鎧裝電纜復(fù)合包覆層剝切器的研制

蔡振男 李銀標(biāo) 季信雨 陳敏強(qiáng) 劉巧玉

【摘? 要】創(chuàng)新設(shè)計出一臺高壓鎧裝電纜復(fù)合包覆層便攜剝切設(shè)備，剝切的難點是如何做到設(shè)備的便攜和達(dá)到理想的剝切鎧層金屬效果;特別是電纜不規(guī)則圓的仿真圓周切削，利用3D打印技術(shù)，使用PVC作為軸承外圈材料，減輕了質(zhì)量，可以達(dá)到便攜的要求。其操作簡便和低成本，熟練掌握其操作方法可以大大提高工作效率，適合規(guī)模化使用。

【關(guān)鍵詞】高壓鎧裝電纜復(fù)合包覆層;便攜剝切設(shè)備;3D打印

引言

高壓鎧裝電纜是一種由銅芯與包履層組成的導(dǎo)線，主要用于電能的傳輸與分配由于高壓電纜架設(shè)在戶外，需要經(jīng)歷風(fēng)吹雨打等極端條件導(dǎo)致故障經(jīng)常發(fā)生。為減少故障的發(fā)生，在電纜生產(chǎn)過程需要增加絕緣屏蔽的厚度，密封電纜金屬護(hù)套等措施，但也因此導(dǎo)致其包覆層剝削方面存在著諸多困難。傳統(tǒng)包覆層剝線設(shè)備為剝線鉗，壁紙刀等，應(yīng)用于不同直徑的高壓電纜。但其勞動強(qiáng)度大，危險系數(shù)高，制造成本高。鎧裝電纜復(fù)合包覆層剝切器則具有便于攜帶，勞動要求低，安全系數(shù)高，工作效率高等優(yōu)點。

1.便攜剝切設(shè)備設(shè)計

常見的圓形線芯電纜，無論如何排列，中間都會留有很多空隙。而三角形線芯排列完美解決了這個問題。因此，三角形線芯電纜在包覆層剝切時，技術(shù)要求高，難度系數(shù)大。經(jīng)調(diào)查，目前市場上流通的剝線工具只針對宇圓形線芯電纜。而無法良好地剝切三角線芯電纜，基于以上情況，本團(tuán)隊選用三角線芯電纜作為研究對象，以解決難點。

1.1剝切刀具結(jié)構(gòu)的設(shè)計選型

我們選用了一臺220V/50Hz，供電1800W，最大空轉(zhuǎn)23000r/min的電機(jī)，通過彈簧夾頭將立銑刀固定在電機(jī)軸上，使刀具可以高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)行剝切。整體結(jié)構(gòu)具有轉(zhuǎn)速快、體積小和噪音小等優(yōu)點。

1.2刀具徑向剝切深度控制的設(shè)計

我們利用一個深度調(diào)節(jié)螺桿來控制刀具的徑向切削深度，螺桿通過螺紋旋在電機(jī)上。其底部裝有一個萬向球頭軸承（如圖1）安裝時壓在電纜上，通過旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)整刀頭到電纜的徑向距離。

將裝置固定在電纜上后，使深度調(diào)節(jié)螺栓底端壓在電纜外護(hù)套上，旋轉(zhuǎn)深度調(diào)節(jié)螺桿控制刀具在電纜徑向上的距離。深度調(diào)節(jié)螺栓的底部裝有萬向球頭軸承，由于電纜截面為三角形，裝置繞電纜旋轉(zhuǎn)時，因為深度調(diào)節(jié)螺栓的作用，刀具的徑向切削深度將不斷變化，以保證對電纜外護(hù)套均勻的切削。

1.3固定裝置的設(shè)計及選型

在實際電纜鋪設(shè)施工中，制作電纜頭時因為電纜都是卷在繞線盤上進(jìn)行運輸安裝的，所以電纜無法做任何運動。因此本裝置采用電纜固定不動，刀具運動的方案實現(xiàn)對電纜的剝切。同時因為三角電纜形狀的特殊性，我們通過測量其各方位的尺寸，設(shè)計出偏移大2毫米的內(nèi)圈，利用線切割與電脈沖設(shè)備，將硬度HRC58左右的軸承內(nèi)圈，造出一個與三角線芯電纜外圈形狀相仿的關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈。將關(guān)節(jié)軸承套入電纜后，使用Y型扳手旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈，使其與電纜外護(hù)套錯位擠壓摩擦，從而將關(guān)節(jié)軸承固定在電纜上，而后將裝有鍵銑刀的電機(jī)安裝在關(guān)節(jié)軸承外圈，即可實現(xiàn)刀具在電纜軸線方向上的固定和刀具繞電纜周向仿真運動，以達(dá)到剝切效果。

1.4各主要裝置所用材料的選擇

關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈我們選用的是淬火的軸承鋼，其硬度達(dá)HRC55～60。

萬向軸承的底座和關(guān)節(jié)軸承外連接套的選材，我們打破傳統(tǒng)的零件制造方式，使用了先進(jìn)的3D打印技術(shù)。在電腦上建模，然后導(dǎo)出相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行3D打印，經(jīng)過測試對比，3D打印技術(shù)制造出來的零件，各性能指數(shù)與傳統(tǒng)材料制造的零件對比更加優(yōu)良，在減輕了機(jī)身整體重量的同時，制造成本大大降低。由于機(jī)身重量的減輕，使操作工人在操作時效率提高。而萬向軸承支撐環(huán)的外邊具有擋住切屑功能，以防止剝切時切屑亂飛，保證了操作時的安全系數(shù)。

2.剝切設(shè)備的組裝和整體結(jié)構(gòu)

2.1剝切設(shè)備的組裝

底板上固定兩根撐桿。電機(jī)固定在電機(jī)支架上，支架套入撐桿上，撐桿上套有圓柱壓縮彈簧，后擰上螺帽。彈簧始終提供一個下壓力。底板通過件1固定在軸承套上。

2.2剝切設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)

剝切設(shè)備的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示：

1、萬向軸承2、萬向軸承底座及電機(jī)底座;3、電機(jī)底板;4、調(diào)節(jié)深度的旋轉(zhuǎn)裝置;5、深度調(diào)節(jié)螺絲;6、連接3與4螺釘;7、10的支架;8、內(nèi)含彈簧的電機(jī)支架，;9、手柄20的裝配螺釘;10、彈性半螺母;11、深度調(diào)節(jié)螺栓;12、十速電機(jī);13、鎖緊螺釘;14、螺釘;15、鉚釘;16、電機(jī)鎖緊凸輪環(huán);17、螺釘;18、拉緊螺釘;19、電機(jī)鎖緊扣;20、手柄;21、壓緊螺母 ; 22、深度調(diào)節(jié)圈裝;? 23、2與3的連接螺釘;24、關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈;25、支架套軸及連接銷;26、關(guān)節(jié)軸承外圈;27、關(guān)節(jié)軸承外連接套。

2.3剝切設(shè)備的使用

工作時雙手握住握把向上壓縮彈簧，讓出空間，將裝置套入電纜要切割的位置。用Y形扳手將關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)與電纜絕緣外護(hù)套緊密擠壓將裝置固定在電纜上。旋擰深度調(diào)節(jié)螺栓，調(diào)整刀具距電纜外護(hù)套1-2mm。打開電機(jī)，刀具旋轉(zhuǎn)，旋擰深度調(diào)節(jié)螺桿讓刀具平穩(wěn)下切直至切穿電纜外護(hù)套。將裝置繞電纜旋轉(zhuǎn)一圈讓刀具平穩(wěn)切割電纜外護(hù)套。再次旋擰深度調(diào)節(jié)螺桿，讓刀具平穩(wěn)切穿電纜鎧裝層，將裝置繞電纜旋轉(zhuǎn)一圈讓刀具平穩(wěn)切割電纜鎧裝層，關(guān)閉電機(jī)，旋擰深度調(diào)節(jié)螺桿讓刀具升到安全高度，使用Y形扳手旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸承內(nèi)圈，松開電纜將裝置從電纜上取下，剝切完成。

3.結(jié)束語

結(jié)合資料和實際調(diào)查，隨著社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，電網(wǎng)的鋪設(shè)尤為重要。在電網(wǎng)的鋪設(shè)過程中，電纜頭的剝切工作必不可少，在如此急切的需求下，傳統(tǒng)的剝線方式已經(jīng)跟不上時代的腳步。在保證效率和操作人員安全的同時，本文的設(shè)備能夠完美地達(dá)到所需的要求，降低生產(chǎn)成本，提高剝線效率，且使用材料低碳環(huán)保，符合當(dāng)代社會所需。

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