淺析便攜式電力電纜頭剝切裝置方案

向 平，趙 鑫，張 釗

（重慶電力高等專科學校，重慶 400053）

0 引言

隨著我國用電需求量的增加，城鄉(xiāng)電網改造也日趨加快。在這個進程中，國家電網公司對電力行業(yè)標準化作業(yè)與施工提出了更高的要求，安全施工與規(guī)范操作成為電力行業(yè)施工標準化的“主旋律”。由于電力工程項目對其安全性、穩(wěn)定性有著極高的要求，因此標準化作業(yè)顯得尤為重要。

電網的建設，離不開電力電纜施工，然而目前電力電纜頭絕緣層的剝切加工還很不專業(yè)，特別對于鎧裝電力電纜，雖然已采用業(yè)內應用較廣泛的專業(yè)徑向剝線工具，但是，軸向剝切工具仍然很原始，繼而帶來的是操作者勞動強度大，工作效率低；絕緣層的剝切斷口處不整齊，粗糙施工容易造成電纜絕緣層中滲入水分引起“水樹枝災害”；電纜剝切處遺留下來的金屬粉沫，有產生電力電纜相間短路的可能。因此，對于電力電纜施工，解決剝切技術更新?lián)Q代，是提高施工質量的重要途徑。便攜式電力電纜頭剝切裝置可以規(guī)避施工環(huán)境狹窄、剝切工藝粗糙、工時較長等不足，它的各項技術性能指標滿足電力行業(yè)以安全為第一、標準化作業(yè)的施工要求。

1 裝置主要構成及特點

便攜式電力電纜頭剝切裝置如圖1所示。

該裝置主要由機架組件、軸向剝切機構總成、徑向剝切機構組件構成，其中，件1（機架組件）上帶有標尺的V型工作臺由尼龍絕緣材料制成，工作臺的下方設有可伸縮的三角支撐，用于保證裝置的穩(wěn)定性。工作臺對折結合面的兩邊設有片型彈簧夾，用于保證對折的機架組件準確對位及直線度。

圖1 便攜式電力電纜頭剝切裝置圖

件2（軸向剝切機構總成）主要由電纜壓緊機構、軸承加緊機構、絲桿螺母機構及切刀組件構成。其中，電纜壓緊機構、軸承加緊機構分別實現(xiàn)對電纜、軸承座的快速裝夾，切刀組件用于電纜的軸向剝切。

件3（徑向剝切機構）主要由切割刀盤、切割刀具組件構成。其中切割刀盤由類似于圓錐滾針軸承的結構構成。其中，切割刀盤為裝置提供圓周運動，刀盤上的切刀組件用于電纜的徑向剝切。

當進行電纜的剝切操作時，展開機架工作臺與腳架，將徑向剝切機構上的兩個掛板掛在機架的其中一個端部；軸向剝切機構總成的裝配體組合件插入機架組件上相應的位置并固定，放入電力電纜，粗調切割參數(shù)，準備切割。

以單人操作的便攜式電力電纜頭剝切裝置的特點是，各機構可實現(xiàn)快速拆裝，軸、徑向剝切刀具具有互換性，裝置的腳架及工作臺可以收縮、折疊，便于野外施工攜帶，可實現(xiàn)省力、省時、精準的剝切電纜施工。

2 主要部件的結構及工作原理

2.1 軸向剝切總成結構及工作原理（如圖2所示）

圖2 軸向剝切總成

如圖2所示，在件2（水平桿）的端部插入件3（切刀組件），通過件11（正交夾緊彈簧），調節(jié)件2(切割刀組件)相對于電纜的軸心位置；件4（壓緊組件）上的壓鉗配有多規(guī)格快裝壓頭，適用于多種規(guī)格電纜的壓夾，組件利用三點受力平衡桿原理實現(xiàn)對電纜的壓緊功能；件2（壓緊組件）下方為件5（軸承夾緊組件），它的功能主要完成對件7（絲桿）兩端的件6（軸承座）快速裝夾定位。其中，軸承座里的單列圓錐滾子軸承配對設置，用于限制絲桿因承受軸向力而產生的軸向竄動；固定在件9（絲桿螺母）里的件8（螺母套）帶動件1（垂直桿）件2（水平桿）件3（切刀組件）沿著件7（絲桿）及件10（菱形導軌）做直線運動。由于絲桿螺母機構在加工與裝配中存在著累計誤差，所以，通過件10（菱形導軌）來限制件7（絲桿）因旋轉運動傳遞給件8（螺母套）等零件的徑向自由度，消除徑向誤差，從而實現(xiàn)螺紋副由旋轉運動向直線運動的轉換。

當進行電纜的剝切操作時，根據(jù)電纜規(guī)格，粗調件11（正交夾緊彈簧）上的的件1（垂直桿）、件2（水平桿）所對應的切割刀片相對于電纜的軸線位置，使切刀所在的切割平面與電纜的軸線平面重合；根據(jù)剝切尺寸，精調件3（切刀組件）中的刀柄螺紋副；轉動絲桿，使軸向切割刀架機構總成上的件3（切刀組件）沿著電纜軸線作直線運動，對電纜進行軸向剝切。

2.2 徑向剝切機構及工作原理（如圖3所示）

圖3 徑向剝切機構

如圖3所示，開環(huán)式徑向剝切機構由類似于滾針軸承的結構構成。其中，件2（徑向導軌組件）、件3（后旋轉定盤組件）、件5（徑向調節(jié)螺桿）等通過件4（掛板）固定在機架上，件1（滾針限位板）用于限制機構在做旋轉運動過程中滾針的越位；件6（切刀組件）與件7（前旋轉動盤）沿著件3（后旋轉定盤）的幾何中心做旋轉運動。

當進行電纜的剝切操作時，根據(jù)電纜規(guī)格，粗調件5（徑向調節(jié)螺桿），精調件6（切刀組件）中的刀柄螺紋副，旋轉件6（切刀組件）上的手柄，使件7（前旋轉動盤）圍繞著電纜軸線的中心作圓周運動，對電纜進行徑向剝切。

2.3 裝置的便攜、快裝特點（如圖4所示）

圖4 裝置拆卸示意圖

裝置的便攜功能體現(xiàn)在：

1）裝配在機架上的所有部件均可拆卸便攜；

2）機架對折后，結構尺寸只有原來的一半；

3）快裝式的切刀組件具有互換性；

4）各零部件在三分鐘之內可實現(xiàn)快速拆裝。

以上所有零部件由專用工具箱便攜。

3 使用效果對比及效益分析（如圖5所示）

圖5 用不同手段剝切的電纜頭外觀

如圖5所示，用手工剝切的電纜頭，電纜的絕緣層與鎧裝層的剝切斷口處參差不齊，而用電纜頭剝切裝置剝切的電纜頭，剝切質量明顯優(yōu)于手工剝切，它具有省工、省力和手工剝切無法比擬的優(yōu)勢，從某電力培訓中心就崗位培訓使用的效果來看，學員通過對該裝置的熟悉與培訓，在短時間內就能輕車熟路的對裝置駕馭與操控，加工出符合行業(yè)標準的電纜頭。

采用便攜式電纜頭剝切裝置加工電纜頭，由原來的手工作坊操作工作模式變成了現(xiàn)在的機械操作工作模式，設備體積小，折疊后縮小到原來的1/2，重量輕；電纜頭的剝切工時由原來的30分鐘, 減少到現(xiàn)在的10分鐘，效率提升了67%；其操作人數(shù)由原來的2人降低為1人操作，從原來的可能引發(fā)劃傷事故降至無安全事故，工藝質量由不穩(wěn)定到穩(wěn)定，達到了標準化作業(yè)的目標（見表1 人、機加工對照表）。

以10KV及以下的電纜頭剝切為例，在以往的電力電纜頭施工中，需要2個熟練工，耗時30分鐘完成一個電纜頭的剝切，現(xiàn)在使用這種裝置剝切一個電纜頭，單人只需耗時8分鐘時間即可完成。按照現(xiàn)行當下人工日工資200元/天標準計算，除開工具、設備準備時間，每加工一個電纜頭，機械剝切比手工剝切節(jié)省工時35min/個，節(jié)省加工費14.60元/個。該產品可適用于電力生產企業(yè)、廠礦、電力培訓機構、高職院校的崗位培訓與現(xiàn)場施工，現(xiàn)場使用人員的人身安全和設備安全得到保證，提高了工作效率，降低了事故率，提升了企業(yè)的效益。

表1 人、機加工對照表

4 結論

為進一步貫徹實施現(xiàn)場標準化作業(yè)，提高現(xiàn)場安全水平和作業(yè)質量， 國家電網在全面總結各單位工作經驗的基礎上，制定了《國家電網公司關于開展現(xiàn)場標準化作業(yè)工作的指導意見》。《指導意見》指出：開展現(xiàn)場標準化作業(yè)應本著“全面推進、積極實施、持續(xù)完善”的工作方針，密切結合各單位工作實際，做好與現(xiàn)有安全管理、技術管理、工作管理機制的銜接和融合，緊抓安全和質量兩條工作主線，實現(xiàn)對現(xiàn)場作業(yè)的全過程、全方位管理和控制，不斷提高現(xiàn)場作業(yè)的安全水平和工作質量。

根據(jù)國電公司提出的“標準化作業(yè)”的要求，結合行業(yè)現(xiàn)狀，專門設計了便攜式電纜頭剝切裝置，該裝置已獲得國家實用新型專利，并在某電力培訓中心就電力電纜施工崗位的技能培訓得到了廣泛的使用。它具有便攜、無粉塵、高精度精細化施工等優(yōu)點，同時，還填補了電纜在軸向方向施工無機械化剝切的空白。實踐表明，便攜式電力電纜頭快捷剝切裝置的推廣與應用，是實施行業(yè)標準化作業(yè)有關方針的一套經濟、實用的解決方案。

[1] 李宗延, 王佩龍, 趙光庭. 電力電纜施工手冊[Z]. 北京:中國電力出版社, 2002.

[2] 吳宗澤. 機械零件設計手冊[Z]. 北京: 機械工業(yè)出版社,2004.