唐俊鑫，鄭偉光，姚 嘉，張 財(cái)，浦聲毅

（桂林電子科技大學(xué)，廣西 桂林 541004）

0 引言

電抗器的制造技術(shù)直接影響電抗器的使用性能，尤其是干式空心電抗器[1]。作為變電器的重要組成部分，電抗器排線器產(chǎn)品目前普遍存在人工排線作業(yè)，存在工作勞動(dòng)強(qiáng)度大和安全隱患[2]，并且現(xiàn)有產(chǎn)品的排線徑向?qū)挾入y以調(diào)節(jié)。目前常用的模具直徑調(diào)節(jié)方式為在支撐管與支撐圓周之間墊墊片，再用螺栓將其固定，以達(dá)到改變直徑的目的，然而這種方法需要逐一加放墊片，操作量大且各個(gè)位置的圓弧度易不統(tǒng)一，圓周準(zhǔn)確率不高，還存在校準(zhǔn)操作繁瑣，脫模困難，初層排線難以把控張力，導(dǎo)致線圈容易松散的問題[3]。本文從功能需求出發(fā)，致力于解決實(shí)際問題，對(duì)排線機(jī)構(gòu)和張力機(jī)構(gòu)改進(jìn)，提高排線器整體的效率。

1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

1.1 排線系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

該設(shè)計(jì)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括光孔套裝的局部放大部分?？刂茥U4連接光孔套裝9目的是保證排線器的水平移動(dòng)，控制光孔套裝9的移動(dòng)；光孔套裝9底部由銷釘8和壓桿11的配合下控制頂進(jìn)銷與螺桿2的接觸實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，螺桿2轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)光孔套裝9的水平移動(dòng)，而螺桿2的轉(zhuǎn)動(dòng)依靠帶輪3通過傳送帶與纏繞主軸轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)同步；光孔套裝9水平移動(dòng)的速度，在不改變螺桿2速度的前提下，只需改變帶輪3的直徑；光孔套裝9上有一至四個(gè)排線孔，排線從控制桿4向螺桿2的方向進(jìn)入，可根據(jù)產(chǎn)品的不同需求進(jìn)行選擇繞制；光孔套裝9頂端有四個(gè)螺釘彈簧6，實(shí)現(xiàn)根據(jù)排線的尺寸控制排線孔7的大小，便于各類尺寸的排線；在螺桿2的兩端尾部加工成光軸，實(shí)現(xiàn)光孔套裝9在排線完成時(shí)能夠及時(shí)停止移動(dòng)，保證安全。

圖1 排線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 張力可調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)

張力可調(diào)節(jié)系統(tǒng)如圖2所示。其中雙位置圓周調(diào)控總成及其組成電抗器纏繞模具，主要通過連桿和鉸鏈支座配合螺母，實(shí)現(xiàn)各支撐模塊的同步頂升或下拉，同步調(diào)節(jié)磨具直徑，很好地解決了人工通過增加或減少墊片的方法來改變直徑，減小了工人的工作量的同時(shí)提高了時(shí)間的利用。并且磨具外表面的曲率也能調(diào)整實(shí)現(xiàn)功能，更是對(duì)結(jié)構(gòu)的選擇提供了靈活度。雙位置圓周調(diào)控總成，裝置包括支撐軸1和圓周支撐組件2，圓周支撐組件2包括調(diào)節(jié)螺母10、大鉸鏈支座9、中心轂12和數(shù)個(gè)徑向變形件，在調(diào)節(jié)螺母10的帶動(dòng)下做出沿支撐軸1徑向方向的變徑運(yùn)動(dòng)。調(diào)節(jié)螺母10通過外力旋擰沿支撐軸1的外螺紋段長(zhǎng)度方向移動(dòng)，調(diào)節(jié)螺母10的移動(dòng)為大鉸鏈支座9的移動(dòng)提供推動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)螺母10帶動(dòng)大鉸鏈支座9軸向同步運(yùn)動(dòng)的效果。中心轂12套裝在支撐軸1上的位置為非螺紋加工的部位，從而起到配合大鉸鏈支座9和數(shù)個(gè)徑向變形件的穩(wěn)定支撐效果。因此，大鉸鏈支座9在支撐軸1上的移動(dòng)路徑是在外螺紋段上實(shí)現(xiàn)的。每個(gè)徑向變形件包括每個(gè)徑向變形件包括弧形板11、頂升連桿4、小鉸鏈支座8、直徑調(diào)節(jié)連桿3、和兩個(gè)曲率調(diào)節(jié)連桿5。左右對(duì)稱，形成一幅。同步調(diào)節(jié)弧形板曲率。

圖2 張力可調(diào)節(jié)系統(tǒng)

如圖3所示，定義小鉸鏈支座8至中心轂12的直線距離為h1，連接支耳至中心轂12的直線距離為h2，直徑調(diào)節(jié)連桿3與頂升連桿4兩桿延長(zhǎng)線交于一點(diǎn)O，O點(diǎn)至小鉸鏈支座8之間的直線距離為L(zhǎng)′，O點(diǎn)至連接支耳之間的直線距離為L(zhǎng)，O點(diǎn)至中心轂12的直線距離為x，同一弧形板11上的兩個(gè)連接耳之間的弧長(zhǎng)為l⌒，弦長(zhǎng)為l，其所對(duì)應(yīng)的圓心角為α，弧形板11的初始半徑為R1，曲率調(diào)節(jié)連桿5的長(zhǎng)度為m，根據(jù)上述變量進(jìn)行的計(jì)算推導(dǎo)過程為：

圖3 排線器的半徑調(diào)節(jié)原理示意圖

當(dāng)距離x發(fā)生變化（減小）時(shí)，本結(jié)構(gòu)的半徑變化量，即為中心轂12上細(xì)桿的升高量：h2。

小鉸鏈支座8的升高量：

本結(jié)構(gòu)擴(kuò)張后的半徑：

由弦長(zhǎng)公式：l=2Rsin（α/2），得

初始弦長(zhǎng)：l1=2R1sin（α1/2）

擴(kuò)張后弦長(zhǎng)：

小鉸鏈支座8至弦長(zhǎng)l的距離變化量為：

上述過程中L、L′、h1、h2、l⌒、R1、m、α1為設(shè)計(jì)定值，該公式是關(guān)于一元x的多項(xiàng)式有真實(shí)解，通過x的不同值即可獲得不同直徑值以及相應(yīng)曲率的變化。

數(shù)值計(jì)算舉例：

按照設(shè)定20 mm＜x＜150 mm

h1=100 mm，h2=200 mm，L=400 mm，L′=250 mm，從x=150 mm處開始計(jì)算，即

設(shè)x依次推進(jìn)四次，每次推進(jìn)位移為30 mm，結(jié)果見表1，最后一次為x=20 mm的最小距離。

表1 半徑調(diào)節(jié)范圍計(jì)算

通過計(jì)算得出結(jié)論：半徑由150 mm至30 mm的推進(jìn)過程中，依次推進(jìn)30 mm，得到的半徑增加變化量為2.62 mm，2.43 mm，2.33 mm取平均值得半徑變化量為2.46 mm，即x每推進(jìn)30 mm，半徑在增大的同時(shí)，增大的幅度在減小，且存在規(guī)律依次減小大約2.46 mm。x推進(jìn)130 mm，半徑增加量28.7 mm。

半徑調(diào)節(jié)的操作模擬：分別在本整體結(jié)構(gòu)中的兩側(cè)同時(shí)擰動(dòng)調(diào)節(jié)螺母10，在大鉸鏈支座9的推動(dòng)下，直徑調(diào)節(jié)連桿3將多個(gè)細(xì)桿沿中心轂12中的上下方向作出同步頂升或下拉動(dòng)作，使雙位置圓周調(diào)控總成的直徑增大或減小，從而達(dá)到改變模具直徑的目的，通過模具直徑的改變，改變線圈直徑，適應(yīng)生產(chǎn)不同規(guī)格電抗器的目的，在電抗器脫模時(shí)，也可通過減小外圓周的直徑，便于電抗器線圈快速脫模，提高生產(chǎn)效率。

在直徑改變的同時(shí)，當(dāng)調(diào)節(jié)螺母10與大鉸鏈支座9往外或往里運(yùn)動(dòng)時(shí)，頂升連桿4帶動(dòng)小鉸鏈支座8作出頂升或下拉動(dòng)作，中心轂12上方細(xì)桿帶動(dòng)弧形板11作出同步動(dòng)作的同時(shí)，小鉸鏈支座8相對(duì)于中心轂12上方細(xì)桿的直線距離也對(duì)應(yīng)增大或減小，從而實(shí)現(xiàn)小鉸鏈支座8通過兩個(gè)曲率調(diào)節(jié)連桿5撐張或下拉弧形板11，弧形板11的曲率會(huì)同步變化，使本結(jié)構(gòu)的圓周更接近正圓，進(jìn)而達(dá)到整體外圓周直徑變化的同時(shí)曲率也隨著相應(yīng)變化的目的，使模具外圓周能夠及時(shí)變換到預(yù)定要求的圓形尺寸，使電抗器線圈纏繞其上時(shí)能夠獲得預(yù)定要求的徑長(zhǎng)尺寸和圓度精度，進(jìn)一步保證電抗器的制造質(zhì)量。

2 結(jié)束語

通過對(duì)電抗器的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，可以實(shí)現(xiàn)排線的自動(dòng)化和尺寸的選擇，也可以通過帶輪改變排線速度。線圈的變徑便于實(shí)現(xiàn)，曲率也可以調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)的同時(shí)保證了均勻張力，從而確保線圈的纏繞均勻性。