基于TRIZ理论的切压式绝缘导线破皮器设计研究

基于TRIZ理论的切压式绝缘导线破皮器设计研究

田有福李清黄兆六

  云南电网有限责任公司曲靖供电局  655000

摘要：随着电力工业的快速发展，对于绝缘导线进行精确切割的需求也不断增加。在过去的几十年里，传统的手工破皮方法已无法满足生产的需求，因此需要引进更高效、更精确的切压式绝缘导线破皮器。TRIZ理论是一种系统性的创新方法，在解决技术问题上具有较高的应用价值。本文将应用TRIZ理论，设计一种基于切压原理的绝缘导线破皮器，并分析其应用前景和创新点。

关键词：TRIZ理论；切压式绝缘导线；破皮器设计

一、引言

切压式绝缘导线破皮器是一种用于切割绝缘导线的工具，常用于电力行业和电气工程中。在传统的破皮器中，常用的破皮方式是通过手动操作或使用刀具进行切割。然而，这种方式存在一些问题，例如操作不方便、效率低下、安全性差等。因此，设计一种基于TRIZ理论的切压式绝缘导线破皮器成为当前的研究热点。

二、目前存在的问题情况

目前的电动剥皮器常常使用感应器来控制剥皮厚度。然而，这种感应器容易受到光线的影响，导致剥皮厚度无法准确控制。当光线较强时，感应器会认为绝缘层已剥穿，从而导致实际绝缘层未被剥穿。当光线较弱时，感应器则会认为绝缘层未被剥穿，从而导致剥皮厚度过大。这种情况影响了切压式绝缘导线破皮器的准确性和稳定性[1]。

现有的切压式绝缘导线破皮器通常通过遥控信号来控制操作，以提高操作的便利性和效率。然而，在实际现场使用中，经常会出现遥控信号无法连接的情况，从而导致操作无法实施或需要重新连接信号，直接影响了作业效率。

目前的手动剥皮器需要人工根据导线的绝缘层厚度调整刀口的深度，这增加了操作的复杂性。尤其是新手在操作时容易调整不当，由于经验不足，很容易将刀口调整得太深，导致导线受损的风险增加，这种情况需要通过设计一种自动调节刀口深度的机械结构来解决。

手动剥皮器需要作业人员同时旋转和按压，才能螺旋式剥离绝缘导线的绝缘层。在操作过程中，产生的扭力约为5—8kg，这需要由作业人员施加较大力量，容易疲劳并增加操作风险。尤其是在剥皮老化线夹处时，断线的风险更大，这对作业人员的生命安全构成严重威胁。

目前市场上的剥皮工具在剥除导线绝缘层的时间上存在一定的耗时，正常引流线搭接需要剥皮的位置通常有6个，而使用现有的剥皮工具进行剥皮的时间约为3分钟。这使得剥皮的过程时间过长，影响了工作的效率。因此，需要通过优化工具的结构和材料来缩短剥皮时间。

三、能解决的主要问题

（一）通过材料优选及外观设计，制作出一款破皮性能好、时间短的切压式破皮器，解决了耗时长、质量不高的问题

在设计过程中，我们应用了TRIZ理论中的技术原理，通过对不同材料的分析比较以及外观设计的优化，选取了适合的材料和外观设计方案。首先，我们研究了不同材料的硬度、导电性等特性，并结合切压式破皮器的工作原理，选取了一种硬度适中、导电性好的材料作为刀片材料。其次，我们针对切压式破皮器的外观进行了优化设计，使其更加工艺美观，操作方便。经过设计和制作，我们成功地制作出了一款破皮性能好、时间短的切压式破皮器。在实验测试中，该破皮器能够轻松剥离绝缘导线的外皮，破皮效果明显，而且操作时间明显缩短，大大提高了工作效率。同时，制作过程中严格控制质量，确保刀片的锋利度和稳定性，从而提高了破皮的质量。

（二）专制主体部件采用绝缘化设计，满足带电作业要求

由于切压式破皮器常常用于带电作业环境下，对于专制主体部件的设计，我们注重了绝缘化设计的要求。通过TRIZ理论的应用，我们探索了多种绝缘化设计技术原理，并最终确定了一种适合切压式破皮器的绝缘化设计方案。在设计和制作过程中，我们采用了绝缘材料和绝缘层的设计，使切压式破皮器主体部件能够有效隔离电流，从而满足带电作业要求。我们选用了具备良好绝缘性能的材料，并对主体部件进行了绝缘涂层处理，确保切压式破皮器在带电环境下使用时不会发生电击等安全问题[2]。

（三）设计模具刀片，防止误伤导线

在使用切压式破皮器剥离绝缘层时，若不小心误伤绝缘导线，可能导致电线使用寿命减短甚至出现安全隐患。为了解决这一问题，本文引入TRIZ的冲突矩阵法，设计一种带有保护结构的模具刀片。该模具刀片的保护结构能够有效地防止误伤导线，并确保破皮过程的安全可靠性。同时，该保护结构的设计还考虑了模具刀片的使用寿命和易损性问题，采用可更换的设计，使得刀片能够长时间使用，并在损坏时能够及时更换，延长了切压式破皮器的使用寿命。

四、应用前景

切压式绝缘导线破皮器是一种新型的配电线路施工与维护工具，具有操作简便、安全高效等优点。该成果的研制，可运用到所有使用配电运维、配电带电班组中，在成果完成后，通过实际使用不断改进完善，做到实用、好用、功能全面。最终全面推广应用到生产班组中，具有很好的应用前景及推广价值。首先，切压式绝缘导线破皮器可以有效提高配电线路施工与维护的工作效率。在传统的配电线路施工与维护过程中，常常需要使用多种工具，操作复杂，耗时较长。而且压式绝缘导线破皮器集切割、剥离等功能于一身，操作简便，大幅缩短了施工与维护时间。其次，切压式绝缘导线破皮器具有很好的安全性能。在配电线路施工与维护过程中，由于操作不当，往往容易发生触电、短路等安全事故。切压式绝缘导线破皮器采用绝缘材料制作，有效防止了触电事故的发生，保障了施工人员的人身安全。再次，切压式绝缘导线破皮器设计灵活，可以根据不同场合和需求进行改进。通过运用TRIZ理论，可以快速找到问题的解决方案，实现切压式绝缘导线破皮器的优化设计。这使得切压式绝缘导线破皮器具有广泛的应用前景，可满足不同场合的施工与维护需求。

五、创新点

（一）创新了绝缘性剥皮方法，采用切压方式，只需在需要剥皮的导线位置通过夹、捏方式即可剥除绝缘层，极高地缩短了剥皮时间

传统地绝缘导线剥皮方法通常使用工具将绝缘层剥离，这种方式效率低下，需要较多的时间来完成剥皮作业。而基于TRIZ理论的设计中，我们引入了切压方式进行绝缘导线的剥皮。切压方式的创新在于只需要夹、捏导线位置即可剥除绝缘层，大幅缩短了剥皮时间，提高了作业效率。切压方式的优势在于它节省了传统剥皮工具的使用步骤，没有繁琐的切削过程，只需简单地夹、捏即可剥除绝缘层。这种创新地方法极大地提高了操作的便捷性，使绝缘导线剥皮更加方便快捷[3]。

（二）采用模具刀口设计，杜绝了剥皮过程中损伤导线，防止导线断股

传统剥皮工具通常使用直接切割绝缘层的刀片，这样容易损伤导线，导致导线断股。为此，我们设计了采用模具刀口的绝缘导线破皮器，在剥皮过程中可以更加准确、精细地剥除绝缘层，避免了对导线的损伤。模具刀口的设计使得剥皮过程更加安全，防止了导线损伤和断股的问题。通过精确控制刀口与绝缘层的接触面积和力度，可有效保护导线的完整性，延长导线的使用寿命。

六、总结

综上所述，基于TRIZ理论的切压式绝缘导线破皮器设计研究是当前的研究热点。该破皮器能够解决传统破皮器存在的操作不方便、效率低下、安全性差等问题。它具有广阔的应用前景，能够提高工作效率，提升操作人员的工作安全性，减轻工作强度。其创新点主要包括引入新的机构设计、优化切割方式和提高破皮速度。通过这些创新，基于TRIZ理论的切压式绝缘导线破皮器将成为电力行业和电气工程领域中的重要工具。

参考文献：

[1]王诗情.基于TRIZ理论的家用火灾呼吸器设计研究[J].工业设计， 2021.DOI：10.3969/j.issn.1672-7053.2021.10.035.

[2]马延强,肖军杰,郭顺生,等.基于TRIZ理论的模切压力试验平台设计与分析[J].包装工程，2022，43（13）：7.

[3]程思宇.基于TRIZ理论的高铁站台门设计方案研究[J].科技创业月刊，2023，36（6）：149-152.