浅析便携式电力电缆头剥切装置方案

向 平，赵 鑫，张 钊

（重庆电力高等专科学校，重庆 400053）

0 引言

随着我国用电需求量的增加，城乡电网改造也日趋加快。在这个进程中，国家电网公司对电力行业标准化作业与施工提出了更高的要求，安全施工与规范操作成为电力行业施工标准化的“主旋律”。由于电力工程项目对其安全性、稳定性有着极高的要求，因此标准化作业显得尤为重要。

电网的建设，离不开电力电缆施工，然而目前电力电缆头绝缘层的剥切加工还很不专业，特别对于铠装电力电缆，虽然已采用业内应用较广泛的专业径向剥线工具，但是，轴向剥切工具仍然很原始，继而带来的是操作者劳动强度大，工作效率低；绝缘层的剥切断口处不整齐，粗糙施工容易造成电缆绝缘层中渗入水分引起“水树枝灾害”；电缆剥切处遗留下来的金属粉沫，有产生电力电缆相间短路的可能。因此，对于电力电缆施工，解决剥切技术更新换代，是提高施工质量的重要途径。便携式电力电缆头剥切装置可以规避施工环境狭窄、剥切工艺粗糙、工时较长等不足，它的各项技术性能指标满足电力行业以安全为第一、标准化作业的施工要求。

1 装置主要构成及特点

便携式电力电缆头剥切装置如图1所示。

该装置主要由机架组件、轴向剥切机构总成、径向剥切机构组件构成，其中，件1（机架组件）上带有标尺的V型工作台由尼龙绝缘材料制成，工作台的下方设有可伸缩的三角支撑，用于保证装置的稳定性。工作台对折结合面的两边设有片型弹簧夹，用于保证对折的机架组件准确对位及直线度。

图1 便携式电力电缆头剥切装置图

件2（轴向剥切机构总成）主要由电缆压紧机构、轴承加紧机构、丝杆螺母机构及切刀组件构成。其中，电缆压紧机构、轴承加紧机构分别实现对电缆、轴承座的快速装夹，切刀组件用于电缆的轴向剥切。

件3（径向剥切机构）主要由切割刀盘、切割刀具组件构成。其中切割刀盘由类似于圆锥滚针轴承的结构构成。其中，切割刀盘为装置提供圆周运动，刀盘上的切刀组件用于电缆的径向剥切。

当进行电缆的剥切操作时，展开机架工作台与脚架，将径向剥切机构上的两个挂板挂在机架的其中一个端部；轴向剥切机构总成的装配体组合件插入机架组件上相应的位置并固定，放入电力电缆，粗调切割参数，准备切割。

以单人操作的便携式电力电缆头剥切装置的特点是，各机构可实现快速拆装，轴、径向剥切刀具具有互换性，装置的脚架及工作台可以收缩、折叠，便于野外施工携带，可实现省力、省时、精准的剥切电缆施工。

2 主要部件的结构及工作原理

2.1 轴向剥切总成结构及工作原理（如图2所示）

图2 轴向剥切总成

如图2所示，在件2（水平杆）的端部插入件3（切刀组件），通过件11（正交夹紧弹簧），调节件2(切割刀组件)相对于电缆的轴心位置；件4（压紧组件）上的压钳配有多规格快装压头，适用于多种规格电缆的压夹，组件利用三点受力平衡杆原理实现对电缆的压紧功能；件2（压紧组件）下方为件5（轴承夹紧组件），它的功能主要完成对件7（丝杆）两端的件6（轴承座）快速装夹定位。其中，轴承座里的单列圆锥滚子轴承配对设置，用于限制丝杆因承受轴向力而产生的轴向窜动；固定在件9（丝杆螺母）里的件8（螺母套）带动件1（垂直杆）件2（水平杆）件3（切刀组件）沿着件7（丝杆）及件10（菱形导轨）做直线运动。由于丝杆螺母机构在加工与装配中存在着累计误差，所以，通过件10（菱形导轨）来限制件7（丝杆）因旋转运动传递给件8（螺母套）等零件的径向自由度，消除径向误差，从而实现螺纹副由旋转运动向直线运动的转换。

当进行电缆的剥切操作时，根据电缆规格，粗调件11（正交夹紧弹簧）上的的件1（垂直杆）、件2（水平杆）所对应的切割刀片相对于电缆的轴线位置，使切刀所在的切割平面与电缆的轴线平面重合；根据剥切尺寸，精调件3（切刀组件）中的刀柄螺纹副；转动丝杆，使轴向切割刀架机构总成上的件3（切刀组件）沿着电缆轴线作直线运动，对电缆进行轴向剥切。

2.2 径向剥切机构及工作原理（如图3所示）

图3 径向剥切机构

如图3所示，开环式径向剥切机构由类似于滚针轴承的结构构成。其中，件2（径向导轨组件）、件3（后旋转定盘组件）、件5（径向调节螺杆）等通过件4（挂板）固定在机架上，件1（滚针限位板）用于限制机构在做旋转运动过程中滚针的越位；件6（切刀组件）与件7（前旋转动盘）沿着件3（后旋转定盘）的几何中心做旋转运动。

当进行电缆的剥切操作时，根据电缆规格，粗调件5（径向调节螺杆），精调件6（切刀组件）中的刀柄螺纹副，旋转件6（切刀组件）上的手柄，使件7（前旋转动盘）围绕着电缆轴线的中心作圆周运动，对电缆进行径向剥切。

2.3 装置的便携、快装特点（如图4所示）

图4 装置拆卸示意图

装置的便携功能体现在：

1）装配在机架上的所有部件均可拆卸便携；

2）机架对折后，结构尺寸只有原来的一半；

3）快装式的切刀组件具有互换性；

4）各零部件在三分钟之内可实现快速拆装。

以上所有零部件由专用工具箱便携。

3 使用效果对比及效益分析（如图5所示）

图5 用不同手段剥切的电缆头外观

如图5所示，用手工剥切的电缆头，电缆的绝缘层与铠装层的剥切断口处参差不齐，而用电缆头剥切装置剥切的电缆头，剥切质量明显优于手工剥切，它具有省工、省力和手工剥切无法比拟的优势，从某电力培训中心就岗位培训使用的效果来看，学员通过对该装置的熟悉与培训，在短时间内就能轻车熟路的对装置驾驭与操控，加工出符合行业标准的电缆头。

采用便携式电缆头剥切装置加工电缆头，由原来的手工作坊操作工作模式变成了现在的机械操作工作模式，设备体积小，折叠后缩小到原来的1/2，重量轻；电缆头的剥切工时由原来的30分钟, 减少到现在的10分钟，效率提升了67%；其操作人数由原来的2人降低为1人操作，从原来的可能引发划伤事故降至无安全事故，工艺质量由不稳定到稳定，达到了标准化作业的目标（见表1 人、机加工对照表）。

以10KV及以下的电缆头剥切为例，在以往的电力电缆头施工中，需要2个熟练工，耗时30分钟完成一个电缆头的剥切，现在使用这种装置剥切一个电缆头，单人只需耗时8分钟时间即可完成。按照现行当下人工日工资200元/天标准计算，除开工具、设备准备时间，每加工一个电缆头，机械剥切比手工剥切节省工时35min/个，节省加工费14.60元/个。该产品可适用于电力生产企业、厂矿、电力培训机构、高职院校的岗位培训与现场施工，现场使用人员的人身安全和设备安全得到保证，提高了工作效率，降低了事故率，提升了企业的效益。

表1 人、机加工对照表

4 结论

为进一步贯彻实施现场标准化作业，提高现场安全水平和作业质量， 国家电网在全面总结各单位工作经验的基础上，制定了《国家电网公司关于开展现场标准化作业工作的指导意见》。《指导意见》指出：开展现场标准化作业应本着“全面推进、积极实施、持续完善”的工作方针，密切结合各单位工作实际，做好与现有安全管理、技术管理、工作管理机制的衔接和融合，紧抓安全和质量两条工作主线，实现对现场作业的全过程、全方位管理和控制，不断提高现场作业的安全水平和工作质量。

根据国电公司提出的“标准化作业”的要求，结合行业现状，专门设计了便携式电缆头剥切装置，该装置已获得国家实用新型专利，并在某电力培训中心就电力电缆施工岗位的技能培训得到了广泛的使用。它具有便携、无粉尘、高精度精细化施工等优点，同时，还填补了电缆在轴向方向施工无机械化剥切的空白。实践表明，便携式电力电缆头快捷剥切装置的推广与应用，是实施行业标准化作业有关方针的一套经济、实用的解决方案。

[1] 李宗延, 王佩龙, 赵光庭. 电力电缆施工手册[Z]. 北京:中国电力出版社, 2002.

[2] 吴宗泽. 机械零件设计手册[Z]. 北京: 机械工业出版社,2004.