小型電線接線器設(shè)計(jì)

吳廣 周丹

摘 要：在機(jī)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(dòng)接線，絕緣膠帶絕緣。在過(guò)程中都會(huì)有油脂、灰塵等污染，使接線，絕緣情況不佳無(wú)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(xì)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(dòng)接線

中圖分類號(hào)：TM572 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：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(guò)程出現(xiàn)的一些問(wèn)題，以及機(jī)電設(shè)備等維修時(shí)容易出現(xiàn)的問(wèn)題啟發(fā)。我想設(shè)計(jì)一款小型的能夠自動(dòng)接線并完成絕緣的接線器，針對(duì)家用、小作坊、小工廠的電線接線器。其工作原理由開(kāi)口的空心軸由手動(dòng)棘輪機(jī)構(gòu)或者由電機(jī)渦輪蝸桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電線接線，并纏繞絕緣膠帶，一步完成。其按動(dòng)把手（開(kāi)關(guān)）次數(shù)即控制絕緣膠帶纏繞的多少適應(yīng)不同長(zhǎng)度的電線接頭，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)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(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度[1]。電源線的結(jié)構(gòu)主要是護(hù)套、導(dǎo)體，護(hù)套起著保護(hù)電線的作用，內(nèi)護(hù)套主要功能是絕緣，保證電源線的通電安全，絕緣護(hù)套的材料要柔軟。常見(jiàn)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(duì)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(duì)接線質(zhì)量也有一定的規(guī)定。針對(duì)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(gè)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(guò)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(gòu)買(mǎi)，便宜。纏繞為開(kāi)式纏繞，適合各種場(chǎng)合廣泛采用。絕緣膠帶纏繞分為自纏、互纏等等。在自纏時(shí)先將接頭處擦干，先搭接前一部分，將絕緣膠帶拉長(zhǎng)拉緊交錯(cuò)纏繞。接頭應(yīng)纏牢，光滑無(wú)毛刺。

3 小型電源線接線器設(shè)計(jì)

3.1 電線絞接

剝線切口過(guò)大難以剝離絕緣層，切口過(guò)小會(huì)切斷芯線 [6]，故剝線口設(shè)計(jì)于上方成v型。電線絞接采用開(kāi)口軸，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。開(kāi)口軸置于接線器最前端，成梭型的機(jī)身能夠伸入狹小空間工作。開(kāi)口軸上面焊接有傳動(dòng)齒輪，開(kāi)口在傳動(dòng)齒輪的分度圓處切開(kāi)則不會(huì)阻礙接線器的傳動(dòng)，傳動(dòng)齒輪則由手動(dòng)握把與棘輪棘齒通過(guò)一系列齒輪驅(qū)動(dòng)。軸開(kāi)口的目的是為了在相對(duì)的電線絞接后電源線能夠取出。而握動(dòng)一次把手傳動(dòng)比是恒定的故開(kāi)口軸的開(kāi)口始終能夠在固定位置，保證在相并的電源線絞接時(shí)能夠取出。對(duì)于相并的電線絞接則與開(kāi)口軸開(kāi)口無(wú)關(guān)，電線絞接過(guò)程會(huì)產(chǎn)生扭矩。在接線器的機(jī)身上裝有一由偏心輪驅(qū)動(dòng)的快速夾緊鉗，方便夾緊電線實(shí)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(guò)程中絕緣膠帶卷脫出。

絕緣膠帶引導(dǎo)是由定柱和滾柱實(shí)現(xiàn)的，定柱為焊接在機(jī)身上的鋼柱，限制無(wú)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(dòng)，主要針對(duì)絕緣膠粘性面的下最大行程，滾動(dòng)的作用是防止相對(duì)的滑移。

絕緣膠帶纏繞是以帶棘齒的行星套筒在與開(kāi)口軸相連的轉(zhuǎn)板的行星軸上轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。轉(zhuǎn)板同開(kāi)口軸為焊接一體，可隨開(kāi)口軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。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(shí)現(xiàn)單方向自轉(zhuǎn)。當(dāng)纏繞絕緣膠帶時(shí)，按動(dòng)把手。絕緣膠帶經(jīng)過(guò)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(dòng)過(guò)程有相對(duì)角度差，則絕緣膠帶預(yù)先纏繞在行星套筒上。纏繞絕緣時(shí)將行星套筒上的絕緣膠帶引一部分先纏繞在接頭上。按動(dòng)把手，轉(zhuǎn)板轉(zhuǎn)動(dòng)，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(dāng)接頭周長(zhǎng)小于行星套筒有絕緣膠帶時(shí)的周長(zhǎng)，則纏繞時(shí)膠帶會(huì)發(fā)生重疊，隨著進(jìn)一步纏繞行星套筒會(huì)自身轉(zhuǎn)動(dòng)保證纏繞緊密。當(dāng)接頭周長(zhǎng)大于等于行星套筒有絕緣膠帶時(shí)的周長(zhǎng)，行星套筒直接自身轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)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(jì)與改進(jìn)

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(jī)關(guān)系[8]。握把在設(shè)計(jì)時(shí)，除需執(zhí)握舒適外，還應(yīng)特別注意著力部位要在大小魚(yú)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(jiàn)圖2。手動(dòng)電線接線器是由棘輪加杠桿組成，由于手槍握把設(shè)計(jì)人體舒適性大大提高，但是在狹小較深空間中使用時(shí)，采用直握把可以提高空間利用率，見(jiàn)圖3。手動(dòng)接線器可改進(jìn)為電動(dòng)接線器，電動(dòng)接線器由握把內(nèi)部安裝的帶減速器的電機(jī)提供動(dòng)力，控制由扳機(jī)位置的按鈕代替。

4 結(jié)束語(yǔ)

該接線器半自動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)剝線，絞接，絕緣功能。電線的剝皮需手工完成，針對(duì)不同的電線剝皮效果不理想。在針對(duì)多樣性電線的使用上存在明顯不足。原來(lái)設(shè)計(jì)方案是在軸的內(nèi)部套入不同型號(hào)的開(kāi)口軸來(lái)實(shí)現(xiàn)，但鎖定機(jī)構(gòu)發(fā)復(fù)雜，針對(duì)性高。故設(shè)計(jì)時(shí)采用比較常用的2.5平多股軟心銅線尺寸為依據(jù)，對(duì)于以下細(xì)線須更換開(kāi)口軸。對(duì)于絕緣膠帶纏繞是比較頭痛的問(wèn)題，設(shè)計(jì)之初是希望絕緣膠帶能夠直接通過(guò)某些機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)纏繞。在后續(xù)設(shè)計(jì)中沒(méi)有能設(shè)計(jì)出其機(jī)構(gòu)，采用稍復(fù)雜的過(guò)渡行星軸實(shí)現(xiàn)纏繞，雖能實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能，始終不是很完美。通過(guò)這個(gè)文章希望能夠后續(xù)的人關(guān)注電線接線問(wèn)題，設(shè)計(jì)出小型電源線全自動(dòng)接線機(jī)。這樣對(duì)于接線工作一定能夠提高效率并降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

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