刘明利 刘鹏飞 熊一帆 陈冠宇

摘要：在机电类产品设计中，电缆布局安全性设计非常重要，因此要高度重视机电类产品电缆布局安全性设计。现提出电缆布局安全性设计原则，在此基础上结合具体实例进行探讨分析。

关键词：电缆布局;安全性设计;机电结构产品

0    引言

电缆布局安全性设计是机电类产品设计的重要内容之一，不仅直接影响结构空间布局设计、线路总长度及费用，还关系到整个系统的安全性、可靠性、可维修性和电磁兼容性等。

针对以上问题，提出了机电类产品中电缆布局设计的原则，并对照该原则详细分析了某转动结构电缆磨损的原因，然后给出了具体解决措施。

1    电缆布局安全性设计原则

电缆的属性较为特殊，因为它既有机械类产品的特点，又有电气类产品的特点，因此在电缆布局设计时要考虑电缆的相关电气技术、机械技术、制造技术。电缆空间布局设计应遵循以下原则：

（1）电缆是连接两台或者多台产品的功率或者信号的通路，因此电缆布置就需要考虑电气产品的散热要求。电缆需跟随产品，因此电缆也需要面临与产品相同的力学环境，所以对电缆的力学性能要求必不可少。

（2）交直流线路在设备内的不同侧面分开布局。

（3）合理的电缆布局可以方便后续的拆装，所以电缆的内部走线应和产品的方向一致，排列要整齐，这样才能减少电容和电感耦合。

（4）电源电缆属于功率较大的电通路，而信号电缆属于高频的电通路，因此在电缆布局时应避免彼此靠近或布置在同一走线槽内。

（5）在同类信号的电缆走向完全一致且不会相互干扰的情况下，电缆均可扎成线束布置，扎带应均匀分布。

（6）为了设备的简洁和合理，常见的设备内部空间较为狭窄，因此当电缆不能平直布置而必须交叉走线时，应当避免电源耦合，高频和低频电缆需要分区布置。

（7）高低温环境对电缆的寿命有较大影响，因此电缆的布置应远离设备内的发热元器件或部件。

（8）由于电缆的走向需要跟随产品，因此当电缆弯曲时，需要根据结构的特点尽量使电缆的弯曲半径大于电缆的最小弯曲半径。

（9）线束要尽可能紧贴设备底板、面板、框架的内侧边沿或拐角处，以方便固定;对于必须要架空的连接线，应采用垫柱、支架固定，防止造成电连接不可靠。

（10）要防止线束由于与尖锐边缘或粗糙表面相接触而造成擦伤、切伤或刺穿等损伤。线束穿过金属孔时，应采用绝缘材料做成的套管进行保护，或在穿孔部位缠绕绝缘胶带、电缆螺旋缠线等，也可以在金属孔上安装护线圈。

（11）线缆弯曲时，粗线缆弯曲处应扎为扁平。

（12）要禁止把線束当作扶手或临时用来支撑测试仪器的错误做法。

（13）在可能聚集液体并污染电缆的位置，电缆的敷设和保护应能防止自身受液体损害。

2    某转动结构电缆磨损分析

2.1    问题概述

在某转动结构安装过程中发现扫描驱动机构电缆外层有局部破损，目视共21处，经分析破损原因定位于电缆在安装过程中与转动结构擦蹭引起。扫描驱动机构电缆共3束（图1），两束蓝色电缆为信号线（接插件编号分别为X5和X6），另一束粉色电缆为功率线（接插件编号为X7）。X6束有21处破损（局部破损如图2所示），X5束、X7束正常。

2.2    问题发生过程分析

在将转动结构装配到扫描驱动机构上的过程中需要3名操作配合完成，首先操作员1、操作员2配合将转动结构抬起至承力结构上方，操作员3将扫描驱动机构电缆束插头拿起并从下穿过转动结构底部?80定位孔，操作员1腾出一只手将电缆从转动结构底部定位孔中拉出，并将转动结构缓慢下降，直至与扫描驱动机构法兰配合面接触对接。整个对接过程，电缆从转动结构定位孔处拉出的相对运动距离为1 m（电缆长度）。

由于工艺未考虑采取电缆防护措施，电缆束在从定位孔中拉出的过程中，有可能与转动结构定位孔侧边发生了刮蹭，导致电缆防护层受力破损。

2.3    解决措施

对照电缆布局原则，发现原则（10）提供了较有针对性的解决方案，即在装配前，要求在电缆外套一层工艺保护套（锦纶丝套）进行防护，保护套使用3M胶带封口。在电缆穿过转动结构的?80定位孔时（图3），应使电缆保持竖直，缓慢降落转动结构，避免定位孔与电缆发生刮蹭。

3    结语

在电缆布局安全性设计原则的指导下，某转动结构发生的电缆磨损问题得以有效解决。电缆布局安全性设计是机电类产品设计的重要内容之一，必须予以高度重视。

[参考文献]

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[2] 覃宗涛，唐静.一起单芯电缆支架发热缺陷仿真与处理[J].电气开关，2019，57（6）：92-95.

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收稿日期：2020-03-17

作者简介：刘明利（1984—），男，安徽宿州人，工学硕士，工程师，研究方向：系统结构机构。