電力電纜外保護(hù)套自動剝離裝置的設(shè)計與應(yīng)用*

文/劉毅 林彥霆 蔣建輝 余榮斌

0 引言

電力電纜是在電力系統(tǒng)的主干線路中用以傳輸和分配大功率電能的電纜產(chǎn)品，主要由線芯（導(dǎo)體）、絕緣層、屏蔽層和外保護(hù)套等部分組成。在做電力電纜相關(guān)檢測任務(wù)時，需要將電力電纜外保護(hù)套進(jìn)行剝離，常規(guī)手段是通過人工進(jìn)行操作，需要耗費(fèi)大量的時間和勞動力，并且存在難以控制切割深淺、切削效果差的問題。

目前市面上的電力電纜剝皮裝置主要有手動式和電動手持式兩種類型。手動式電力電纜剝皮裝置主要包括手柄、電纜夾緊裝置和刀頭組件等，電纜夾緊裝置的導(dǎo)向滾輪沿圓周方向均布在電纜外壁上，刀頭組件與電纜夾緊裝置交錯分布，通過調(diào)節(jié)螺栓控制刀頭的切入角度和切入量；手柄一般為兩個，連接在電纜夾緊裝置的端部。工作時，先將電纜夾緊裝置固定好，夾緊電纜，然后通過螺母調(diào)節(jié)刀片的位置和深度，固定刀片，最后轉(zhuǎn)動刀柄，刀頭一邊旋轉(zhuǎn)一邊切入，電纜外皮被螺旋狀剝下。電動手持式剝皮裝置是在手動式電纜剝皮裝置的基礎(chǔ)上加裝了電動馬達(dá)，通過馬達(dá)帶動刀片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并通過手持移動實(shí)現(xiàn)電纜外皮螺旋狀剝下。手動式和電動手持式兩種類型的電力電纜剝皮裝置的使用都存在費(fèi)時費(fèi)工費(fèi)力的問題，而且電力電纜外保護(hù)套的剝離質(zhì)量差。

1 電力電纜外保護(hù)套自動剝離裝置設(shè)計

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本文設(shè)計了一種電力電纜外保護(hù)套自動剝離裝置，采用直線和旋轉(zhuǎn)復(fù)合運(yùn)動的方式實(shí)現(xiàn)電力電纜外保護(hù)套與芯線的自動分離。該裝置主要包括工作臺（標(biāo)號100）、壓線機(jī)構(gòu)（標(biāo)號200）、送料機(jī)構(gòu)（標(biāo)號300）、旋轉(zhuǎn)剝皮機(jī)構(gòu)（標(biāo)號400）以及電力電纜（標(biāo)號500）組成，裝置的進(jìn)料端和出料端分別如圖1和圖2所示。

圖1 電力電纜外保護(hù)套自動剝離裝置進(jìn)料端

圖2 電力電纜外保護(hù)套自動剝離裝置出料端

1.1 工作臺

工作臺100包括支撐框架110和固定板120，支撐框架110包括第一板111、第二板112、第三板113和第四板114，第一板111、第二板112、第三板113和第四板114分別連接并形成送料空間130，固定板120位于送料空間130的出口一側(cè)。

工作臺100下方設(shè)計了4個重載萬向輪115以快速進(jìn)行位置的改變，并且萬向輪115具有自鎖功能。

工作臺的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 電力電纜外保護(hù)套自動剝離裝置工作臺

1.2 壓線機(jī)構(gòu)

壓線機(jī)構(gòu)200如圖4所示，位于送料空間130內(nèi)，包括兩組壓線輥軸210和用于調(diào)整壓線輥軸之間間距的絲桿導(dǎo)向組件220。壓線輥軸210為不銹鋼輥軸，以提供更好的壓著力，將電力電纜的芯線壓平。送料空間130的入口和出口處均設(shè)有壓線輥軸210，以在電力電纜500的長度方向上進(jìn)行限位導(dǎo)向，形成具有較長長度的直線供料區(qū)間，保證電力電纜的直線度，便于提高后續(xù)外保護(hù)套剝離的質(zhì)量。

圖4 電力電纜外保護(hù)套自動剝離裝置壓線機(jī)構(gòu)

兩組壓線輥軸210通過絲桿導(dǎo)向組件220滑動設(shè)置在第一板111和第二板112之間，絲桿導(dǎo)向組件220包括兩個導(dǎo)向桿222、兩個絲桿221和同步帶組223；導(dǎo)向桿222和絲桿221兩兩一組分別位于電力電纜500的兩側(cè)，兩組壓線輥軸210分別與兩個絲桿221之間螺紋連接，與兩個導(dǎo)向桿222之間滑動連接。其中，絲桿221為具有正反牙的絲桿，包括第一段和第二段，第一段和第二段之間長度相等，牙型相反，以使得轉(zhuǎn)動絲桿221時能夠驅(qū)動兩組壓線輥軸210對向或者背向運(yùn)動。同步帶組223用于將兩個絲桿221連接起來以進(jìn)行同步運(yùn)動，在其中一個絲桿221上設(shè)有手輪224，以通過轉(zhuǎn)動手輪224進(jìn)行絲桿221的正向或者反向轉(zhuǎn)動。

1.3 送料機(jī)構(gòu)

送料機(jī)構(gòu)300位于兩組壓線輥軸210之間，包括兩組送料輥軸310、用于調(diào)整送料輥軸之間間距的絲桿導(dǎo)向組件320和兩個滑動支撐板330。兩組送料輥軸310分別通過兩個滑動支撐板330安裝在第三板113和第四板114之間，如圖5所示。

圖5 電力電纜外保護(hù)套自動剝離裝置送料機(jī)構(gòu)

送料輥軸310上設(shè)有驅(qū)動機(jī)構(gòu)340，為鏈輪式驅(qū)動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動送料輥軸310的轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)電力電纜500向前直線進(jìn)料。送料輥軸310為包膠輥軸，在提供向前輸送作用力的同時更好地保護(hù)電纜。絲桿導(dǎo)向組件320與絲桿導(dǎo)向組件220結(jié)構(gòu)和功能相同，用于調(diào)整送料輥軸之間間距，這里不再贅述。在電力電纜左右上下四個方向的送料輥軸310和壓線輥軸210，將所形成的送料空間130限位為內(nèi)接圓與電力電纜直徑相同的矩形送料空間，實(shí)現(xiàn)在對電力電纜壓線以保證電力電纜的中心線和旋轉(zhuǎn)架的中心線重合的同時，進(jìn)行直線向前送料。

1.4 旋轉(zhuǎn)剝皮機(jī)構(gòu)

旋轉(zhuǎn)剝皮機(jī)構(gòu)400如圖6所示，位于固定板120上，包括旋轉(zhuǎn)架410、齒輪盤420、驅(qū)動齒輪430、旋轉(zhuǎn)電機(jī)440、兩個定心壓板450、調(diào)整兩個定心壓板450位置的絲桿導(dǎo)向組件460、可鎖緊的刮刀470、滾軸480。旋轉(zhuǎn)架410通過齒輪盤420與固定板120之間轉(zhuǎn)動連接，旋轉(zhuǎn)電機(jī)440設(shè)置在支撐框架110上，驅(qū)動齒輪430位于旋轉(zhuǎn)電機(jī)440的驅(qū)動末端并與齒輪盤420相嚙合，通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)440控制驅(qū)動齒輪430進(jìn)行轉(zhuǎn)動，并通過齒輪盤420帶動旋轉(zhuǎn)架410進(jìn)行回轉(zhuǎn)運(yùn)動。齒輪盤420采用回轉(zhuǎn)軸承。

圖6 電力電纜外保護(hù)套自動剝離裝置旋轉(zhuǎn)剝皮機(jī)構(gòu)

兩個定心壓板450通過絲桿導(dǎo)向組件460滑動設(shè)置在旋轉(zhuǎn)架410上，絲桿導(dǎo)向組件460與絲桿導(dǎo)向組件220結(jié)構(gòu)和功能相同，用于調(diào)整兩個定心壓板之間間距，這里不再贅述。

滾軸480設(shè)置在兩個定心壓板450上，并且滾軸480的中心線與電力電纜500的中心線平行，4個滾軸480成組相對布置在電力電纜500的外周上，對電力電纜形成類似箍緊、抱緊的效果，便于剝離操作。

刮刀470可拆卸地設(shè)置在定心壓板450上，刮刀470上具有長槽，定心壓板450上設(shè)有連接用的孔，通過穿過長槽的鎖緊螺栓將刮刀470鎖緊在定心壓板450上，刮刀470鎖緊位置的不同可以改變刮刀470的剝離點(diǎn)，通過人工調(diào)整刮刀470至準(zhǔn)確剝離點(diǎn)，進(jìn)行后續(xù)自動旋轉(zhuǎn)剝皮。

2 電力電纜外保護(hù)套自動剝離裝置應(yīng)用

按照上述設(shè)計思路，本文制作加工了電力電纜外保護(hù)套自動剝離裝置，如圖7所示。經(jīng)過實(shí)際試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該裝置可進(jìn)行電力電纜的自動化剝皮，在降低勞動強(qiáng)度的同時具有較高的剝離質(zhì)量和效率。

圖7 自動剝離裝置送料機(jī)構(gòu)

3 結(jié)束語

采用直線進(jìn)給方式將電力電纜捋平齊并進(jìn)行直線送料，電力電纜的規(guī)整度高；在壓線輥軸和送料輥軸的聯(lián)合作用下進(jìn)行摩擦進(jìn)給，保證經(jīng)過壓線機(jī)構(gòu)和送料機(jī)構(gòu)所輸出的電力電纜具有較高的同心度，便于后續(xù)剝皮進(jìn)程；通過定心壓板將待剝皮的電力電纜進(jìn)行再次定心處理，保持電力電纜的中心位置在旋轉(zhuǎn)架（刮刀）回轉(zhuǎn)過程中不產(chǎn)生變化，提高剝皮的質(zhì)量和效率，減少對電力電纜芯線的損壞。設(shè)計的電力電纜外護(hù)套自動剝離裝置可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的自動化作業(yè)，降低勞動強(qiáng)度。