盛笑婷，張坤義，孫　燁，童慶望，戴如喜

?

淺談?shì)旊娋€路工程機(jī)械式牽引設(shè)備牽引力的監(jiān)測(cè)方法

盛笑婷1，張坤義1，孫燁1，童慶望1，戴如喜2

（1.湖北省送變電工程公司，武漢市 430063；2.揚(yáng)州西湖液壓機(jī)具廠有限公司，揚(yáng)州市 225008）

機(jī)械式牽引設(shè)備因其價(jià)格便宜而大量的用于輸電線路工程索道運(yùn)輸、塔材吊裝和緊掛線施工中，現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)因操作者無法直觀了解其牽引力的大小，設(shè)備容易處于過載牽引狀態(tài)，這樣不僅會(huì)加劇設(shè)備的磨損，而且會(huì)導(dǎo)致設(shè)備損壞引發(fā)安全事故。為避免以上現(xiàn)象的發(fā)生，需要對(duì)機(jī)械式牽引設(shè)備牽引力進(jìn)行監(jiān)測(cè)顯示。本文結(jié)合機(jī)械式牽引設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出了一種簡單可行、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的牽引力監(jiān)測(cè)方法，并成功研制了一種可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)牽引力的機(jī)動(dòng)絞磨。

機(jī)械式；牽引設(shè)備；牽引力；監(jiān)測(cè)

引言

輸電線路工程主要包括：材料的運(yùn)輸、基礎(chǔ)工程、桿塔工程和架線工程［1］。作為輸電線路工程中索道運(yùn)輸、塔材吊裝和緊掛線施工的主要機(jī)具，現(xiàn)場(chǎng)使用的牽引設(shè)備可以分為液壓傳動(dòng)式和機(jī)械傳動(dòng)式，所謂液壓傳動(dòng)式即該設(shè)備以液體為工作介質(zhì)，借助運(yùn)動(dòng)著的壓力油的容積變化來傳動(dòng)動(dòng)力的牽引設(shè)備；機(jī)械傳動(dòng)式即該設(shè)備通過機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)能量傳遞的牽引設(shè)備［2］。液壓傳動(dòng)式牽引設(shè)備包括液壓絞磨、液壓牽引機(jī)；機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備包括機(jī)動(dòng)絞磨和機(jī)械牽引機(jī)。

液壓傳動(dòng)式牽引設(shè)備上配備了牽引力表，操作人員可以實(shí)時(shí)觀察牽引力進(jìn)行調(diào)整，避免了設(shè)備過載工作；而現(xiàn)有機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備上沒有牽引力表，現(xiàn)場(chǎng)使用時(shí)，操作人員對(duì)機(jī)動(dòng)絞磨、機(jī)械牽引機(jī)的牽引力大小無法直觀的了解，僅通過被牽引貨物的重量大概推斷牽引力大小，忽視了牽引速度和摩擦力等因素對(duì)牽引力的影響，這樣往往造成設(shè)備超負(fù)荷工作，處于過載牽引狀態(tài)。過載牽引容易造成傳動(dòng)齒輪、軸等部件加速磨損，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)p壞設(shè)備而帶來安全事故。目前，除了導(dǎo)地線展放施工中采用的是液壓牽引機(jī)，其它施工如貨運(yùn)索道運(yùn)輸、塔材吊裝和緊掛線施工中的動(dòng)力部分絕大多數(shù)采用的是機(jī)械牽引機(jī)和機(jī)動(dòng)絞磨。因此，很有必要對(duì)機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備牽引力的監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行研究。

1　液壓傳動(dòng)式牽引設(shè)備牽引力的監(jiān)測(cè)原理

液壓傳動(dòng)式牽引設(shè)備能夠很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引力的監(jiān)測(cè)，其技術(shù)原理為：液壓油壓力與牽引力成正比關(guān)系，壓力越大、牽引力越大，依靠壓力表監(jiān)測(cè)液壓油壓力，通過理論計(jì)算壓力-牽引力關(guān)系和試驗(yàn)可以在壓力表上標(biāo)定牽引力，達(dá)到對(duì)牽引力監(jiān)測(cè)的作用。

2　機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備牽引力的監(jiān)測(cè)原理

機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備通過柴油機(jī)或汽油機(jī)輸出動(dòng)力，通過齒輪變速箱和傳動(dòng)軸來帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)，目前市場(chǎng)上的機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備沒有牽引力監(jiān)測(cè)功能。結(jié)合機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備的工作方式和錨固方式，對(duì)其牽引力進(jìn)行監(jiān)測(cè)的方法有兩種：①通過監(jiān)測(cè)傳動(dòng)軸扭矩來確定牽引力；②通過監(jiān)測(cè)錨固處拉線拉力來確定牽引力。

2.1監(jiān)測(cè)傳動(dòng)軸扭矩

由于機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備的各級(jí)傳動(dòng)是通過齒輪軸來傳動(dòng)的，其牽引力監(jiān)測(cè)技術(shù)原理為：牽引力大時(shí)，各傳動(dòng)軸的扭矩大；牽引力小時(shí)，各傳動(dòng)軸的扭矩小，傳動(dòng)軸的扭矩與牽引力存在一定的數(shù)學(xué)關(guān)系。因此可以用傳感器監(jiān)測(cè)傳動(dòng)軸的扭矩，通過建模仿真和試驗(yàn)分析找到傳動(dòng)軸扭矩與牽引力的數(shù)學(xué)關(guān)系，通過軟件模塊將傳感器的輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的牽引力大小顯示出來。

具體實(shí)施方法為：將一種無線卡套式扭矩傳感器卡在機(jī)械式牽引設(shè)備的傳動(dòng)軸上，該扭矩傳感器將監(jiān)測(cè)的扭矩實(shí)時(shí)發(fā)送給與之對(duì)應(yīng)的無線接收裝置，然后通過編制的計(jì)算模塊將扭矩轉(zhuǎn)換為機(jī)動(dòng)絞磨的牽引力，達(dá)到對(duì)機(jī)動(dòng)絞磨牽引力監(jiān)測(cè)的目的。

2.2監(jiān)測(cè)錨固處拉線拉力

機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備工作時(shí)，需要利用其后側(cè)鋼架上兩個(gè)錨線孔對(duì)其固定，依靠這兩個(gè)錨線孔處的拉線受力平衡其前側(cè)牽引力，防止?fàn)恳^程中機(jī)械式牽引設(shè)備受前方牽引力牽引而傾翻。因此，其監(jiān)測(cè)的技術(shù)原理是通過監(jiān)測(cè)錨線孔處拉線拉力來監(jiān)測(cè)牽引力。

具體實(shí)施方法為：將拉壓力傳感器串接在錨線孔與拉線中間，該拉壓力傳感器（量程范圍0～5t）將實(shí)時(shí)采集的拉線受力信號(hào)（一般為4～20mA電流信號(hào)或0～10V電壓信號(hào)）輸入到控制箱中，通過簡單運(yùn)算和轉(zhuǎn)換，將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)直觀的顯示在顯示屏上。

3　液壓傳動(dòng)式、機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備牽引力監(jiān)測(cè)方法技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性比較

以絞磨為例，上述幾種牽引力監(jiān)測(cè)方法技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性比較如表1所示。

表1　牽引力監(jiān)測(cè)方法技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性比較

從表1中可知，液壓絞磨雖然能夠很方便的實(shí)現(xiàn)對(duì)牽引力的監(jiān)測(cè)，但是其制造和維護(hù)成本較機(jī)動(dòng)絞磨要高很多；機(jī)動(dòng)絞磨中監(jiān)測(cè)傳動(dòng)軸扭矩技術(shù)上可行，但是技術(shù)原理復(fù)雜，需要大量的建模仿真分析和試驗(yàn)，理論研究量大，隱形人力成本大；機(jī)動(dòng)絞磨中監(jiān)控拉線拉力不僅易于實(shí)現(xiàn)、而且成本較另外兩種要低很多。

4　一種可監(jiān)測(cè)牽引力的機(jī)動(dòng)絞磨

本文以揚(yáng)州西湖液壓機(jī)具廠有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為SLJJQ-50kN-A的機(jī)動(dòng)絞磨為研究對(duì)象，開發(fā)研究了一套牽引力監(jiān)測(cè)裝置，使該機(jī)動(dòng)絞磨能夠?qū)崟r(shí)的監(jiān)測(cè)牽引力的大小。圖1為可監(jiān)測(cè)牽引力的機(jī)動(dòng)絞磨試驗(yàn)照片，圖2為該機(jī)動(dòng)絞磨牽引力監(jiān)測(cè)原理框圖。

圖1　可監(jiān)測(cè)牽引力的機(jī)動(dòng)絞磨試驗(yàn)

圖2　機(jī)動(dòng)絞磨牽引力監(jiān)測(cè)原理框圖

5　結(jié)語

本文通過對(duì)機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備牽引力監(jiān)測(cè)原理的分析，提出了監(jiān)測(cè)機(jī)械傳動(dòng)式牽引設(shè)備錨固處拉線拉力的方法來監(jiān)測(cè)牽引力，并成功研制了一種可監(jiān)測(cè)牽引力的機(jī)動(dòng)絞磨。試驗(yàn)表明，該監(jiān)測(cè)方法簡單可行、精度高，這種可監(jiān)測(cè)牽引力的機(jī)動(dòng)絞磨能夠?qū)崟r(shí)顯示牽引力大小，有效避免機(jī)動(dòng)絞磨過載牽引所帶來的安全隱患。

［1］李慶林.《架空送電線路施工手冊(cè)》［M］.中國電力出版社，2002，9.

［2］蔣平海.張力架線機(jī)械設(shè)備和應(yīng)用［M］.中國電力出版社，2005，5.

盛笑婷（1987-），女，江蘇南通人，助理工程師。

TM246

A

2095-2066（2016）16-0068-02

2016-5-10