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从表中可以看出,使用同种工具提取时,随着电缆线非金属外护套的添加或线芯数量的增加,最短有效提取长度相应增加。以钳剪提取为例,铜合金线芯电缆线的最短有效提取长度(≥50cm)均大于铝合金线芯电缆(≥30cm)。针对不同的电缆线,利用钳剪方式提取的电缆最短有效长度在30~70cm之间,其中断线钳对该种电缆线的最佳提取长度为55cm、线缆剪的最佳提取长度为70cm;利用割削方式提取的电缆最短有效长度在5cm及以下,且钢锯和角磨机对该种电缆线的最佳提取长度均为5cm。
2.3电缆线提取工具种类的确定
从断线钳、线缆剪、钢锯、角磨机四种工具提取电缆线实验结果来看,这四种工具可以用于直径小于16mm、有高分子外护套、无抗拉原件电缆线的提取。对于直径超过16mm[4],或含抗拉元件、金属外护套的电缆线,由于其直径及机械性能超过断线钳[5]、某种线缆剪最大的剪切范围(因为线缆剪一般用于剪切无钢抗拉元件、金属外护套的电缆线),故不能使用断线钳、线缆剪等钳剪工具剪切提取现场遗留的此类电缆线断头。因此,割削提取方法是现场电缆线断头的最佳提取方法。
钢锯锯割提取现场电缆线断头的最短长度为5cm,角磨机切削提取现场电缆线断头的最短长度为3cm;另外,钢锯一般不带绝缘手柄,对现场勘验人员无法进行保护;钢锯锯割提取所需时间较长,特别是当现场遗留的电缆线断头数量较多时,严重影响现场勘验的效率。因此,从操作的简便性及提取的效率角度来看,角磨机特别是充电式角磨机为现场提取电缆线断头这种物证的最佳工具。
2.4不同提取工具作用机制讨论
断线钳剪切电缆时,上下刃口在同一平面内,二刃口为对口咬合,给电缆施加的力大小相等、方向相反[5]。断线钳发挥剪切作用是以持续变化的角度作用于客体,通过减小两刃之间的夹角来实现对客体的挤压,直至夹角变为零时发生断裂[6]。在断线钳剪切电缆线的一瞬间,电缆的受力方向如图7所示。断线钳施加在电缆线上的一对钳力几乎与电缆轴线方向垂直,挤压客体使得电缆线受力局部产生塑性变形,当刃口斜面作用在电缆线上,电缆线受到断线钳斜刃侧的推挤力,使得局部线芯发生挤压与弯曲变形。随着钳刃的持续剪切作用,在客体被钳断瞬间,刃侧与客体呈静态接触,此时,主要靠刃部两侧的推挤力将客体拉断,形成两个断头,从而达到提取的目的。由于电缆由多根线芯绞合而成,导体材料一般为铜或铝,延展性、塑性好,硬度大,且当电缆线直径较大时,电缆线通常被置于断线钳刃口上端,为了使客体发生断裂,往往需要施加更大的钳力,作用时间也会相应变长。此时,电缆线受到斜刃侧的推挤力也会相应增加,导致未钳断的线芯弯曲变形程度加大,从而造成提取最短长度的增加。
棘轮式线缆剪剪切电缆时,由于线缆剪上下刃口不在同一平面内,所以二刃口给电缆施加的作用力符合剪切力特点:二力大小相等、方向相反,施加于电缆线切面上力的作用线平行且相距很近但永远不重合[7]。简化后的力学模型,如图8所示。线缆剪施加在电缆线上的一对剪切力几乎与电缆轴线方向垂直,使得电缆线受力局部发生剪切变形,形成剪切断头的坡面;由于线缆剪刃部斜刃侧的作用,电缆线还会受到斜刃侧的推挤力,造成电缆线左右两部分沿着m-m面发生相对位移,局部线芯发生挤压与弯曲变形;在多次作用下,剪应力超过线芯的断裂强度,电缆线局部断裂,形成两个断头,从而达到提取的目的。
在棘轮式线缆剪剪切提取多线芯电缆时,在斜刃侧的作用下,未剪断的线芯发生弯曲变形,与相邻的已剪断线芯间会产生相对的微小位置变化,造成未剪断的线芯沿电缆线的轴向发生微小的位移。另外,棘轮式线缆剪在每次作用后,钳具的刃部与电缆线局部呈相对静止的状态,从而使得未剪断的线芯发生轴向位移增加,造成提取最短长度的增加。而断线钳剪切时,一是作用力两侧的断头基本不会发生相对位移,二是电缆线在力的作用下瞬间发生剪断,从而造成断线钳剪切提取同种电缆线的长度小于棘轮式线缆剪提取的最短长度。但棘轮式线缆剪相比于断线钳更为轻巧,携带方便,且能剪切更粗大的线材[8],因此在现场实物提取电缆线中应用更为普遍。