小型電線接線器設(shè)計

吳廣 周丹

摘 要：在機械、電器設(shè)備中。電線接線質(zhì)量要求高。小作坊、家庭中常用手動接線，絕緣膠帶絕緣。在過程中都會有油脂、灰塵等污染，使接線，絕緣情況不佳無法保證接線質(zhì)量。該接線器集電線的剝皮、絞接、絕緣與一體。根據(jù)不同種類，粗細的電線。換用內(nèi)部零件即可。

關(guān)鍵詞：小型電線接線器；纏繞裝置；絕緣膠帶；自動接線

中圖分類號：TM572 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）19-0098-02

Abstract： In machinery and electrical equipment. The quality of wire connection is high. Small workshop， home in common use manual wiring， insulation tape insulation. In the process there will be grease， dust and other pollution， so that wiring， insulation is not good enough to ensure the quality of wiring. The connector integrates the peeling， splicing and insulation of the wire. According to different types of wires， internal parts are to be replaced.

Keywords： small wire connector； winding device； insulating tape； automatic wiring

1 概述

由生活中的一些接線過程出現(xiàn)的一些問題，以及機電設(shè)備等維修時容易出現(xiàn)的問題啟發(fā)。我想設(shè)計一款小型的能夠自動接線并完成絕緣的接線器，針對家用、小作坊、小工廠的電線接線器。其工作原理由開口的空心軸由手動棘輪機構(gòu)或者由電機渦輪蝸桿等傳動機構(gòu)實現(xiàn)電線接線，并纏繞絕緣膠帶，一步完成。其按動把手（開關(guān)）次數(shù)即控制絕緣膠帶纏繞的多少適應(yīng)不同長度的電線接頭，降低了工人的勞動強度，提高了生產(chǎn)效率。

2 相關(guān)調(diào)查

2.1 電線

導(dǎo)線線芯的要求為導(dǎo)電性能好，導(dǎo)線的絕緣層要求絕緣性能好，具有相當?shù)臋C械強度[1]。電源線的結(jié)構(gòu)主要是護套、導(dǎo)體，護套起著保護電線的作用，內(nèi)護套主要功能是絕緣，保證電源線的通電安全，絕緣護套的材料要柔軟。常見的導(dǎo)體有銅、鋁材質(zhì)和其他材質(zhì)金屬絲。最常用的是銅絲，導(dǎo)體又有一體式導(dǎo)體（硬線），主要可用于日常室外供電、引線、架設(shè)等。由多股銅絲絞合成導(dǎo)體是軟線，主要可用于日常家居室內(nèi)供電、照明、插座、穿線引線等。

2.2 常用接線方法

在電工技術(shù)中由于電源線搭接是否良好對導(dǎo)電性，電源線的安全性是十分巨大的，所以在電工技術(shù)中對接線質(zhì)量也有一定的規(guī)定。針對不同的導(dǎo)線也有不同的接法，常用的連接方法有絞合連接、緊壓連接、焊接等。家用普通單股導(dǎo)體的電源線普遍采用絞接，先將兩導(dǎo)線的芯線線頭作X形交叉，再將它們相互纏繞2～3圈后扳直兩線頭，然后將每個線頭在另一芯線上緊貼密繞5～6圈后剪去多余線頭即可。導(dǎo)線的連接必須牢固，并保證足夠的接觸面積，否則容易發(fā)生連接處過熱[2]。

2.3 絕緣方法

電源線接頭的絕緣是保證人生安全及電源線壽命的關(guān)節(jié)因素。在加工坊，家用使用的是絕緣膠帶絕緣。在工廠中為了保證絕緣質(zhì)量并兼顧效率采用的是熱縮管絕緣。絕緣膠帶是起絕緣作用的膠帶，絕緣膠帶的寬度常用的為20mm，使用較為方便[5]。由于絕緣膠帶方便購買，便宜。纏繞為開式纏繞，適合各種場合廣泛采用。絕緣膠帶纏繞分為自纏、互纏等等。在自纏時先將接頭處擦干，先搭接前一部分，將絕緣膠帶拉長拉緊交錯纏繞。接頭應(yīng)纏牢，光滑無毛刺。

3 小型電源線接線器設(shè)計

3.1 電線絞接

剝線切口過大難以剝離絕緣層，切口過小會切斷芯線 [6]，故剝線口設(shè)計于上方成v型。電線絞接采用開口軸，結(jié)構(gòu)見圖1。開口軸置于接線器最前端，成梭型的機身能夠伸入狹小空間工作。開口軸上面焊接有傳動齒輪，開口在傳動齒輪的分度圓處切開則不會阻礙接線器的傳動，傳動齒輪則由手動握把與棘輪棘齒通過一系列齒輪驅(qū)動。軸開口的目的是為了在相對的電線絞接后電源線能夠取出。而握動一次把手傳動比是恒定的故開口軸的開口始終能夠在固定位置，保證在相并的電源線絞接時能夠取出。對于相并的電線絞接則與開口軸開口無關(guān)，電線絞接過程會產(chǎn)生扭矩。在接線器的機身上裝有一由偏心輪驅(qū)動的快速夾緊鉗，方便夾緊電線實現(xiàn)絞接。

3.2 絕緣膠帶纏繞

絕緣膠帶卷安放在膠帶槽里，由一壓板壓住。壓板可以控制絕緣膠帶拉出的力度，保證纏繞有一定的力度。并且可以防止在拉出過程中絕緣膠帶卷脫出。

絕緣膠帶引導(dǎo)是由定柱和滾柱實現(xiàn)的，定柱為焊接在機身上的鋼柱，限制無粘性面的上最大行程。下引導(dǎo)滾柱是由一安裝在固定的鋼柱上的套筒組成。套筒能夠自由轉(zhuǎn)動，主要針對絕緣膠粘性面的下最大行程，滾動的作用是防止相對的滑移。

絕緣膠帶纏繞是以帶棘齒的行星套筒在與開口軸相連的轉(zhuǎn)板的行星軸上轉(zhuǎn)動實現(xiàn)的。轉(zhuǎn)板同開口軸為焊接一體，可隨開口軸一起轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)板軸與轉(zhuǎn)板為一體，帶棘齒的行星套筒可以在轉(zhuǎn)板軸上實現(xiàn)單方向自轉(zhuǎn)。當纏繞絕緣膠帶時，按動把手。絕緣膠帶經(jīng)過定柱與滾柱導(dǎo)向貼于行星套筒上，由于行星套筒只能單方向旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)致轉(zhuǎn)動過程有相對角度差，則絕緣膠帶預(yù)先纏繞在行星套筒上。纏繞絕緣時將行星套筒上的絕緣膠帶引一部分先纏繞在接頭上。按動把手，轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)動，同樣產(chǎn)生一定的角度差，絕緣膠帶逐漸纏繞在接頭上，完成絕緣。當接頭周長小于行星套筒有絕緣膠帶時的周長，則纏繞時膠帶會發(fā)生重疊，隨著進一步纏繞行星套筒會自身轉(zhuǎn)動保證纏繞緊密。當接頭周長大于等于行星套筒有絕緣膠帶時的周長，行星套筒直接自身轉(zhuǎn)動保證纏繞緊密。帶棘齒的行星套筒由彈簧壓緊在轉(zhuǎn)板上，通過調(diào)節(jié)彈簧力就能夠?qū)崿F(xiàn)纏繞緊密度。

3.3 整體設(shè)計與改進

構(gòu)思好結(jié)構(gòu)由PROE自頂向下建模[7]，最主要的是要考慮人機關(guān)系[8]。握把在設(shè)計時，除需執(zhí)握舒適外，還應(yīng)特別注意著力部位要在大小魚際肌處，以充分利用肌肉組織起減振作用，有利于使用者更加舒適減輕疲勞，方便受力[9]，握把見圖2。手動電線接線器是由棘輪加杠桿組成，由于手槍握把設(shè)計人體舒適性大大提高，但是在狹小較深空間中使用時，采用直握把可以提高空間利用率，見圖3。手動接線器可改進為電動接線器，電動接線器由握把內(nèi)部安裝的帶減速器的電機提供動力，控制由扳機位置的按鈕代替。

4 結(jié)束語

該接線器半自動方式實現(xiàn)剝線，絞接，絕緣功能。電線的剝皮需手工完成，針對不同的電線剝皮效果不理想。在針對多樣性電線的使用上存在明顯不足。原來設(shè)計方案是在軸的內(nèi)部套入不同型號的開口軸來實現(xiàn)，但鎖定機構(gòu)發(fā)復(fù)雜，針對性高。故設(shè)計時采用比較常用的2.5平多股軟心銅線尺寸為依據(jù)，對于以下細線須更換開口軸。對于絕緣膠帶纏繞是比較頭痛的問題，設(shè)計之初是希望絕緣膠帶能夠直接通過某些機構(gòu)實現(xiàn)纏繞。在后續(xù)設(shè)計中沒有能設(shè)計出其機構(gòu)，采用稍復(fù)雜的過渡行星軸實現(xiàn)纏繞，雖能實現(xiàn)預(yù)定功能，始終不是很完美。通過這個文章希望能夠后續(xù)的人關(guān)注電線接線問題，設(shè)計出小型電源線全自動接線機。這樣對于接線工作一定能夠提高效率并降低安全風險。

參考文獻：

[1]葉克.新編電工基礎(chǔ)實用技術(shù)[M].長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，2010，10.

[2]趙虎利.電工基礎(chǔ)技能實訓(xùn)指導(dǎo)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2010，7.

[3]李秉玉，祝福.初級維修電工實訓(xùn)指導(dǎo)[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)出版社，2008，2.

[4]朱毅，凌啟鑫.電工實訓(xùn)指異書[M]鄭州：黃河水利出版社，2013，2.

[5]裴東風，陳勇，劉行.Pro/ENGINEER野火版實戰(zhàn)技巧精粹[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[6]劉剛田.人機工程學(xué)[M].北京：北京大學(xué)出版社，2012，9.

[7]丁玉蘭.人機工程學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1989.