鎧裝電纜復合包覆層剝切器的研制

蔡振男 李銀標 季信雨 陳敏強 劉巧玉

【摘? 要】創新設計出一臺高壓鎧裝電纜復合包覆層便攜剝切設備，剝切的難點是如何做到設備的便攜和達到理想的剝切鎧層金屬效果;特別是電纜不規則圓的仿真圓周切削，利用3D打印技術，使用PVC作為軸承外圈材料，減輕了質量，可以達到便攜的要求。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，適合規模化使用。

【關鍵詞】高壓鎧裝電纜復合包覆層;便攜剝切設備;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線，主要用于電能的傳輸與分配由于高壓電纜架設在戶外，需要經歷風吹雨打等極端條件導致故障經常發生。為減少故障的發生，在電纜生產過程需要增加絕緣屏蔽的厚度，密封電纜金屬護套等措施，但也因此導致其包覆層剝削方面存在著諸多困難。傳統包覆層剝線設備為剝線鉗，壁紙刀等，應用于不同直徑的高壓電纜。但其勞動強度大，危險系數高，制造成本高。鎧裝電纜復合包覆層剝切器則具有便于攜帶，勞動要求低，安全系數高，工作效率高等優點。

1.便攜剝切設備設計

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，技術要求高，難度系數大。經調查，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剝切刀具結構的設計選型

我們選用了一臺220V/50Hz，供電1800W，最大空轉23000r/min的電機，通過彈簧夾頭將立銑刀固定在電機軸上，使刀具可以高速旋轉進行剝切。整體結構具有轉速快、體積小和噪音小等優點。

1.2刀具徑向剝切深度控制的設計

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

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

1.3固定裝置的設計及選型

在實際電纜鋪設施工中，制作電纜頭時因為電纜都是卷在繞線盤上進行運輸安裝的，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，設計出偏移大2毫米的內圈，利用線切割與電脈沖設備，將硬度HRC58左右的軸承內圈，造出一個與三角線芯電纜外圈形狀相仿的關節軸承內圈。將關節軸承套入電纜后，使用Y型扳手旋轉關節軸承內圈，使其與電纜外護套錯位擠壓摩擦，從而將關節軸承固定在電纜上，而后將裝有鍵銑刀的電機安裝在關節軸承外圈，即可實現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，以達到剝切效果。

1.4各主要裝置所用材料的選擇

關節軸承內圈我們選用的是淬火的軸承鋼，其硬度達HRC55～60。

萬向軸承的底座和關節軸承外連接套的選材，我們打破傳統的零件制造方式，使用了先進的3D打印技術。在電腦上建模，然后導出相應數據進行3D打印，經過測試對比，3D打印技術制造出來的零件，各性能指數與傳統材料制造的零件對比更加優良，在減輕了機身整體重量的同時，制造成本大大降低。由于機身重量的減輕，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。

2.剝切設備的組裝和整體結構

2.1剝切設備的組裝

底板上固定兩根撐桿。電機固定在電機支架上，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剝切設備的整體結構

剝切設備的整體結構如圖2所示：

1、萬向軸承2、萬向軸承底座及電機底座;3、電機底板;4、調節深度的旋轉裝置;5、深度調節螺絲;6、連接3與4螺釘;7、10的支架;8、內含彈簧的電機支架，;9、手柄20的裝配螺釘;10、彈性半螺母;11、深度調節螺栓;12、十速電機;13、鎖緊螺釘;14、螺釘;15、鉚釘;16、電機鎖緊凸輪環;17、螺釘;18、拉緊螺釘;19、電機鎖緊扣;20、手柄;21、壓緊螺母 ; 22、深度調節圈裝;? 23、2與3的連接螺釘;24、關節軸承內圈;25、支架套軸及連接銷;26、關節軸承外圈;27、關節軸承外連接套。

2.3剝切設備的使用

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形扳手將關節軸承內圈旋轉與電纜絕緣外護套緊密擠壓將裝置固定在電纜上。旋擰深度調節螺栓，調整刀具距電纜外護套1-2mm。打開電機，刀具旋轉，旋擰深度調節螺桿讓刀具平穩下切直至切穿電纜外護套。將裝置繞電纜旋轉一圈讓刀具平穩切割電纜外護套。再次旋擰深度調節螺桿，讓刀具平穩切穿電纜鎧裝層，將裝置繞電纜旋轉一圈讓刀具平穩切割電纜鎧裝層，關閉電機，旋擰深度調節螺桿讓刀具升到安全高度，使用Y形扳手旋轉關節軸承內圈，松開電纜將裝置從電纜上取下，剝切完成。

3.結束語

結合資料和實際調查，隨著社會經濟的高速發展，電網的鋪設尤為重要。在電網的鋪設過程中，電纜頭的剝切工作必不可少，在如此急切的需求下，傳統的剝線方式已經跟不上時代的腳步。在保證效率和操作人員安全的同時，本文的設備能夠完美地達到所需的要求，降低生產成本，提高剝線效率，且使用材料低碳環保，符合當代社會所需。

參考文獻

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