SZ绞合成缆质量不仅取决于松套管及附加材料的本身质量,而且与成缆的工艺参数设置密切相关。在成缆制品所用材料相同的情况下,其质量主要与成缆工艺参数密切相关,其中包括设备的选择是否合适、扎纱张力和节距、绞合圈数等工艺参数设计是否合理等。选用何种设备与成缆制品的结构、芯数及制造长度有关系,主要考虑松套管放线架的数量是否能满足产品成缆结构的要求,绞合稳定性是否满足特殊订单的要求;绞合节距、扎纱节距能否满足工艺要求等。
(1)绞合余长
成缆过程中,绞缆的每根松套管都有直线和旋转两种运动方式。当某一点绕一条轴线做圆周运动,同时沿其轴线方向做直线运动时,当其圆周运动经过360°时,其轴向直线运动经过的最短距离称为节距。在光缆中绞合节距对于产生缆芯二次余长、提高光缆的温度特性和柔软性有着重要的作用。节距过大,拉伸余长达不到要求;过小,则不能满足光纤的弯曲性能要求。成缆余长与绞合节距存在式(4.4.1)的关系,根据产品的实际使用性能要求而确定相应的余长ε。因此,可以通过调整绞合节距的大小来实现需要的结构余长。
拉伸余长:
式中:d——中心加强件直径(mm);
D——松套管外径(mm);
q——松套管壁厚(mm);
w——松套管内光纤束等效直径(mm);
h——绞合平均节距。
从上式可见,层绞式光缆的拉伸窗口主要受光纤松套管的绞合节距h的影响,通过调节h值,可在较大范围内调节光纤的拉伸窗口来改善光缆的拉伸性能。通过调整h值还能够缩小中心加强件的尺寸,减小光缆的外径,降低光缆制造成本。
(2)绞入系数
由于成缆过程中松套管除了直线运动外,还有一个扭绞的转动。因此,成缆的长度与松套管的实际长度是不同的。在成缆的一个节距内,松套管的实际长度L与节距长度h之比,称之为绞入系数,用K表示。
通过几何理论计算,绞入系数、绞合节距、套管与加强件直径存在如下关系:
式中:D——套管直径;(www.xing528.com)
d——加强件直径;
h——绞合节距。
根据层绞式光缆的结构尺寸和绞合节距要求,可以计算出绞入系数,再根据绞入系数、生产损耗,可确定成品光缆所需的光纤长度,即配纤系数。
从式(4.4.2)中可看出绞入系数与绞合节距为反比关系。在实际生产中,根据这个反比关系在保证产品质量前提下可以通过调整绞合节距避免一些小的质量问题。
例如GYTS-48G.652D-2.5mm*5单元结构,中心加强件直径为φ1.8mm磷化钢丝,设计绞合节距100mm,绞入系数1.0091,要求生产长度3.0km*4。按绞入系数及实际损耗,套管纤长最短需要12.140km,实际生产中套管长度只有12.120km,如果按正常绞合节距成缆,则实际缆芯最多长度为12km,无法满足后续护套的正常生产耗损,则易产生尾盘段长不足。此种情况下则可微调绞合节距,减小绞入系数,将绞合节距调至105mm,绞入系数为1.0082,实际可生产缆芯长度12.01km,既能满足后续护套工艺要求,又能保证光缆正常的力学机械性能。
(3)扎纱节距与张力
SZ绞合成缆对扎纱要求非常高,扎纱在成缆过程中主要起固定缆芯的作用,首先,由于SZ绞合为双向绞,因此扎纱必须及时。其次,扎纱张力大小要合适,过小或过大均不适宜。张力过小,容易造成扎纱松散,扎纱飞行器容易飞纱,缆芯结构不稳定,在挤外护套时容易导致缆芯变形,松套管之间出现错位,严重情况会导致断缆;扎纱张力过大,则容易使松套管产生扎痕,光纤衰减增大。一般情况下,在设备运转良好及缆芯捆扎稳定的情况下,生产工艺要求纱线张力值较小为宜。判断纱线张力值是否合适,可观察纱线是否在缆芯表面平铺呈带状分布来评判,扎纱张力是否异常的评判方法可参考表4.4.1。
扎纱节距的大小同样影响缆芯结构的稳定性和圆整度,扎纱节距越小,缆芯越稳定,反之,则稳定性下降。扎纱节距的大小是通过扎纱电机的转速控制的,在生产速度恒定的情况下,扎纱电机转速越高,扎纱节距越小。反之,电机转速越低,扎纱节距越大。由于电机额定转速的限制,在一定生产速度下不可无限减小,否则扎纱速度与线速度不匹配,出现断纱。
表4.4.1 扎纱张力异常评判方法
(4)加强件放线张力与套管张力
加强件放线张力是指加强件运行中的轴向拉力,设备因结构差异,加强件放线张力不同,通过调整放线舞蹈轮的支点位置或配重装置,达到生产工艺所需要的张力要求。金属加强件(φ≥1.4mm)放线张力在25kg左右,若使用FRP作为加强件时,考虑其强度低于钢丝,放线张力稍小,随着FRP外径增大,张力逐渐增加,张力在10~20kg变化。
绞合过程中套管的张力主要来自两个方面:一是套管放线张力,二是套管行进路径的运行阻力。套管放线张力及稳定性由套管放线架决定,张力通过改变舞蹈轮配重位置来调节,放线稳定性取决于套管架放线速度的稳定性,当出现放线跳动明显时,须进行设备检修或对线盘排线检查。套管运行阻力来自运行线路的摩擦,如绞合片、绞合管、导轮磨损或者是否有灰尘杂质堵塞运行通道。若阻力较大时,松套管容易出现负余长(即通常所说的余长被“吃掉”)。表4.4.2为不同缆型的加强件及松套管张力参考值。
表4.4.2 加强件及套管张力参考值
实际工艺控制中,根据套管的余长,套管张力可适当进行调整,如生产层绞式带缆时,大套管余长较大(如3‰),测试曲线异常,光纤有台阶时,成缆时可加大套管放线张力(最大时可达4kg)“吃掉”部分余长,保证绞缆后光纤余长在合理范围内。
成品光缆有时出现拉伸不合格的情况,某根套管光纤应变明显较大,可能原因是套管受到较大张力,光纤在成缆时被拉伸。此时须检查该套管放线张力是否偏大,套管运行线路是否磨损和有无灰尘堵塞通道。
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