新型电缆剥皮工具的研制及应用

2021-03-09刘万鸣戴连双王玉静杨雪晶

建筑施工 2021年10期

刘万鸣戴连双王桃王玉静杨雪晶

1. 北京市住房和城乡建设科技促进中心北京 101199；2. 中国新兴建筑工程有限责任公司北京 100009；3. 北京京投瀛德置业有限公司北京 102308

在建筑施工过程中，机电安装工程是一个重要且不可分割的部分，在此分项施工过程中，需要用到大量的电缆连接配电箱和配电柜，在连接电缆时，需要对电缆的接引端采取剥皮处理，现有的电缆剥皮处理工具通常采用电工刀，处理起来不方便，并且稍有不慎容易破坏电缆内部的铜芯导体，留下安全隐患。

如遇到大型项目或机电工程较复杂的项目，电缆需求量较大，与之对应的电缆接引端需要剥皮的长度同样较长，传统的处理方法不仅效率低，而且材料浪费严重，难以满足高效的实际生产需要和施工成本控制原则。

针对上述问题，本文通过现有技术[1-3]，开阔思路，研制了一种新型电缆剥皮工具，其目的是解决现有工具的不足，为操作人员提供安全性能强、工作效率高的工具。

1 工程简介

龙山国际大酒店项目位于北京市怀柔区，该工程为集商业、餐饮、办公、酒店为一体的综合性建筑，是怀柔区地标性建筑，总建筑面积74 631 m2，建筑高度99.75 m，地上22层，地下2层。工程质量目标为“北京市结构长城杯金杯”“北京市建筑长城杯金杯”，争创“中国建筑工程鲁班奖”。

本工程的配电箱和配电柜与电缆连接的数量多，其中正式用电和临时用电所用的配电箱和配电柜分别是497台和79台，需切割电缆长度约为1 787 m。

2 施工难点

怀柔龙山国际大酒店工程需要剥皮的电缆数量较多，在实际施工过程中，采用电工刀切割电缆皮伤到手、脚的可能性较大，安全性较低；切割电缆皮不顺直，容易造成多次切割，使切割效率降低；切割电缆皮的切割深度控制难度大，容易伤到电缆内部的铜芯导体，造成材料浪费。

3 工具的设计及制作

电缆剥皮工具由五部分组成，分别是T字形扶手、刀片控制器、V形滚轮、固定铁架及刀片（图1）。

图1 电缆剥皮工具立体示意

T字形扶手由半径为20 mm、长度为90 mm、壁厚为2 mm的镀锌钢管和长度为40 mm、直径为6 mm的钢筋组成，用于控制切割时的方向，使其切割路线保持直线；刀片控制器是为控制刀片切割电缆皮的深度，防止破坏电缆内部的导体；V形滚轮的2个外圆柱铁件直径为35 mm，厚度为4 mm；内圆柱铁件直径为23 mm，厚度为2 mm，能够使整个工具前后滑动和固定电缆；固定铁架中的上部铁板尺寸长度为110 mm，宽度为45 mm，下部固定V形滚轮的铁件尺寸上部长度为35 mm，高度为35 mm，底部半圆半径为6 mm，用以固定V形滚轮。整个工具的质量约为440 g，在使用和移动中较为轻便。

刀片控制器由四部分组成，分别是刀片、可调节螺杆、固定刀片的铁片、内部附有螺纹圆孔的圆柱体铁件。逆时针旋转可调节螺杆，可松动刀片，调整刀片的伸出长度；顺时针旋转可调节螺杆，可紧固刀片，从而准确控制切割深度（图2）。

图2 刀片控制器示意

将整个刀片控制器与固定铁架焊接牢固，采用螺栓将固定铁架与V形滚轮连接，T字形扶手采用绝缘橡胶外皮包裹，如图3所示。

图3 电缆剥皮工具制作成形

4 关键节点及注意事项

1）固定铁架：用于固定滚轮、扶手和刀片控制器，增强了装置的稳定性，保持整个工具的完整性。同时把刀片、2个V形滚轮等完美覆盖，缩小了整个工具的尺寸，使整个工具更为轻便，整个装置质量约440 g。

2）V形滑动滚轮：滑动滚轮呈V形，可以固定在电缆上，能够对准切割方向，使切割路线保持直线，提升了切割效率，同时滚轮可用于该工程所涉及的所有电缆型号（10～300 mm2）。图4为V形滑动滚轮的底部构造。

图4 新工具V形滑动滚轮底部构造示意

3）T字形扶手：扶手采用人性化设计，表面使用绝缘橡胶包裹，增强了使用时手掌的舒适度。T字造型前短后长，前端的长度正好满足大拇指和食指握紧，后端的长度正好满足中指、无名指、小拇指握紧。

4）可调切割深度：可调切割深度是利用刀片控制器进行控制切割（图5）。刀片控制器由刀片、调节螺杆、固定铁片组成，可用于固定刀片的位置，根据实际的电缆尺寸及绝缘层厚度控制刀片伸出的长短，从而实现不伤到电缆内部铜芯导体的完美切割。此工具的可调切割深度范围：电缆外皮尺寸在3～10 mm之间都可进行切割。

图5 刀片控制器

通过刀片与电缆外皮尺寸进行校对，可以调整刀片伸出的准确长度（图6）。

图6 刀片与电缆外皮尺寸进行校对示意

5 施工技术

施工步骤为：电缆敷设→确定电缆外皮切割长度→调整刀片切割深度→滑动切割→切割完毕→切割好的电缆接引端连接配电箱和配电柜。

1）电缆敷设：把电缆整理顺直，找好与配电箱、配电柜的切割位置，做好准备工作。

2）确定电缆外皮切割长度：电缆敷设及固定后，电缆外皮的切割长度是根据配电箱、配电柜与电缆内部铜芯导体连接的长度确定。

3）调整刀片切割深度：把电缆的一端与配电箱和配电柜连接，此时用新型电缆剥皮工具对电缆外皮进行切割，把新工具中刀片控制器的刀片与电缆外皮尺寸进行校对，此原理是利用刀片控制器可以通过旋转调节旋钮控制刀片的松紧，从而控制刀片伸出的准确长度，以此来调整刀片的切割深度。

4）滑动切割：利用V形滚轮可使整个工具在电缆上进行滑动切割，V形滚轮可以固定施工现场使用的全部型号的电缆，满足施工的实际使用要求。在切割过程中，V形滚轮的滑动性较好，且切割方向易受控制，减少了操作时间，提高了切割效率。此外由于有固定铁架的保护，不会造成刀片伤手、脚的可能性，安全性也大幅提高。

6 新工具与传统工具对比的优缺点

传统工具通常采用电工刀的方式对电缆外皮进行切割。在切割时，切割方向不易受控制，切割线路一般呈弧形，容易造成刀片伤到手、脚的可能性，安全性较低。另外，采用电功刀切割时，切割深度控制不精准，电工刀的刀片切割深度仅仅是凭借操作人员的经验，操作误差较大，容易造成电缆内部铜芯导体被破坏，增加施工成本。

新工具在切割电缆皮时，切割方向易受控制，切割线路多呈直线，不易造成刀片伤到手、脚事件，安全性明显提高；在切割深度控制方面，刀片控制器控制刀片的伸出长度，可根据电缆外皮厚度来调整刀片的长度，操作简单，误差较小，不会破坏电缆内部铜芯导体。

通过上述分析，将新工具与传统工具进行对比，因新工具的T字形扶手在操作时更为舒适，新工具更适合电缆剥皮；V形滚轮在滚动时可以固定的电缆种类较多且滑动方向易受控制，切割效率更高。新工具具有刀片控制器，可控制刀片的切割深度，而传统工具没有相对应的刀片控制工具，也无法控制切割深度。因此采用新工具对电缆外皮进行切割，可使电缆损耗率明显降低。

图7、图8分别是传统工具和新工具对电缆外皮进行切割的切割方向效果图。

图7 电工刀切割效果示意

图8 新工具切割效果示意

7 应用效果

1）该工具全面应用于怀柔龙山国际大酒店项目机电工程中的电缆安装。使用时避免了刀片与手和脚的直接接触，在操作时有固定铁架的保护，使其安全性明显增强。

2）切割同等工作量的电缆外皮，该工具比传统工具电工刀的切割速度快2～3倍，切割效率明显加快，大幅减少施工时间。

3）采用该工具切割，刀片的力度和深度可调节，防止切割到电缆里面的导体，使其切割质量得到提高。该工具在切割时不会破坏电缆内部结构，降低了电缆浪费率，从而使成本降低。

4）统计现场不同尺寸的8种电缆进行抽样切割试验，通过试验可知电工刀切割电缆的平均损坏率约为10%，新工具切割电缆的平均损坏率为0.76%。

5）新工具经济效益明显。本工程需要切割的电缆皮长约1 787 m。

采用电工刀切割电缆皮的电缆平均损坏率按10%计算，电缆损坏：1 787×10%＝178.7 m，按市场价，每米电缆的平均价格为1 3 5 元，电缆浪费的成本为178.7×135≈24 125元。

采用新工具切割电缆皮的电缆平均损坏率按0.76%计算，电缆损坏：1 787×0.76%≈13.58 m，按市场价，每米电缆的平均价格为135元，电缆浪费的成本为13.58×135≈1 833元。本工程采用新工具切割电缆皮共计节约成本24 125－1 833＝22 292元，成本的降低和安全性提高，为后续施工打好基础。

6）该工具还可应用于外墙及屋面保温材料切割、防水卷材切割、辅助板材切割等，应用范围广泛，是非常轻便、实用的材料加工工具。