杆塔电缆头剥切高空施工技术

杆塔电缆头剥切高空施工技术

1电缆剥切施工方式比较目前，电能行业杆塔电能电缆头终端的脱轨和压裂的类型通常是施工者在平台上进行人工脱轨的可能性（图1显示了通常用于车辆的高架架安装的方法），或施工者在地面上剥削已破碎的电缆，并通过悬挂臂架的扶手将其压缩到杆塔的安装部位，并在半空中建造（图2显示了人工攀缘塔电缆施工的方法）。以上两种施工方式或多或少都存在着一定的不足,同时,也影响着电力行业关于电力电缆标准化作业进程的实施。其一,普通车载式高架平台仅仅给施工者提供了一个固定的平台,且平台自身没有足够的自由度去适应来自杆塔不同方位电缆的施工要求,同时手工剥切的电缆头不够规范,工作效率低。其二,施工者在脚扣的辅助下,通过人力将剥切好的电缆扛到杆塔上进行施工,或者爬在杆塔上直接对电缆剥切施工。其三,手工剥切的电力电缆头受产品质量、加工手段、加工者个人技能的高低、加工条件的好坏以及加工环境等诸多影响因素的制约。并同时存在工作效率低、劳动强度大,产品质量不稳定等弊端。因此,解决杆塔高空电缆头剥切技术,是提高电缆施工质量的重要途径,也是国家电网对电力行业施工标准化作业提出的要求。而车载式电缆头剥切施工高架综合平台装置成功解决了这一难题,它为电力行业输配电专业标准化施工提供了一个新的方案,同时也填补了行业的空白。2平台的收折装置首先,装置应为施工者提供一个有足够自由度的高架二人平台,以满足二人施工的足够空间;其次,平台上应配置有对电缆头进行剥切施工的专用装置,且装置能适应来自杆塔上不同方位电缆头的轴向与径向剥切要求。由于高架平台不仅仅只局限于电缆头的剥切作业,同时还兼具有其他的施工作业功能。因此,剥切装置还应具备收折功能,并隐藏于平台之中,为平台上的其他作业腾出足够的施工空间。该装置技术参数如下:(1)举高机构相对于特种车辆底盘在X—O—Y平面可进行360°旋转,用于粗调装置的施工方位;(2)综合高架平台相对于举高机构在X—O—Y平面可进行360°旋转,用于细调装置的施工方位;(3)剥切装置相对于高架平台在X—O—Y平面可进行360°旋转,剥切装置相对于X轴或Y轴可随电缆的空间位置实现0°~90°的摆动,即可实现处于空间一般位置状态下电缆头的装夹及剥切施工的自适应功能;(4)平台被伸举的有效高度:13m;(5)平台面积:1.5m×1.5m=2.25m2;(6)平台可被伸举到杆塔需要施工电缆的附近;(7)平台上设置有电缆头终端径、轴向剥切机构,可剥切电缆头的规格为Φ35~Φ95;(8)剥切装置通过平台上设置的遥控装置,自动完成对剥切装置的展开与收折,收折后的剥切装置隐藏于平台箱内,为平台的其他施工腾出足够的空间;(9)平台上可容纳2人同时施工。3由于车辆载载式电缆分割、高架架综合平台的结构和操作原则，3.1主要元件组成车载式电缆头剥切高架综合平台装置总图如图3所示。该装置以特种车辆中的混合臂式(即折叠臂与伸缩臂的组合形式)的成熟技术为依托,由翻转式人梯(件1)、弹簧拉紧扣件(件2)、支腿组件(件3)、特种车辆底盘组件(件4)、1#伸缩缸(件5)、主臂支撑组件(件6)、2#伸缩缸(件7)、辅助曲臂(件8)、主臂关节(件9)、主臂举高支架组件(件10)、主臂旋转底盘(件11)、主臂(件12)、3#伸缩缸(件13)、1#伸缩臂(件14)、2#伸缩臂(件15)、3#伸缩臂(件16)、4#伸缩臂(件17)、4#伸缩缸(件18)、折弯臂(件19)、5#伸缩缸(件20)、平台支撑架组件(件21)、综合平台组件(件22)、23.终端无线遥控显示器等部件组成。3.2扭转式人梯装置分为两个状态,如图3所示,一个为装置展开的工作状态,另一个为装置的收折状态。(1)由于特种汽车的轮胎支撑装置重心的平衡能力及承载能力有限,当装置由收折状态过渡到工作状态时,整个装置的重心会发生偏移,为了保证装置在工作状态时的稳定性,首先应伸出、放下四个支腿组件(件3)作为刚性支承将车体架空,为装置的正常运行作好准备。(2)翻转式人梯(件1)通过铰接和弹簧拉紧扣件(件2)的作用,使其固定在汽车底盘(件4)的尾部的中间凹槽内,当需要工作时,松开弹簧拉紧扣件,使其沿着铰接支点翻上、翻下,连接于地面与装置上的综合平台,供施工者上、下作业。其踏步的结构高度尺寸满足人体工程学(300mm/步)的要求。(3)主臂旋转底盘(件11)支撑着整个举高机构与综合平台组件(件22),它相对于特种车辆底盘组件(件4)可实现360°的旋转运动。当装置需要作业时,主臂(件12)通过主臂举高支架组件(件10)在1#伸缩缸(件5)、2#伸缩缸(件7)、辅助曲臂(件8)、主臂关节(件9)、3#伸缩缸(件13)、1#伸缩臂(件14)、2#伸缩臂(件15)、3#伸缩臂(件16)、4#伸缩臂(件17)、4#伸缩缸(件18)、折弯臂(件19)、5#伸缩缸(件20)、平台支撑架组件(件21)的共同作用下,将综合平台组件(件22)送达到杆塔电缆的施工部位。其中,4#伸缩缸(件18)和5#伸缩缸(件20)共同作用于平台(件22),使其在任何位置都始终保持在水平状态,便于施工。3.3综合平台描述3.3.1平台密封件件33/32的连接综合平台总成部件装配图如图4所示。在图4中,定齿轮(件22/3)通过六角螺栓(件22/1)、平面垫圈(件22/2)的连接,固定在折弯臂(件19)上;平台底盘(件22/5)通过内六角螺栓(件22/28)、轴承下压盖(件22/29)、圆锥滚子轴承(件22/30)、内六角螺栓(件22/31)、轴承上压盖(件22/32)的连接,轴向约束在定齿轮(件22/3)上;平台箱体组件(件22/6)由六角螺栓连接固定在平台底盘(件22/5)上;动齿轮(件22/13)由双向旋转缸(件22/14)提供动力,通过内六角螺栓(件22/15)、联轴套(件22/16)、内六角螺栓(件22/17)、轴承座(件22/18)、内六角螺栓(件22/19)、动齿轮压盖(件22/20)、平键(件22/21)、轴承压盖(件22/22)、内六角螺栓(件22/23)、圆锥滚子轴承(件2224)、动齿轮轴(件22/25)的连接,使其轴向约束在平台箱体组件(件22/6)的底部,并与定齿轮(件22/3)实现外啮合,即达到综合平台相对于平台支撑架组件(件21)360°旋转的目的。该部件中的定齿轮(件22/3)、圆锥滚子(22/4)、平台底盘(件225)三者实际构成了一个具有向心特性的大型平面推力轴承结构,无论施工者站在平台的哪个位置施工,均不影响平台工作的平稳性。3.3.2开环式轴承机构(1)剥切装置构成。剥切装置结构图如图5所示。剥切装置主要由.径向剥切机构(件22/9/1)、轴承快装机构(件22/9/2)、丝杆螺母机构(件22/9/3)、轴向剥切机构(件22/9/4)、手柄(件22/9/5)、电缆压紧机构(22/9/6)、V型工作台(件22/9/7V)、斜拉撑杆(件22/9/8)、铰链(件22/9/9)、.剥切机构底座(件22/9/10)、轴套(件22/9/11)、套用内丝圈(件22/9/12)、轴用外丝圈(件22/9/13)、圆锥滚子轴承(件22/9/14)等零部件构成。其中,径向剥切机构部件(件22/9/1)用于完成对电缆外绝缘层及铠装层的径向剥切;轴向剥切机构部件(件22/9/4)用于完成对电缆外绝缘层的轴向剥切;V型工作台(件22/9/7V)用于承载其它各部件的模块化插入(装配);电缆压紧机构(22/9/6)用于完成对电缆快速装夹压紧;轴承快装机构(件22/9/2)用于完成对轴承座的快速装配夹紧;丝杆螺母机构(件22/9/3)用于对轴向剥切机构提供动力。(2)剥切装置主要部件结构及工作原理。(1)径向剥切机构。径向剥切机构部件装配图如图6所示。以滚针轴承结构为载体的径向剥切机构,由挂耳(件22)固定在机架的圆柱销上。为了便于铠装电缆的取放及电缆的径向切割,将传统的闭环式轴承设计成开环式结构,使轴承的优势在该部件中得到了二次开发。在开环式轴承中,定盘(件5)上端部设置滚针限位板(件6),用以防止定盘(件5)与动盘(件8)即轴承的内、外环相对运动造成滚针移出润滑位置。由于剥切的铠装电缆是多规格的(Φ35~Φ95),所以,控制该机构旋转切割中心与电缆轴线的同轴度,是解决径向剥切精准性的关键。在该机构中,短轴(件19),通过半圆环(件20)对丝杆(件18)退刀槽的嵌入装配,使之固定在丝杆(件18)上端部。通过矩形环(件15)的扭矩,使旋合在定滑轨底座(件16)里的丝杆(件14)的旋转运动转化为插入定盘(件5)内短轴(件19)的上、下直线运动;通过螺纹标准件的联接,由定盘(件5)和动滑轨(件23)、定滑轨(件24)和定滑板(件26)构成的直线运动副,来消除由于短轴的插入而使与其有装配关系的定盘(件5)产生的旋转自由度,从而达到控制径向剥切机构旋转中心与电缆轴线同轴度的目的。由于铠装电缆刚性有限,在电缆圆周等分120°的方向上,设置了两个定位轮(件1),用于消除切刀在径向切割过程中对电缆产生的“绕度效应”。(2)切割刀具。切割刀具部件装配图如图7所示。对于铠装电缆的剥切作业,在不伤及芯线的前提下,实现较为精准的剥切操作是切割刀具设计的关键,所以选用螺旋测位仪的结构来控制进刀量。在图7中,通过调节嵌入刀体(件4)外表面长槽内的螺钉(件3),实现切割操作杆组件上圆形切刀(件1)相对于电缆径向尺寸的粗调,同时也限制了止刀体(件4)在定位套(件9)中的旋转自由度;由外螺纹刀柄(件5)和内螺纹刀体(件4)构成的螺纹副,通过嵌入刀柄(件5)轴颈的半圆环(件7)和沉头螺钉(件8)对刀杆(件2)的联接,实现由刀柄(件5)的旋转运动转换为刀杆(件2)直线运动,即对电缆径向尺寸切割的微调。其中,嵌入刀杆(件2)外表面长槽内的定位销(件10)用于限制刀杆(件2)相对于刀体(件4)的旋转自由度。(3)丝杆螺母机构部件。丝杆螺母机构部件装配图如图8所示。建立在螺纹副基础上的丝杆螺母机构,通过手柄(件9)扭矩的作用,使丝杆(件8)的旋转运动转化为嵌入式螺母(件6)和螺母套(件7)的直线运动。由线性凹导轨(件11)、钢珠(件12)、线性凸导轨(件13)、钢珠限位板(件14)以及内六角螺钉(件15)等构成的线性导轨组件套装在丝杆螺母机构上的轴向剥切机构提供线性导向,并约束因丝杆螺母机构的运动而对其产生的旋转自由度;对称安装在丝杆(件8)两端的圆锥滚子轴承(件16)用于抑制因丝杆(件8)的旋转运动而产生的轴向窜动。(4)轴向剥切机构部件。轴向剥切机构部件装配图如图9所示。对于电缆轴向剥切,只是完成对电缆外绝缘层的切割,轴向剥切的主要指标是满足剥切直线度的要求。因此,在结构上只需保证装置在轴向切割的过程中,水平调节杆(件4)有足够的刚度即可。在该部件的设计中,通过调节正交块弹簧(件2)上的螺母调节手柄(件1),使联接在水平调节杆(件4)上的切割刀具的几何中心与电缆轴线对齐;通过螺母调节手柄(件3),移动正交块弹簧(件2)在垂直调节杆(件5)上的几何高度,使联接在操作杆上的圆形滚动切刀的刃口与电缆绝缘层外表面接触,完成径向粗调;通过调节切割刀具的切割进刀量,实现对电缆外绝缘层切割过程中的细调;固定在螺母套上的垂直调节杆(件5)通过正交弹簧块(件2)的对水平调节杆(件4)的联接,在丝杆螺母机构和线性导轨的共同作用下,带动切割刀具下端的圆形刀片沿着电缆的轴线做直线切割运动。其中,轴向切割过程中对水平调节杆(件4)相对于正交块弹簧(件2)产生的力矩,由同时套在水平调节杆(件4)和垂直调节杆(件5)上的加强筋(件6)的附加刚度进行抑制。(5)轴承快装夹紧机构部件。轴承快装式夹紧机构部件装配图如图10所示。在图8中,锁紧螺杆(件1)、内六角螺钉(件2)、转轴(件6)、垫圈(件7)、螺母(件8)、铰链座(件9)、螺母手柄(件10)、轴套(件11)、径向挡块(件12)和止头螺钉(件13)共同组成快装式夹紧机构。其中,以块弹簧为载体的轴承弹簧夹(件4),利用其材料自身的弹性变形来装夹丝杆螺母机构中的轴承座,以限制丝杆螺母机构的径向窜动;而丝杆螺母机构的轴向窜动是由轴承弹簧夹(件4)结构中U形槽的凸缘(见图10P—P断面)边界来约束的,从而实现对丝杆螺母机构的快速装夹与定位。(6)压紧机构部件。压紧机构部件装配图如图11所示。在图11中,该机构运用三点受力平衡杆原理,压钳(件7)的两端承受向上的反作用力,穿在导向螺杆(件6)上的螺母手柄(件1)对压钳(件7)施加向下的压力,从而实现处于对电缆压紧工况下压钳(件7)的三力平衡。由于压钳的结构受高度尺寸的限制,为了满足对多规格电缆的压夹,在压钳(件7)的右端部开有T形槽(见图11Q—Q断面)和与之配套的多规格T型快装压头(件8)。通过调节支撑螺杆(件2)的几何高度及更换不同规格的T型压头(件8),实现对多规格电缆快速压夹的目的。(7)V型工作台部件。V型工作台部件装配图如图12所示。该部件为剥切装置的基础性部件,它的结构功能体现在以下2个方面:(1)承载性功能。由于剥切装置是按照七个模块进行设计的,除开自身部件(V型工作台部件)以外,上述的六个部件对其可实现模块化的快速装配。其中,圆柱销(件1)用于挂装径向剥切机构;卡槽(件2)用于轴承快装式夹紧机构的插入;轴承快装式夹紧机构顶部的长形凹槽用于轴向剥切机构的插入;轴承快装式夹紧机构中的轴承弹簧夹(件4)结构中U形槽用于丝杆螺母机构的插入。(2)剥切过程中的自适应功能。该部件的理想工作状态为图12中的(a)“工作台水平状态”,由于来自杆塔上的电缆,通常情况下处于一般位置状态,即空间电缆既不平行、也不垂直任何投影面。为了完成对电缆的剥切,只能由剥切装置去适应电缆的一般位置状态,即图12中的(b)“工作自适应状态”。为此,在该部件的设计中,对其设置了三个自由度:其一,由图5的“C局部放大”和图12中的“A放大”可知,剥切机构底座(件7)的下端部与6#伸缩缸的上端部的连接是通过一对圆锥滚子轴承等相关零件来实现的。因此,V型工作台在X—O—Y平面可实现360°的旋转运动。其二,U型槽(件3)的底部设置自适应有线性滑轨(件9),解除斜拉撑杆(件4)对U型槽(件3)的支撑约束。这时,