一种用于柜内电缆终端的伸缩式弯曲工具设计

刘 斌

(国网阜阳供电公司，安徽 阜阳 236000)

随着电网的快速发展以及城市建设需要，以前的架空线路由于占用地面空间且树障较多，一方面影响城市美观，另一方面由于树障引起的跳闸事件也较多，使城市中的架空线路逐渐被电力电缆取代。虽然电力电缆有许多优势，但是一旦发生故障却很难查找，故障查找过程复杂，查找时间久，成本也较高。为此，各部门、行业制定许多规程规范，对其电缆材料特性、加工工艺、结构构造、现场施工工艺、运行环境、维护措施等方面都有严格的规定，以减少故障发生。然而，每年还是有各种各样的电缆故障，特别是10 kV环网柜、高压分支箱电缆终端处。由于环网柜、高压分支箱体积小，占地面积小，在电网外线建设中被广泛应用。但是由于环网柜、高压分支箱的体积小，特别是在电缆室进行电缆终端制作过程中，当电缆线芯截面较粗时，很难对电缆终端各相进行弯曲，如果强行使用蛮力弯曲，会造成剥开后的电缆弯曲半径不合格，损伤线芯、主绝缘以及护套，严重影响电缆的安全运行，并且在作业过程中还费时费力，降低作业效率。[1-6]

为解决以上问题，本文研究设计了一种能在柜内狭窄空间简便、快捷对电缆各相终端进行弯曲的可伸缩式工具。通过将其应用到现场柜内狭窄空间作业，不仅可以快速弯曲各相电缆，还极大缩短了工作时间，提高了作业效率，同时提高了设备的安全可靠性。

1 结构设计

通过现场调研，在现场狭小空间制作10 kV电缆终端头时，存在为保证工艺质量，对其电缆终端各相弯曲费时费力的现象，在考虑现场作业条件与使用的便捷性后，特设计一种安全、可靠且能快速弯曲电缆终端的工具。其简化结构图如图1所示。其中：1为支撑杆；2为支撑臂；3为间距调节环；4为调节臂；5为调节臂上部圆环；6为调节臂下部开口圆弧；7为弯曲块；8为弯曲块侧板；9为弯曲块连接件；10为下伸缩臂；11为上伸缩臂；12为油缸；13为油缸下环；14为油缸上环；15为油管；16为液压泵；17为液压手柄。图2为油缸上环与下环连接部位结构图。

以上所设计的伸缩式弯曲工具及各部件均达到一定的机械强度、硬度、压力以及力矩要求，并且所用金属材料为不锈钢材料，防止长久使用后锈蚀而影响使用功能。另外，弯曲块的宽度与厚度及各结构连接处，是制造加工的难点之处，在弯曲电缆过程中，要保证不会变形、断裂。该工具的整体结构使用起来应灵活、不卡涩、可靠、连接牢固且携带方便。

2 伸缩式弯曲工具工作原理

由图1和图2可知，支撑杆1与支撑臂2相连为一整体，支撑杆1为圆形结构且中间部位比两端稍细。每个支撑臂2上有3个支撑杆间距调节环3，且支撑臂2上部为圆环形结构，与油缸下环13连接并可灵活转动。调节臂下部开口圆弧6结构可与支撑臂调节环3连接；调节臂上部圆环5与油缸上环14连接并可灵活转动。弯曲块7与下伸缩臂10通过弯曲块连接件9连接为一整体，下伸缩臂10比上伸缩臂11的直径稍小且可灵活在上伸缩臂11内部伸缩。上伸缩臂11外径比油缸12内径稍小，可灵活在油缸12内部伸缩。油缸12顶部有快速接头与油管15相连，油管15另一端与液压泵16相连。

当需要在狭小空间弯曲电缆各相时，首先将油缸12释压，使下伸缩臂10和上伸缩臂11收缩，从而带动弯曲块7上升，然后再将电缆卡入两支撑杆1与弯曲块7之间，此时再操作液压手柄17使液压泵16通过油管15给油缸12内的下伸缩臂10和上伸缩臂11压力，以使上、下伸缩臂向下伸开，从而带动弯曲块7向下移动。在弯曲块7的压力作用下，使得电缆按一定的弧度弯曲。由于弯曲块7有弯曲块侧板8，支撑杆1为圆形结构且中间部位比两端稍细，则在弯曲过程中，电缆不会随便移位，也不会受到损伤。此方法能快速、方便地在狭小空间对电缆各相进行弯曲。另外还可以利用间距调节环3调节两支撑杆1之间的距离，以适应不同截面线芯的弯曲半径与电缆线芯的弯曲程度。如要增大两支撑杆1间的距离，只需要将调节臂4下部开口圆弧6与支撑臂2下部的间距调节环3连接即可。如要缩小两支撑杆1间的距离，只需要将调节臂4下部开口圆弧6与支撑臂2上部的间距调节环3连接即可。由于支撑臂2下部为开口圆弧结构，因此，其可与间距调节环3可靠连接。支撑臂2与调节臂4的上部均为圆环网结构，因此，既可与油缸下环13与油缸上环14可靠连接，还可在垂直方面灵活转动。支撑臂2、调节臂4和油缸12成三角形结构，具有很强的稳定性，使电缆在被弯曲过程中不会晃动，安全、可靠。

使用该伸缩式弯曲工具，能快速、方便对电缆终端各相进行弯曲，不损伤电缆，提高作业效率，提升电缆接头制作工艺，保障设备安全可靠运行。

3 加工制造与特性分析

根据设计图纸进行了该工具的加工生产。加工过程中，主要关键部位为支撑杆、支撑臂、调节臂、连接圆环、弯曲块、油缸等的加工和液压泵的选择，以及整体结构的设计。通过不断加工改进与三维动态设计，最终完成了该弯曲工具的加工。然后对其应用到实验室，并对其机构灵活性、机械特性、可操作性和压力大小等特性进行了试验分析，如表1所示。

表1 钢铠剥切工具各特性试验分析

对加工完成的工具各部件进行了相关试验，以观察其实用效果。目前，该工具已通过阜阳供电公司的评审，并向国家专利局申请了实用新型和发明专利且获得受理。该工具不仅能进行10 kV电缆终端各相的快速弯曲，还可以用于其他类似场合的弯曲。

通过试验后，工作人员对其进行了现场使用，能方便快速对电缆各相进行弯曲，且灵活可靠。由于该工具压力来源于液压机构，日常使用中，要注意液压泵、油管和油缸等的维护保养。

4 结论

根据所设计的用于狭窄空间电缆终端的可伸缩式弯曲工具的理论分析及试验可知，其机械强度、压力特性和其他性能均满足设计与安全要求。一方面能够对10 kV电缆终端各相进行快速弯曲、省时省力，提高工作效率；另一方面所弯曲的电缆不伤及护套、线芯、主绝缘等结构，工艺质量大大提升，防止因该工艺不良而导致事故的发生，提升了设备运行安全性。