电缆绝缘层试样环切制样装置及方法与流程

1.本发明属于电力试样制备技术领域，具体涉及电缆绝缘层试样环切制样装置及方法。


背景技术：

2.当高压电缆投入运行后，在运行环境的多重作用下，绝缘材料会发生一定的老化现象，最终绝缘失效导致电缆击穿现象的发生，而绝缘层的老化是由外向内逐步发生的。为研究这一现象，在对实际环境老化电缆或是实验室加速老化的电缆试样进行研究时，均需对电缆绝缘层材料进行环切，研究一定厚度和长度的样片。
3.在目前的电缆绝缘层试样切割研究中，往往采用传统的试样切割方式，即通过平行于电缆轴线的方向利用车床进行半自动化切割。这种切割方式速度较慢，且需要较高的人力投入，并且无法得到一个连续的绝缘层整体切片。同时，由于样片制样方向不垂直于电缆半径方向，所以同一样片的相邻位置的老化程度会有很大的差异，影响实验中对绝缘材料老化程度的判断。


技术实现要素：

4.本发明旨在提供电缆绝缘层试样环切制样装置及方法，以实现自动对电缆绝缘层沿周长方向等厚度剥削，并得到整个绝缘层的一条整体试样，用于电缆绝缘层材料老化分析实验。
5.为达到上述目的，本发明所述电缆绝缘层试样环切制样装置，包括底座，底座上安装有驱动装置、刀架固定座和第一支架和第二支架；刀架固定座上安装有刀架，刀架上安装有轴向切刀；第一支架上安装有第一电缆固定座，第二支架上安装有第二电缆固定座；第一电缆固定座和第二电缆固定座由第一驱动装置驱动其转动；第一电缆固定座和第二电缆固定座上均安装有用于夹紧电缆的夹持杆。
6.进一步的，第一驱动装置为双输出电机，其动力输出轴第一端通过花键轴与第一传动装置下部连接，第一传动装置上部安装有第一电缆固定座；第一电机的动力输出轴通过齿轮组与第一传动轴连接，第一传动轴第一端为花键轴，花键轴上安装有第一传动装置，第二端与第二传动装置下部连接，第二传动装置上部安装有第二电缆固定座；第一传动装置包括第一带传动装置，第一带传动装置的主动轮安装在花键轴上，从动轮通过第二传动轴与第一电缆固定座连接，第二传动轴通过轴承安装在第一支架上部；第二传动装置和第一传动装置结构和大小完全相同。
7.进一步的，刀架固定座与丝杆传动连接，丝杆一端安装有用于驱动其转动的第二驱动装置。
8.进一步的，丝杆为正反丝杆，丝杆的一侧为左旋螺纹，另一侧为右旋螺纹；刀架固定座与左旋螺纹螺纹传动连接；右旋螺纹螺纹与滚筒安装座传动连接；滚筒安装座顶部设置有滚筒。
9.进一步的，丝杆两侧设置有导轨，刀架固定座和滚筒安装座均与导轨滑动连接。
10.进一步的，丝杆另一端安装有用于驱动其转动的摇杆。
11.进一步的，第一支架与滑动轨道滑动连接。
12.进一步的，底座上部安装有灯。
13.基于上述的电缆绝缘层试样环切制样装置的制样方法，其特征在于，包括以下步骤：
14.步骤1、将电缆样品的两端分别用第一电缆固定座和第二电缆固定座夹紧；
15.步骤2、调节轴向切刀的刃口，使其与电缆绝缘层试样的轴线平行；
16.步骤3、驱动第一电缆固定座和第二电缆固定座转动，使其带动电缆样品转动；同时，驱动轴向切刀向电缆样品平移移动，当轴向切刀接触到电缆样品的绝缘层后开始对电缆绝缘层进行环切，在切割得到所需长度的绝缘层试样时，停止轴向切刀进刀，使第一电缆固定座停止转动，驱动轴向切刀复位。
17.进一步的，调节轴向切刀平移的速度以及电缆固定座转动的角速度，得到不同厚度和长度的电缆绝缘层试样。
18.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
19.本发明所述的装置，用于对电缆绝缘层自动进行剥切制样，利用刀架固定底座带动刀片逐渐接近被固定的电缆试样表面，随着电缆试样的旋转以及固定底座的匀速平移，将电缆绝缘层试样进行均匀厚度剥削，且剥削厚度与剥削速度均可控制。由此可得到厚度均匀的电缆绝缘层样片，为研究电缆绝缘层材料的老化提供了良好的实验基础。
20.进一步的，制样全程可由设备自主进行绝缘层剥切，完成样品制备，实现了电缆绝缘层剥切的自动化，提高制样效率。
21.进一步的，丝杆为正反丝杆，正反丝杆两侧安装有刀架固定和滚筒安装座传动连接；所述滚筒安装座上设置有滚筒，可以将切削出的绝缘层试样缠绕在滚筒上。
22.进一步的，丝杆两侧设置有导轨，所述刀架固定座和滚筒安装座与导轨滑动连接，保证切刀的前进方向。
23.进一步的，在可以使用电机驱动设备进行剥削的同时，还配置了摇杆装置，可以手动对刀架位置进行调整，节约了智能调节设备产生的成本。
24.进一步的，第一支架与滑动轨道滑动连接，可对第一支架的移动方向进行限位。
25.进一步的，底座上部安装有灯，在制样过程中进行照明，便于工作人员观察制样进度。
26.进一步的，本发明所述的装置，在开始使用后操作人员需要接触到的仅有控制箱外壳和摇杆，在保护设备各核心元器件的同时，在制样时避免人员直接接触刀具或接触到运行中的电机，降低人身安全隐患。
附图说明
27.图1为本发明提供的电缆绝缘层自动切割装置三维图；
28.图2为本发明提供的电缆绝缘层自动剥切装置主视图；
29.图3为本发明提供的电缆绝缘层自动剥切装置俯视图；
30.图4为本发明提供的电缆绝缘层自动剥切装置侧视图。
31.附图中：1、底座，2、滑动轨道，3、控制箱，4、刀架固定座，5、第一电缆固定座，6、第二电缆固定座，7、轴向切刀，8、刀架，9、地脚，10、第一支架，11、摇杆，12、丝杆，13、第一夹持杆，14、第二夹持杆，15-滚筒，16-第二支架，17-灯，18-第一电机，19-第二电机，20-滚筒安装座，21-花键轴，22-第一带传动装置，23-齿轮组，24-第一传动轴，25-第二带传动装置，26-导轨座，27-锁紧装置。
具体实施方式
32.为了使本发明的目的和技术方案更加清晰和便于理解。以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步的详细说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并非用于限定本发明。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
34.实施例1
35.参照图1至图4，一种电缆绝缘层试样自动环切制样装置，用于对电缆绝缘层进行环切制样，包括底座1，滑动轨道2，控制箱3，刀架固定座4，第一电缆固定座5，第二电缆固定座6，轴向切刀7，刀架8，地脚9，第一支架10，摇杆11，丝杆12，第一夹持杆13和第二夹持杆14。
36.滑动轨道2，控制箱3，刀架固定座4，第一电缆固定座5，第二电缆固定座6，轴向切刀7，刀架8，地脚9，第一支架10，摇杆11，丝杆12，第一夹持杆13和第二夹持杆14均安装在底座1上，底座1的底部安装有地脚9。
37.底座1包括安装板和支腿，安装板上安装有控制箱3、滑动轨道2和导轨座26，滑动轨道2上滑动安装有第一支架10；第一支架10一侧安装有锁紧装置27，锁紧装置27包括正反丝杠，正螺纹部分和反螺纹部分各安装有一个加紧块，两个加紧块分别位于一根滑动轨道2的两侧，正反丝杠一端安装有摇杆。需要调节第一支架10的位置时，逆时针转动摇杆，正反丝杠带动加紧块相互远离，使两个加紧块松开滑动轨道2，使第一支架10能在滑动轨道2上滑动。当进行制样时，顺时针转动摇杆时，正反丝杠带动加紧块相向运动，使两个加紧块加紧滑动轨道2，使第一支架10和滑动轨道2锁紧。导轨座26两侧为导轨，两条导轨之间设置有丝杆12，丝杆12上安装有刀架固定座4和滚筒安装座20。刀架固定座4和滚筒安装座20均与导轨滑动连接。丝杆12为正反丝杆，丝杆12的一侧为左旋螺纹，另一侧为右旋螺纹；刀架固
定座4与左旋螺纹螺纹传动连接；滚筒安装座20与右旋螺纹螺纹传动连接。当丝杆12转动时，刀架固定座4和安装座20做相向运动或者背离运动。刀架固定座4和滚筒安装座20的运动方向和滑动轨道2的延伸方向垂直。刀架固定座4上固定有刀架8，刀架8上部安装有轴向切刀7，轴向切刀7刀刃方向斜向45
°
向上。刀架8上设置有刀槽用于固定轴向切刀7，并可通过固定螺丝进行拆卸；轴向切刀7用螺丝固定在刀槽内，且轴向切刀7的刃口方向与电缆固定轴的方向平行。
38.滚筒安装座20上安装有用于缠绕绝缘层试样的滚筒15。
39.丝杆12一端安装有摇杆11，另一端安装有第二电机19，摇杆11和第二电机19用于驱动丝杆12转动。
40.参照图4，安装板下方安装有第一电机18，第一电机18的动力输出轴上安装有第一齿轮，第一齿轮与第二齿轮啮合，第一齿轮和第二齿轮的齿数比为1:1，第一齿轮和第二齿轮组成齿轮组23，第二齿轮中心安装有第一传动轴24，第二齿轮用于带动第一传动轴24转动；
41.第一传动轴24第一端为花键轴21，花键轴21与第一传动装置下部连接，第一传动装置上部安装有第一电缆固定座5；第一传动装置可沿花键轴21水平移动。第一传动轴24的第二端与第二传动装置下部连接，第二传动装置上部安装有第二电缆固定座6；第一电缆固定座5和第二电缆固定座6均为三爪卡盘，第一电缆固定座5上安装有3个夹角120度的第一夹持杆13，3个第一夹持杆13的间距可以调节，从而夹持不同半径的电缆试样；第二电缆固定座6上安装有3个夹角120度的第二夹持杆14，3个第二夹持杆14的间距可以调节，从而夹持不同半径的电缆试样或夹紧或松开电缆。当第一电机18启动后，通过第一传动装置带动第一电缆固定座5转动；通过第二传动装置带动第二电缆固定座6转动。
42.第一传动装置包括第一支架10和第一带传动装置22，花键轴21与第一支架10下部通过轴承连接，第一带传动装置22的主动轮安装在花键轴21上，从动轮通过第二传动轴与第一电缆固定座5连接，第二传动轴通过轴承安装在第一支架10上部。
43.第二传动装置和第一传动装置结构和大小完全相同，第二传动装置包括第二支架16和第二带传动装置25，第二带传动装置25的主动轮与第一传动轴24连接，从动轮通过第三传动轴与第二电缆固定座6连接，第三传动轴通过轴承安装在第二支架16上部。
44.在进行制样时，由第一电缆固定座5和第二电缆固定座6对电缆进行夹持，第二电缆固定座6不可水平移动，仅可实现在轴承上的转动；第一电缆固定座5固定在第一支架10上，第一支架10可沿滑动轨道2方向移动，通过第一支架10带动第一电缆固定座5沿着滑动轨道2移动，从而实现两个电缆固定座之间距离的调节，调节好距离后，用锁紧装置锁紧第一支架10和滑动轨道2。
45.第一电机18可以控制第一电缆固定座5匀速旋转，转速分为3个档位；第二电机19用于为刀架固定座4提供动力，可以控制其匀速移动，移速分为3个档位。
46.其侧视图中轴向切刀7位置与电缆固定轴不重合，轴向切刀7只剥削超出电缆固定轴部分的电缆试样。
47.控制箱3上安装有用于照明的灯17。控制箱3外侧壁上设置有电源开关、急停开关和启动/停止开关，这些开关均与plc连接，用于控制第一电机和第二电机的运行状态。plc通过驱动器控制第一电机和第二电机，plc可以通过驱动器控制第一电缆固定座5转速档
位、刀架固定座4移速档位。
48.底座1为整个设备的基座，底座1由多个地脚9支撑，地脚9的高度可调，以便设备在运输后进行设备水平校准。
49.实施例2
50.一种电缆绝缘层试样自动环切制样方法，包括如下步骤：
51.固定底座以一定的速度向电缆轴线移动，刀片的刃口接触到电缆绝缘层试样表面并沿其周长方向进行剥削，得到试样切片，转轴转动速度和固定底座移动速度可以调节。
52.步骤1、调节第一电缆固定座5与第二电缆固定座6的距离，确保能放下电缆样品；
53.步骤2、将电缆样品的一端放置在三个第一电缆夹持杆13之间，并通过螺丝调节夹持杆13的间距，使电缆与之紧密贴合；
54.步骤3、通过摇杆或控制开关，调节第一电缆固定座5与第二电缆固定座6的距离，使其能够恰好夹持住电缆样品，并调节第二夹持杆14夹紧电缆样品；
55.步骤4、将轴向切刀7安装在刀架8上的刀槽内，轴向切刀7的刃口与电缆绝试样相切；通过调节螺丝的方式调节刀架8的高度，使轴向切刀7能够对电缆试样进行剥削；
56.步骤5、启动第一电机18，驱动第一电缆固定座5和第二电缆固定座6同步转动，带动电缆样品转动，此时第二电机驱动轴向切刀7向电缆样品移动，当轴向切刀7接触到电缆样品的绝缘层后开始对电缆绝缘层进行环切，并保持匀速进刀，切出连续的绝缘层试样，将绝缘层试样缠绕在滚筒15上，在切割得到所需厚度和长度的绝缘层试样时，停止轴向切刀7进刀，第一电缆固定座5停止转动，驱动轴向切刀7复位；
57.轴向切刀7的给进速度v2＝n1×
f，n1为第一电缆固定座5的转速；f为给进量，即切削厚度；
58.第一电机的转速v1＝n1÷
i，i为第一电机和第一电缆固定座5的传动比；
59.第二电机的转动时间为t＝d
÷
f，d为绝缘层厚度。
60.步骤6、调节轴向切刀7平行移动的速度以及第一电缆固定座5转动的角速度，并重复上述步骤，即可得到不同厚度和长度的电缆绝缘层试样。
61.以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。