的大問題，使本廠收到了較好的經(jīng)濟(jì)效益。
    實(shí)踐證明，與現(xiàn)采用的各種對(duì)松軟、無固定截面形狀的電纜用填充料的直徑的測(cè)量方
法比較，本新方法較簡(jiǎn)便，行之有效。