蔡振男 李银标 季信雨 陈敏强 刘巧玉

【摘  要】创新设计出一台高压铠装电缆复合包覆层便携剥切设备，剥切的难点是如何做到设备的便携和达到理想的剥切铠层金属效果;特别是电缆不规则圆的仿真圆周切削，利用3D打印技术，使用PVC作为轴承外圈材料，减轻了质量，可以达到便携的要求。其操作简便和低成本，熟练掌握其操作方法可以大大提高工作效率，适合规模化使用。

【关键词】高压铠装电缆复合包覆层;便携剥切设备;3D打印

引言

高压铠装电缆是一种由铜芯与包履层组成的导线，主要用于电能的传输与分配由于高压电缆架设在户外，需要经历风吹雨打等极端条件导致故障经常发生。为减少故障的发生，在电缆生产过程需要增加绝缘屏蔽的厚度，密封电缆金属护套等措施，但也因此导致其包覆层剥削方面存在着诸多困难。传统包覆层剥线设备为剥线钳，壁纸刀等，应用于不同直径的高压电缆。但其劳动强度大，危险系数高，制造成本高。铠装电缆复合包覆层剥切器则具有便于携带，劳动要求低，安全系数高，工作效率高等优点。

1.便携剥切设备设计

常见的圆形线芯电缆，无论如何排列，中间都会留有很多空隙。而三角形线芯排列完美解决了这个问题。因此，三角形线芯电缆在包覆层剥切时，技术要求高，难度系数大。经调查，目前市场上流通的剥线工具只针对宇圆形线芯电缆。而无法良好地剥切三角线芯电缆，基于以上情况，本团队选用三角线芯电缆作为研究对象，以解决难点。

1.1剥切刀具结构的设计选型

我们选用了一台220V/50Hz，供电1800W，最大空转23000r/min的电机，通过弹簧夹头将立铣刀固定在电机轴上，使刀具可以高速旋转进行剥切。整体结构具有转速快、体积小和噪音小等优点。

1.2刀具径向剥切深度控制的设计

我们利用一个深度调节螺杆来控制刀具的径向切削深度，螺杆通过螺纹旋在电機上。其底部装有一个万向球头轴承（如图1）安装时压在电缆上，通过旋转螺杆调整刀头到电缆的径向距离。

将装置固定在电缆上后，使深度调节螺栓底端压在电缆外护套上，旋转深度调节螺杆控制刀具在电缆径向上的距离。深度调节螺栓的底部装有万向球头轴承，由于电缆截面为三角形，装置绕电缆旋转时，因为深度调节螺栓的作用，刀具的径向切削深度将不断变化，以保证对电缆外护套均匀的切削。

1.3固定装置的设计及选型

在实际电缆铺设施工中，制作电缆头时因为电缆都是卷在绕线盘上进行运输安装的，所以电缆无法做任何运动。因此本装置采用电缆固定不动，刀具运动的方案实现对电缆的剥切。同时因为三角电缆形状的特殊性，我们通过测量其各方位的尺寸，设计出偏移大2毫米的内圈，利用线切割与电脉冲设备，将硬度HRC58左右的轴承内圈，造出一个与三角线芯电缆外圈形状相仿的关节轴承内圈。将关节轴承套入电缆后，使用Y型扳手旋转关节轴承内圈，使其与电缆外护套错位挤压摩擦，从而将关节轴承固定在电缆上，而后将装有键铣刀的电机安装在关节轴承外圈，即可实现刀具在电缆轴线方向上的固定和刀具绕电缆周向仿真运动，以达到剥切效果。

1.4各主要装置所用材料的选择

关节轴承内圈我们选用的是淬火的轴承钢，其硬度达HRC55～60。

万向轴承的底座和关节轴承外连接套的选材，我们打破传统的零件制造方式，使用了先进的3D打印技术。在电脑上建模，然后导出相应数据进行3D打印，经过测试对比，3D打印技术制造出来的零件，各性能指数与传统材料制造的零件对比更加优良，在减轻了机身整体重量的同时，制造成本大大降低。由于机身重量的减轻，使操作工人在操作时效率提高。而万向轴承支撑环的外边具有挡住切屑功能，以防止剥切时切屑乱飞，保证了操作时的安全系数。

2.剥切设备的组装和整体结构

2.1剥切设备的组装

底板上固定两根撑杆。电机固定在电机支架上，支架套入撑杆上，撑杆上套有圆柱压缩弹簧，后拧上螺帽。弹簧始终提供一个下压力。底板通过件1固定在轴承套上。

2.2剥切设备的整体结构

剥切设备的整体结构如图2所示：

1、万向轴承2、万向轴承底座及电机底座;3、电机底板;4、调节深度的旋转装置;5、深度调节螺丝;6、连接3与4螺钉;7、10的支架;8、内含弹簧的电机支架，;9、手柄20的装配螺钉;10、弹性半螺母;11、深度调节螺栓;12、十速电机;13、锁紧螺钉;14、螺钉;15、铆钉;16、电机锁紧凸轮环;17、螺钉;18、拉紧螺钉;19、电机锁紧扣;20、手柄;21、压紧螺母 ; 22、深度调节圈装;  23、2与3的连接螺钉;24、关节轴承内圈;25、支架套轴及连接销;26、关节轴承外圈;27、关节轴承外连接套。

2.3剥切设备的使用

工作时双手握住握把向上压缩弹簧，让出空间，将装置套入电缆要切割的位置。用Y形扳手将关节轴承内圈旋转与电缆绝缘外护套紧密挤压将装置固定在电缆上。旋拧深度调节螺栓，调整刀具距电缆外护套1-2mm。打开电机，刀具旋转，旋拧深度调节螺杆让刀具平稳下切直至切穿电缆外护套。将装置绕电缆旋转一圈让刀具平稳切割电缆外护套。再次旋拧深度调节螺杆，让刀具平稳切穿电缆铠装层，将装置绕电缆旋转一圈让刀具平稳切割电缆铠装层，关闭电机，旋拧深度调节螺杆让刀具升到安全高度，使用Y形扳手旋转关节轴承内圈，松开电缆将装置从电缆上取下，剥切完成。

3.结束语

结合资料和实际调查，随着社会经济的高速发展，电网的铺设尤为重要。在电网的铺设过程中，电缆头的剥切工作必不可少，在如此急切的需求下，传统的剥线方式已经跟不上时代的脚步。在保证效率和操作人员安全的同时，本文的设备能够完美地达到所需的要求，降低生产成本，提高剥线效率，且使用材料低碳环保，符合当代社会所需。

参考文献

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[2]崔伟清 便携式工程铠装电力电缆剥线机的应用研制 [J] 机械管理开发 2019 （4）  14-1