夏順俊 趙冬 馬龍 張仁強(qiáng)

摘 要：迪尼瑪繩因具有強(qiáng)度高、絕緣性能好的優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于輸電線路架線施工過(guò)程中。但在具體的應(yīng)用過(guò)程中，仍存在較多問(wèn)題，如迪尼瑪繩弧垂高空調(diào)整難度較大?；诖?，迫切需要研制一種迪尼瑪繩專用收緊裝置，以有效解決迪尼瑪繩弧垂高空調(diào)整難題。

關(guān)鍵詞：迪尼瑪繩;收緊裝置;輸電線路

中圖分類號(hào)：TM752 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）04-0069-03

Development of Special Tightening Device for Dyneema Rope on the Ground

XIA Shunjun ZHAO Dong MA Long ZHANG Renqiang

（Jiangsu Province Power Transmission Co.， Ltd，Nanjing Jiangsu 211100）

Abstract： Dinima rope is widely used in the construction of transmission line because of its high strength and good insulation performance. But in the specific application process， there are still many problems， such as Dinima rope sag high air conditioning is more difficult. Therefore， it is urgent to develop a special tightening device for dinima rope to effectively solve the whole problem of air conditioning with high sag of dinima rope.

Keywords： Dyneema rope;tightening device;transmission line

1 地面用迪尼瑪繩專用收緊裝置工作原理

地面用迪尼瑪繩專用收緊裝置整體的作業(yè)方式采用雙牽引輪繞繩收緊的作業(yè)方式，動(dòng)力傳遞方式為齒輪傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方式為軸、輪共轉(zhuǎn)模式，牽引輪兩側(cè)均有縱梁板進(jìn)行支撐和限位，兩側(cè)軸端均套有軸承以保證轉(zhuǎn)動(dòng)的流暢性[1-3]。根據(jù)受力情況的不同，兩側(cè)的軸承規(guī)格也有所區(qū)別，其動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)參照手扳葫蘆的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造，動(dòng)力傳遞安全可靠，傳遞效率高，其工作原理如圖1所示。

該收緊裝置的工作原理為，首先將迪尼瑪繩按照工地常用的繞線方式纏繞至兩個(gè)牽引輪上，將各機(jī)構(gòu)定位牢靠檢查無(wú)誤后，操作人員對(duì)操縱機(jī)構(gòu)施加一定的力，通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)中的傳動(dòng)軸將力傳遞到齒輪機(jī)構(gòu)，而后齒輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)牽引輪轉(zhuǎn)動(dòng)，迪尼瑪繩在受力后會(huì)陷入輪槽內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)較大的摩擦力，從而帶動(dòng)繩子跟隨牽引輪的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)，達(dá)到緊繩的目的。該裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)借用減速齒輪組進(jìn)行力的傳遞，從而達(dá)到省力的目的，減速比參照手扳葫蘆的減速比。傳動(dòng)原理如圖2所示。

首先，操作人員對(duì)手柄施加的力會(huì)帶動(dòng)傳動(dòng)軸進(jìn)行同向轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)軸帶動(dòng)減速齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，然后減速齒輪又會(huì)帶動(dòng)從動(dòng)齒輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪上開(kāi)有方孔，和長(zhǎng)軸配合同步轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)力的傳遞[4-6]。

由于該裝置為收緊裝置，故其制動(dòng)性能尤為重要。該裝置的制動(dòng)原理如圖3所示。

如圖3所示，制動(dòng)原理采用棘輪機(jī)構(gòu)的單向作業(yè)原理，然后選定合適規(guī)格的棘輪和棘爪進(jìn)行配合，保證一定的制動(dòng)性能。換向主要是通過(guò)調(diào)節(jié)換向開(kāi)關(guān)，然后換向開(kāi)關(guān)會(huì)帶動(dòng)里邊的換向棘輪旋轉(zhuǎn)，完成向上或向下的換向作業(yè)。

2 地面用迪尼瑪繩專用收緊裝置的結(jié)構(gòu)及功能

地面用迪尼瑪繩收緊裝置主要由左縱梁總成、牽引輪、掛板、右縱梁總成、連接立柱、齒輪組、操縱手柄和齒輪罩等組成;由操縱機(jī)構(gòu)輸入動(dòng)力源通過(guò)齒輪傳送到繞繩輪上，從而帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)收繩的效果。其主要結(jié)構(gòu)如圖4所示。

整個(gè)裝置采用分體式模塊化設(shè)計(jì)，長(zhǎng)軸和左、右縱梁之間連接有滾子軸承，減小滾動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的摩擦阻力，各總成之間采用螺栓連接，方便拆卸。作業(yè)時(shí)，將三角掛板固定到一安全牢靠處，然后打開(kāi)三角掛板（開(kāi)合式），將迪尼瑪繩纏入牽引輪輪槽內(nèi)（注：這個(gè)設(shè)備輪槽結(jié)構(gòu)適用迪尼瑪繩直接纏繞驅(qū)動(dòng)），將三角掛板用螺栓鎖緊，然后操作人員通過(guò)操控右端手柄即可實(shí)現(xiàn)收繩作業(yè)，操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有棘輪結(jié)構(gòu)，以防止出現(xiàn)“倒車(chē)”現(xiàn)象。

經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，輪槽設(shè)計(jì)為：第一槽為圓弧槽，后邊的槽型均設(shè)計(jì)為V型切口槽。這既能保證充足的摩擦力，同時(shí)也能最大限度地保護(hù)迪尼瑪繩。這主要是因?yàn)榈谝徊凼芰^大，如果做成V型槽，會(huì)對(duì)迪尼瑪繩造成較大的傷害，故第一槽槽型設(shè)計(jì)為圓弧槽（見(jiàn)圖5）。

另外，上、下?tīng)恳喤挪紩r(shí)，采用常用的錯(cuò)半槽排布方式（見(jiàn)圖6）。

3 主要理論計(jì)算

3.1 掛板強(qiáng)度計(jì)算

掛板強(qiáng)度計(jì)算如圖7所示。

開(kāi)孔處的最大剪應(yīng)力為：

[τmax=1.5VA=1.5Vbh] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中，V表示計(jì)算平面沿主架體平面作用的剪力（N），取30 000N;A表示計(jì)算截面的面積（mm2）;b表示截面寬（mm），為12mm;h表示截面高（mm），為24mm。將相關(guān)數(shù)據(jù)帶入式（1），得出[τmax]為104.2MPa。

掛板采用的是Q345，其材料的抗拉強(qiáng)度為490～675MPa，故掛板強(qiáng)度滿足使用要求。

3.2 收繩速度理論計(jì)算

齒輪的減速比為：

[i=n1n2×n3n4=521×523=0.052] ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

按照操作人員1min操縱手柄21下，每三下小齒輪轉(zhuǎn)一圈計(jì)算，1min牽引輪轉(zhuǎn)的圈數(shù)為：

[s=21×13×i=0.364] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （3）

而牽引輪轉(zhuǎn)一圈的收繩長(zhǎng)度：

[l=π·D=314mm] ? ? ? ?; ? ? ? ? ? ? ? （4）

故改裝置后額的理論收緊速度為：

[V=s×l=0.364×314=114mm/min] ? ? ? ? ? ? （5）

3.3 長(zhǎng)軸的扭矩計(jì)算

一定直徑的軸所能承受的最大扭矩的計(jì)算公式為：

[T=τ×d17.23] ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （6）

式中，[τ]表示許用轉(zhuǎn)應(yīng)力，[τ=0.8～1.0σ]。長(zhǎng)軸的材料采用40Cr，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)后其屈服強(qiáng)度為785MPa，軸的直徑為30mm，故推知軸能承受的最大扭矩T=3 328.4N·m。

收繩作業(yè)過(guò)程中長(zhǎng)軸處的扭矩為：

[T1=F×L=30 000×0.08=2 400N·m<T] ? ? &nbsp; ? （7）

式中，[T1]表示實(shí)際產(chǎn)生的扭矩（N·m）;F表示實(shí)際作用的力（N）;L表示力臂的長(zhǎng)度（m）。

故長(zhǎng)軸強(qiáng)度滿足使用要求。

3.4 工程應(yīng)用

目前，該裝置已經(jīng)進(jìn)行工程試用，試用狀況良好，滿足工程應(yīng)用的條件，較好地替代了傳統(tǒng)的迪尼瑪繩收緊方式，試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖8。

4 結(jié)語(yǔ)

本文研制的地面用迪尼瑪繩專用收緊裝置可確?？缭礁哞F、高壓電力線、高速公路架線施工全過(guò)程的安全、高效，提升跨越架線施工的安全性。該裝置操作簡(jiǎn)單，使用方便，安全性高，有很大的推廣應(yīng)用前景。

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