在工业应用中使用连续弯曲控制电缆的优势

要确保装配工厂、输送系统、拾放设备以及食品和饮料加工等行业的生产的可靠运行，就需要柔软的多芯控制电缆提供强大的连接支持。选择和指定控制电缆看似简单，却是一个复杂的过程，需要考虑众多应用需求和行业标准。

行业标准包括 UL 耐油等级 I 和 II，以及 UL 1581 防火垂直火焰测试；电缆必须提供 UL 1277 冲击和挤压测试规定的机械保护，并能在 -40°C 至 +90°C 的工作温度下承受超过 800 万次的连续弯曲。要满足这些要求，就必须使用一种电缆，其线芯采用精细绞合铜线，外层为适用于恶劣环境的特殊配方 PVC 护套。屏蔽电缆适用于需要抑制电磁干扰 (EMI) 的应用。

本文详细介绍了高柔性电缆的优势，以及在耐油、阻燃和机械保护行业标准下最适合使用这些电缆的应用。然后回顾了工业应用中的运动类型、柔性电缆类别和结构选择，并介绍了来自 Lapp 的 ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY 多芯电缆的适用范围。最后，以 Lapp 的屏蔽和非屏蔽柔性电缆为例，介绍电缆密封套在标准和 EMI 敏感型应用中的使用。

耐油

油在各种工业机器中用作润滑剂或冷却剂，它的存在会给柔性电缆的运行和寿命带来极大的威胁。并非所有用于工业电缆的绝缘材料在油的作用下都有相同的反应。材料的配方是影响其反应的关键因素。绝缘材料中的一个关键因素是增塑剂的存在，增塑剂具有柔韧性和抗疲劳性。

油会被吸收，这取决于绝缘材料，或者增塑剂会渗出。在这两种情况下，隔热材料的拉伸性能（如柔韧性）都会大大降低。流程如下（图 1）：

• 首先，当油类接触到聚氯乙烯 (PVC) 或聚烯烃绝缘化合物时，会与增塑剂发生作用。
• 如果绝缘材料是聚烯烃，油就会被吸收，导致膨胀并削弱绝缘性能。
• 如果绝缘材料是聚氯乙烯，油会导致增塑剂渗出，造成绝缘材料硬化。

图 1：当油接触电缆绝缘层时（左图），会导致聚烯烃膨胀并弱化（中图），还会导致聚氯乙烯失去一些增塑剂材料，使电缆变硬（右图）。（图片来源：Lapp）

像 Lapp 的 ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY 这样在连续弯曲应用中使用的电缆必须满足两级 UL 耐油测试要求：

• I 级将电缆放入 100°C 的油中浸泡四天。电缆必须保持 50% 的未老化拉伸强度和 50% 的未老化延伸能力。
• II 级将电缆置于 75°C 的油中 60 天。电缆必须保持 65% 的未老化拉伸强度和 65% 的未老化延伸能力。

阻燃性

Lapp 将阻燃性定义为 FR-00 至 FR-06 七个等级。FR-00 表示电缆容易点燃和燃烧。在另一端，FR-06 表示具有高阻燃性的电缆。ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY 连续弯曲电缆的额定值为 FR-02，并通过了 UL VW-1 (UL 1581) 垂直燃烧测试。

在该试验中，可通过一个梯端尔带状燃烧器来控制空气和气体流量。在样品上施加特定火焰 15 秒钟，然后移开。15 秒后或样品停止燃烧时（以时间较长者为准），重新喷火。测试包括 5 次 15 秒的火焰喷射。要通过测试，样品不得发出火焰或发光颗粒，燃烧器底部的手术棉不得被点燃。IEC 60332-1 是与 UL VW-1 相对应的标准，火焰作用时间因电缆直径而异。

机械保护

对机械保护的要求差别很大。在某些情况下，电缆需要在被高空坠物砸中、被叉车或其他车辆碾压等事故中幸存下来。针对不同的保护级别，有多种撞击和挤压测试。ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY 连续弯曲电缆在 UL 1277 冲击和挤压试验（表 1）中被评为 MP-02 级。

表 1：Lapp 的 ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY 连续弯曲电缆的机械保护等级为 MP-02。（表格来源：Lapp）

运动类型

工业系统中的运动有三种基本类型（图 2）：

• 柔性电缆用于随机运动的非自动化应用中。典型应用包括机床和便携式设备。
• 连续弯曲电缆在自动化系统中经历持续的线性运动，在弯曲过程中承受持续的力。应用包括水平和垂直 C 型轨道、拖链、牵引链、自动化组件等。它们可以以每秒超过五米的速度来回移动，承受的力超过重力加速度的五倍。
• 扭转电缆在三维空间中承受弯曲和扭转。常见的应用包括工业机器人、拾放设备和装配操作。

图 2：工业系统中常见的三种运动类型包括随机弯曲（左）、连续弯曲（中）和扭转（右）。（图片来源：Lapp）

在比较连续弯曲电缆时，必须考虑几个变量，包括弯曲半径、距离、加速度、速度和重量。电缆规格需要与具体应用需求相匹配。Lapp 的 ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY 连续弯曲电缆的连续弯曲等级为 CF-02，可承受高达 800 万次的弯曲循环（表 2）。非屏蔽电缆的最小弯曲半径为电缆直径的 7.5 倍，屏蔽电缆的最小弯曲半径为电缆直径的 10 倍。ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY 系列包括各种不同芯数、不同直径和不同重量的电缆设计，可满足各种应用需求。

表 2：Lapp 的 ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY 电缆的额定值为 CF-02，适用于中度连续弯曲。（表格来源：Lapp）

电缆类别和结构

工业电缆通常以导线的横截面积而不是直径来表示。横截面积是一个很有价值的指标，因为它与导线的强度和重量成正比，与导线的电阻成反比。它还与最大电流承载能力有关。但它也有其局限性。

有些铜的电阻率高于其他铜。横截面积只有在检查的导线使用相同等级的铜时才能用于比较。VDE 0295 / IEC 60228 通过按电阻而不是物理尺寸对导线进行分类，解决了这些难题。

除了单个导线的特性外，工业电缆还按照线芯的数量和尺寸以及每个线芯中的导线股数来定义。VDE 0295 根据线芯的柔韧性和耐温性定义了几个线芯类别，包括：

• 1 类为实心线芯。
• 2 类是为固定安装而设计的绞合线芯。
• 5 类为细绞柔性线芯。
• 6 类使用超细导线，线芯非常柔软。Lapp 的 ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY 的线芯超过了 6 类要求。

除了根据电缆绞合的柔性来定义外，工业电缆还根据其结构来定义。这些电缆最常见的三种结构是（图 3）：

• 单向或束状线芯以相同的铺设方向和铺设长度缠绕在一起。这些电缆适用于静态应用。
• 同心反螺旋线芯由层次明确的螺旋状铺设的线芯层组成。每一层的铺设方向相反，铺设长度会增加。这些电缆适用于连续弯曲设计。
• 同心单向线芯的周围是一层或多层螺旋敷设的导体，每一层的敷设方向相同，敷设长度依次增加。这些电缆适用于扭转和连续弯曲应用。

图 3：单向或束状电缆适合静态应用，同心反螺旋电缆适合连续弯曲应用，同心单向电缆适合扭转或连续弯曲应用。（图片来源：Lapp）

连续弯曲电缆

Lapp 连续弯曲电缆的额定电压为 600 V，额定温度为 -5°C 至 +90°C（静态应用为 -40°C 至 +90°C）。ÖLFLEX FD 890 非屏蔽电缆采用 20 AWG 到 2 AWG 规格，屏蔽电缆的规格从 20 AWG 到 6 AWG。ÖLFLEX FD 890 CY 屏蔽电缆的整体镀锡铜编织层可提供 85% 的覆盖率，建议在需要 EMI 抑制时使用。（图 4）。

图 4：Lapp 推出 ÖLFLEX FD 890 非屏蔽连续弯曲电缆（上图）和 ÖLFLEX FD 890 CY 屏蔽连续弯曲电缆（下图）。（图片来源：Lapp）

非屏蔽 ÖLFLEX FD 890 电缆示例包括：

• 8920034，三芯 20 AWG 电缆，外径 6.7 mm，铜重 10 磅/千英尺（lbs/mft），总重约 43 lbs/mft。
• 8920044，四芯 20 AWG 电缆，外径 7.4 mm，铜重 16 磅/英尺，总重约 53 lbs/mft

ÖLFLEX FD 890 CY 屏蔽电缆示例包括：

• 8918034S，三芯 18 AWG 电缆，外径 9.5 mm，铜重 40 磅/英尺，总重约 91 lbs/mft
• 8914044S，四芯 14 AWG 电缆，外径 14.0 mm，铜重 103 磅/英尺，总重约 181lbs/mft
• 8912044S，四芯 12 AWG 电缆，外径 16.5 mm，铜重 160 磅/英尺，总重约 302 lbs/mft

电缆密封套

电缆密封套用于将电缆插入外壳。它们能牢固地密封电缆和外壳，并为电缆提供应力消除。它们还能保护外壳内部免受灰尘、湿气和其他污染物的侵袭，确保组件坚固可靠。Lapp 电缆密封套的设计和测试符合 DIN EN 62444 标准。Lapp 提供的电缆密封套示例如下（图 5）：

• SKINTOP MS-SC 黄铜电缆密封套，带有低电阻屏蔽触头和高导电性柔性 EMC 触头，如 53112920
• SKINTOP SL/SLR 聚酰胺电缆密封套，如53015200 — 在不需要电磁干扰控制时，是耐用、液封、易于组装的应力消除电缆密封套

图 5：除环境密封和应力消除外，Lapp 还提供用于 EMI 控制的黄铜电缆密封套（左侧和中间），以及用于不需要 EMI 控制的应用的聚酰胺电缆密封套（右侧）。（图片来源：Lapp）

结语

像装配操作、传送带、拾放设备以及食品和饮料加工等工业系统需要连续弯曲电缆的支持。Lapp 的 ÖLFLEX FD 890/FD 890 CY 电缆在耐油、阻燃和机械保护方面达到或超过了行业要求，额定弯曲次数高达 800 万次。它们提供多种规格选择，带屏蔽和不带屏蔽，可与该公司的电缆密封套一起使用，提供环保耐用的解决方案。