李浩正 陳良展 唐博

摘 要：設(shè)計一種能承載無線遙控電動自動卸扣的機械裝置，可遠程遙控自動卸扣，來解決在傳統(tǒng)的拆卸銷軸作業(yè)中，需要高空作業(yè)和人工敲擊的問題，以此降低拆卸銷軸的勞動強度、效率和安全隱患。

關(guān)鍵詞：自動卸扣;結(jié)構(gòu)設(shè)計

一、引言

隨著國家電網(wǎng)的發(fā)展和特高壓輸電技術(shù)的應(yīng)用，輸電線路帶電作業(yè)在整個電路的安全運行方面發(fā)揮著巨大的作用，其經(jīng)濟性和安全性引起重視。在輸電線路帶電作業(yè)中，常常遇到使用卸扣帶電起重吊裝作業(yè)后需要人工卸銷軸，對吊在空中的物件進行卸扣，無可不免地需要爬到空中進行作業(yè)，高空作業(yè)操作高度大、帶電危險性大、操作空間狹小等問題給作業(yè)人員帶來非常大的安全隱患。并且卸扣是需要拆解人員反復的敲擊，效率低，危險性較大。國內(nèi)有液壓代替敲擊卸扣可降低了拆卸時的勞動強度和效率，但仍不能解決高空作業(yè)的安全問題。為了解決高空作業(yè)問題，本文在基于原本裝配卸扣的機械基礎(chǔ)上，進行修改，設(shè)計了一種可以無線遙控的卸扣裝置。

二、機械結(jié)構(gòu)設(shè)計

（一）動力系統(tǒng)設(shè)計

從結(jié)構(gòu)簡單、成本低方面考慮，采用電機驅(qū)動螺旋傳動的方式實現(xiàn)自動卸扣。用螺桿作為銷軸，在卸扣本體上開通孔。電機與螺母一體，由螺母施加扭轉(zhuǎn)力，產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，通過螺旋副使旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，再將螺母進行軸向固定，可實現(xiàn)卸扣、裝扣。

為實現(xiàn)螺母軸向固定與徑向轉(zhuǎn)動，設(shè)計一個零件為螺母支撐。將螺母分為倆個部分，螺母左側(cè)為驅(qū)動電機空心轉(zhuǎn)子、右側(cè)螺紋孔部分外表面為球面，螺母支撐在相對應(yīng)的位置設(shè)有螺母驅(qū)動電機定子和螺母安裝球面孔，螺母與螺母支撐通過球面接觸組成電機驅(qū)動球副可實現(xiàn)徑向轉(zhuǎn)動。在螺母支撐上開通孔配合螺桿，并將球副置于螺母支撐通孔內(nèi)部可避免螺母軸向移動。同樣可將無線控制器、充電鋰電池安放于螺母支撐上。

（二）受力系統(tǒng)設(shè)計

理想受力面為螺桿與卸扣本體在通孔上的接觸面，但為方便拆裝與脫卸扣效率高，為減小阻力，螺桿與通孔之間采用間隙配合，接觸面積可忽略不計。這便容易導致受力面為螺母與螺桿之間的接觸面，所以在螺母支撐面與卸扣本體之間增設(shè)燕尾槽和燕尾滑塊。當卸扣本體受力時，螺母支撐面與卸扣本體產(chǎn)生相對位移，使得螺桿與卸扣本體通孔充分接觸，成為受力面。

三、機械總裝配與運行過程

該種電動自動卸扣機械設(shè)計，由卸扣、螺母、螺桿、支撐、控制板、電源組成。

（一）卸扣本體上端為斷口圓環(huán)柱，下端為兩個圓環(huán)柱，圓環(huán)柱通孔與螺桿采用間隙配合，下端左側(cè)的外壁開有豎直方向上用于安裝的槽口。

（二）螺桿為單線矩形螺紋螺桿或者單線梯形螺紋螺桿。

（三）螺母左部分為驅(qū)動電機的空心轉(zhuǎn)子，右部分外表面加工為球面，內(nèi)孔加工內(nèi)螺紋，與螺桿旋合構(gòu)成螺旋副。

（四）螺母支撐下端開有通孔，通孔左端為驅(qū)動電機的空心定子，與螺母左側(cè)驅(qū)動電機的空心轉(zhuǎn)子組成螺母的驅(qū)動電機，可提供扭轉(zhuǎn)力，實現(xiàn)螺母支撐與螺母之間的相對轉(zhuǎn)動，在無線控制器控制下，改變充電鋰電池提供螺母驅(qū)動電機通電方向和斷電，實現(xiàn)螺母施加扭轉(zhuǎn)力的方向和是否存在。通孔中部為球面孔，將螺母右部分的球面壓入螺母支撐4通孔中部球面孔構(gòu)成球副連接，即不約束螺母支撐與螺母之間的徑向轉(zhuǎn)動，又約束了螺母支撐與螺母之間的軸向移動。螺母支撐上部分右側(cè)開有電池安裝孔，與充電鋰電池過盈配合。螺母支撐上部分左側(cè)開槽，利用膠結(jié)的方式將無線控制器固定于螺母支撐4的槽上。螺母支撐右側(cè)端面對稱于卸扣本體對稱面布置燕尾槽滑塊，與卸扣本體的燕尾槽相配合，可實現(xiàn)螺母支撐與卸扣本體之間沿受力方向的自由移動。

（六）當螺桿受鋼絲繩起吊帶電設(shè)備的重力載荷時，螺母支撐由于受到垂直方向的作用力，將產(chǎn)生相對卸扣本體沿垂直方向的相對位移，使得螺桿表面與卸扣本體通孔表面之間充分接觸，作為鋼絲繩起吊帶電設(shè)備重力載荷的主要受力面，實現(xiàn)起吊帶電設(shè)備的功能。

（七）當接收到起吊指令時，便啟動螺母驅(qū)動電機驅(qū)動螺母轉(zhuǎn)動，通過螺旋傳動，產(chǎn)生螺母與螺桿之間的軸向位移，由于螺母受到軸向約束，帶動螺桿做軸向移動，使得螺桿退出卸扣本體的通孔，實現(xiàn)自動卸扣功能。

四、總結(jié)

順應(yīng)智能制造的潮流，研發(fā)設(shè)計一種能承載無線遙控電動自動卸扣系統(tǒng)的機械裝置，能解決在傳統(tǒng)使用卸扣進行輸配電線路帶電吊裝工程作業(yè)時，在拆卸銷軸作業(yè)時需人工登高進行拆解存在的作業(yè)速度慢，勞動強度大、危險性大的問題，實現(xiàn)工作人員在地面能遠程遙控自動卸扣的功能，保障了工作人員的生命安全，同時又提高了效率。

參考文獻：

[1]許春生 輸配電線路帶電作業(yè)技術(shù)的研究發(fā)展[J] 低碳世界 2016（32）

[2]王東陽 輸配電線路帶電作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用研究與發(fā)展[J] 通訊世界 2016（12）

作者簡介：

李浩正，男，漢族，山西忻州人，江蘇大學本科在讀，機械電子方向

陳良展? 男，漢族，浙江溫州人，江蘇大學本科在讀，機械電子方向

唐博，? 男，漢族，甘肅寧夏人，江蘇大學本科在讀，機械電子方向

基金項目：江蘇大學第十八批大學生科研立項項目基金（項目編號18A181）