一種輕型手搖絞磨的研制及運用范文

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《廣西電力雜志》2016年第4期

摘要：

為了提高500kV輸電線路檢修工作效率，對現有多種手搖絞磨的構造及省力原理進行分析，研制出一種輕便、通用、操作簡便、安全可靠的輕型手搖絞磨，并提出了“上傳下放”的作業方法。現場應用效果表明，輕型手搖絞磨重量輕、便于攜帶、安裝靈活，應用輕型手搖絞磨和“上傳下放”作業方法能安全、高效地完成500kV直線塔“I”形絕緣子串的更換。

關鍵詞：

線路檢修；絕緣子串；手搖絞磨；作業方法

絞磨主要用于牽引或起吊重物，按動力類型可分為機動絞磨和手搖絞磨兩大類。因絕緣子及金具荷載較大，無論從結構還是從操作便捷性來說，現有的手搖絞磨均無法滿足超高壓輸電線路檢修作業的要求。因此，目前在500kV輸電線路整串絕緣子的更換作業中，主要使用具有良好操控性及穩定牽引力的機動絞磨將整串絕緣子起吊、下放。但機動絞磨體積、重量大，而絕緣子串更換作業現場多處于偏僻的崇山峻嶺，行車困難，機動絞磨的搬運工作極其困難，此外，機動絞磨工作中產生的噪音給塔上、下工作人員之間的溝通帶來干擾。隨著超高壓輸電線路運行年限逐年增長，以及受雷擊閃絡或爬距不足等環境因素影響，絕緣子出現自爆、劣值、閃絡等損傷情況日益增加[1]，500kV直線塔絕緣子串整串更換作業次數也逐年增加，針對機動絞磨存在的不足，有必要研制一種輕便、通用、操作簡便、安全可靠的手搖絞磨。

1輕型手搖絞磨的研制

1.1省力傳動機構

為了達到省力的效果，現有手搖絞磨的傳動機構采用齒輪傳動，主要采用的齒輪傳動方式及其優缺點分析見表1[2-3]。通過對現有多種手搖絞磨的省力傳動結構進行分析，本文研制的輕型手搖絞磨包括磨盤和固定支座兩大部分，傳動方式采用少齒差傳動，具有體積小、重量輕、效率高、運轉平穩及承載力大等特點。少齒差行星齒輪由1個外齒輪和1個內齒輪組成一對內嚙合齒輪副，采用漸開線齒形，內外齒輪齒數差為1～5個。輕型手搖絞磨內部結構設計如圖1所示，其主要包括行星齒輪、中心齒輪、系桿和偏心輸出機構。中心齒輪與磨盤的磨輥固定，磨輥通過2個軸承與中心軸固定后連接固定支座，系桿與行星齒輪相連并連接偏心輸出機構，行星齒輪與中心齒輪嚙合并相對中心齒輪偏心。傳動時行星齒輪不僅公轉而且自轉，偏心輸出機構作為兩平行軸之間旋轉運動的聯軸器，將行星齒輪的轉矩輸送出來。這種設計增大了傳動的力矩，達到省力提升重物的效果。外部結構設計包括端蓋、磨盤和固定支座，端蓋通過銷釘與磨盤固定，系桿與端蓋有棘輪裝置自鎖，絞磨只能正轉不能反轉。

1.2軸承與鍵

軸承是輕型手搖絞磨的主要零件之一，主要用于支承回轉零件及傳遞運動和動力。軸承的工作能力取決于機械強度和調心能力。軸承由內圈、外圈、滾動體和保持架組成，內、外圈分別用于與軸頸、軸承座裝配，保持架可均勻地隔開滾動體。軸承應便于安裝和維護，并具有良好的制造工藝。為了提高軸承耐磨性及接觸疲勞強度，軸承材料選用強度高、耐磨性好的鉻鋼，淬火后表面硬度不低于60HRC[4]。齒輪作為軸承配套使用的零件，也選擇鉻鋼為材料。鍵通常用來實現軸與輪轂之間的周向固定，工作時靠鍵槽側面的擠壓來傳遞轉矩。平鍵聯接具有結構簡單、拆裝方便、對中性較好等優點。鍵的截面尺寸由軸承的直徑d確定。鍵的長度一般由輪轂的長度確定，即鍵長等于或略短于輪轂的長度。導向平鍵由輪轂的長度及其滑動距離確定，輪轂的長度一般取1.5～2倍軸承直徑[5]。

1.3安裝附件結構

根據手搖絞磨安裝位置與線路鐵塔主材的結構特點，設計了輕型手搖絞磨的安裝附件，如圖2所示。安裝附件采用靈活連接方式，能隨塔材尺寸的大小進行調整，只需2顆螺栓即可實現固定，結構緊湊，安裝方式簡單，易操作，受力穩定。

1.4強度校核分析

對研制的輕型手搖絞磨進行機械強度試驗，得到其安全系數為2.5，額定荷載為5kN，而500kV直線塔Ⅰ形整串絕緣子最大重量為3.35kN，因此手搖絞磨的機械強度完全滿足絕緣子更換作業的要求。

2作業方法

2.1“上傳下放法”原理

在常規500kV交、直流輸電線路直線塔Ⅰ形絕緣子整串更換作業中，采用機動絞磨作為牽引裝置，下放舊絕緣子與起吊新絕緣子的作業是分開進行，下放、起吊的牽引力為整串絕緣子的重量。采用輕型手搖絞磨更換直線塔Ⅰ形絕緣子串作業時，在不改變牽引繩受力方向的情況下，舊絕緣子串下放的同時起吊新絕緣子串，即主牽引繩牽引端經過轉向滑車后使主牽引繩承力方向變換為手搖絞磨受力，作業人員利用手搖絞磨和傳遞繩控制新、舊絕緣子串的上傳、下放。此方法即“上傳下放法”，其示意圖如圖3所示。

2.2作業步驟

下放的舊絕緣子串重量大于或等于上傳的新絕緣子串時，在更換過程中，手搖絞磨起制動作用。主要作業步驟如下：

（1）布置現場，根據要更換的絕緣子串選擇塔腿的主材，安裝好手搖絞磨。

（2）塔頭電工將傳遞繩滑車與主牽引繩滑車分別掛在橫擔絕緣子串掛點施工孔中，塔頭電工與導線端電工配合，收緊手搖葫蘆，通過手搖葫蘆和導線鉤提升導線，將絕緣子串受力轉移到葫蘆上，導線端電工取出碗頭掛板與導線聯板相連的螺栓，導線端電工利用傳遞繩系牢舊絕緣子串尾端。

（3）主牽引繩牽引端通過塔腿處轉向滑車至手搖絞磨受力，手搖絞磨受力至磨輥搖不動時用卡鞘將磨盤自鎖，利用小滑車組使主牽引繩牽引端受力，合力提升塔頭端整串絕緣子，將掛點承力全部轉移到主牽引繩，使掛點處的球頭掛環處于松馳狀態，塔頭端電工取出與球頭掛環相連的螺栓，其示意圖如圖4所示。

（4）地面電工用主牽引繩上的八字扣勾上綁在新絕緣子的無頭繩索圈，手搖絞磨操作人員解開磨盤自鎖卡鞘，慢慢反轉手搖絞磨磨輥，地面電工利用主牽引繩尾端和傳遞繩控制新、舊絕緣子串運動方向，同時下放舊絕緣子串和上傳新絕緣子串。

（5）舊絕緣子串下降至距地面約1.5m時，地面電工利用傳遞繩尾端，沿水平方向拉舊絕緣子串，增大舊絕緣子串觸地前所消耗牽引繩端行程長度，使新絕緣子串盡可能升高，塔頭電工將球頭掛環與直角聯板用螺栓連接就位，并裝上螺桿上的銷釘。

（6）導線端電工采用螺栓連接碗頭掛板與導線聯板，并裝上R（W）銷及螺桿上的銷釘。

（7）檢查新絕緣子串絕緣子碗頭開口朝向及R（W）銷安裝到位情況，確認符合要求后，將手搖葫蘆受力完全松開，轉移到新絕緣子受力，手搖沖擊新絕緣子串，確認受力良好后，拆除工器具。

（8）人員下塔，檢查塔上無遺留物，作業終結。

3應用效果

2014年12月，檢修人員應用輕型手搖絞磨及“上傳下放法”順利完成了500kV南玉Ⅱ線239—244號桿塔共27串玻璃絕緣子的帶電更換，作業時間節省約2h，搬運人數減少2人，工作效率得到提高。

4結語

本文研制的輕型手搖絞磨重量輕，便于攜帶，安裝靈活，與“上傳下放法”配合使用更換絕緣子串時僅需增設1組小滑車組，所需工器具簡便易搬運，現場布置變化小，主牽引繩、傳遞繩更換靈活，不受場地條件限制。實踐證明，輕型手搖絞磨和“上傳下放法”配合使用，可順利、高效地完成直線塔Ⅰ形整串絕緣子的更換工作，適應于多種停、帶電作業。

參考文獻：

[1]DL/T741—2010，架空輸電線路運行規程[S].

[2]高虹亮，侯金華，董軍，等.新型架空線路檢修用手搖絞磨的研制及應用[J].三峽大學學報，2012，34（1）：37-40.

[3]戴紅娟，周紅良，曾勵.少齒差行星齒輪傳動技術現狀及發展[J].機械工程師，2005，36（12）：32-33.

[4]劉鴻文.材料力學[M].北京：高等教育出版社，2011.[5]張策.機械原理與機械設計[M].北京：機械工業出版社，2011.

作者:袁震 侯俊 李昌甫 樊長海 單位:中國南方電網有限責任公司超高壓輸電公司