一种轻型手摇绞磨的研制及运用范文

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《广西电力杂志》2016年第4期

摘要：

为了提高500kV输电线路检修工作效率，对现有多种手摇绞磨的构造及省力原理进行分析，研制出一种轻便、通用、操作简便、安全可靠的轻型手摇绞磨，并提出了“上传下放”的作业方法。现场应用效果表明，轻型手摇绞磨重量轻、便于携带、安装灵活，应用轻型手摇绞磨和“上传下放”作业方法能安全、高效地完成500kV直线塔“I”形绝缘子串的更换。

关键词：

线路检修；绝缘子串；手摇绞磨；作业方法

绞磨主要用于牵引或起吊重物，按动力类型可分为机动绞磨和手摇绞磨两大类。因绝缘子及金具荷载较大，无论从结构还是从操作便捷性来说，现有的手摇绞磨均无法满足超高压输电线路检修作业的要求。因此，目前在500kV输电线路整串绝缘子的更换作业中，主要使用具有良好操控性及稳定牵引力的机动绞磨将整串绝缘子起吊、下放。但机动绞磨体积、重量大，而绝缘子串更换作业现场多处于偏僻的崇山峻岭，行车困难，机动绞磨的搬运工作极其困难，此外，机动绞磨工作中产生的噪音给塔上、下工作人员之间的沟通带来干扰。随着超高压输电线路运行年限逐年增长，以及受雷击闪络或爬距不足等环境因素影响，绝缘子出现自爆、劣值、闪络等损伤情况日益增加[1]，500kV直线塔绝缘子串整串更换作业次数也逐年增加，针对机动绞磨存在的不足，有必要研制一种轻便、通用、操作简便、安全可靠的手摇绞磨。

1轻型手摇绞磨的研制

1.1省力传动机构

为了达到省力的效果，现有手摇绞磨的传动机构采用齿轮传动，主要采用的齿轮传动方式及其优缺点分析见表1[2-3]。通过对现有多种手摇绞磨的省力传动结构进行分析，本文研制的轻型手摇绞磨包括磨盘和固定支座两大部分，传动方式采用少齿差传动，具有体积小、重量轻、效率高、运转平稳及承载力大等特点。少齿差行星齿轮由1个外齿轮和1个内齿轮组成一对内啮合齿轮副，采用渐开线齿形，内外齿轮齿数差为1～5个。轻型手摇绞磨内部结构设计如图1所示，其主要包括行星齿轮、中心齿轮、系杆和偏心输出机构。中心齿轮与磨盘的磨辊固定，磨辊通过2个轴承与中心轴固定后连接固定支座，系杆与行星齿轮相连并连接偏心输出机构，行星齿轮与中心齿轮啮合并相对中心齿轮偏心。传动时行星齿轮不仅公转而且自转，偏心输出机构作为两平行轴之间旋转运动的联轴器，将行星齿轮的转矩输送出来。这种设计增大了传动的力矩，达到省力提升重物的效果。外部结构设计包括端盖、磨盘和固定支座，端盖通过销钉与磨盘固定，系杆与端盖有棘轮装置自锁，绞磨只能正转不能反转。

1.2轴承与键

轴承是轻型手摇绞磨的主要零件之一，主要用于支承回转零件及传递运动和动力。轴承的工作能力取决于机械强度和调心能力。轴承由内圈、外圈、滚动体和保持架组成，内、外圈分别用于与轴颈、轴承座装配，保持架可均匀地隔开滚动体。轴承应便于安装和维护，并具有良好的制造工艺。为了提高轴承耐磨性及接触疲劳强度，轴承材料选用强度高、耐磨性好的铬钢，淬火后表面硬度不低于60HRC[4]。齿轮作为轴承配套使用的零件，也选择铬钢为材料。键通常用来实现轴与轮毂之间的周向固定，工作时靠键槽侧面的挤压来传递转矩。平键联接具有结构简单、拆装方便、对中性较好等优点。键的截面尺寸由轴承的直径d确定。键的长度一般由轮毂的长度确定，即键长等于或略短于轮毂的长度。导向平键由轮毂的长度及其滑动距离确定，轮毂的长度一般取1.5～2倍轴承直径[5]。

1.3安装附件结构

根据手摇绞磨安装位置与线路铁塔主材的结构特点，设计了轻型手摇绞磨的安装附件，如图2所示。安装附件采用灵活连接方式，能随塔材尺寸的大小进行调整，只需2颗螺栓即可实现固定，结构紧凑，安装方式简单，易操作，受力稳定。

1.4强度校核分析

对研制的轻型手摇绞磨进行机械强度试验，得到其安全系数为2.5，额定荷载为5kN，而500kV直线塔Ⅰ形整串绝缘子最大重量为3.35kN，因此手摇绞磨的机械强度完全满足绝缘子更换作业的要求。

2作业方法

2.1“上传下放法”原理

在常规500kV交、直流输电线路直线塔Ⅰ形绝缘子整串更换作业中，采用机动绞磨作为牵引装置，下放旧绝缘子与起吊新绝缘子的作业是分开进行，下放、起吊的牵引力为整串绝缘子的重量。采用轻型手摇绞磨更换直线塔Ⅰ形绝缘子串作业时，在不改变牵引绳受力方向的情况下，旧绝缘子串下放的同时起吊新绝缘子串，即主牵引绳牵引端经过转向滑车后使主牵引绳承力方向变换为手摇绞磨受力，作业人员利用手摇绞磨和传递绳控制新、旧绝缘子串的上传、下放。此方法即“上传下放法”，其示意图如图3所示。

2.2作业步骤

下放的旧绝缘子串重量大于或等于上传的新绝缘子串时，在更换过程中，手摇绞磨起制动作用。主要作业步骤如下：

（1）布置现场，根据要更换的绝缘子串选择塔腿的主材，安装好手摇绞磨。

（2）塔头电工将传递绳滑车与主牵引绳滑车分别挂在横担绝缘子串挂点施工孔中，塔头电工与导线端电工配合，收紧手摇葫芦，通过手摇葫芦和导线钩提升导线，将绝缘子串受力转移到葫芦上，导线端电工取出碗头挂板与导线联板相连的螺栓，导线端电工利用传递绳系牢旧绝缘子串尾端。

（3）主牵引绳牵引端通过塔腿处转向滑车至手摇绞磨受力，手摇绞磨受力至磨辊摇不动时用卡鞘将磨盘自锁，利用小滑车组使主牵引绳牵引端受力，合力提升塔头端整串绝缘子，将挂点承力全部转移到主牵引绳，使挂点处的球头挂环处于松驰状态，塔头端电工取出与球头挂环相连的螺栓，其示意图如图4所示。

（4）地面电工用主牵引绳上的八字扣勾上绑在新绝缘子的无头绳索圈，手摇绞磨操作人员解开磨盘自锁卡鞘，慢慢反转手摇绞磨磨辊，地面电工利用主牵引绳尾端和传递绳控制新、旧绝缘子串运动方向，同时下放旧绝缘子串和上传新绝缘子串。

（5）旧绝缘子串下降至距地面约1.5m时，地面电工利用传递绳尾端，沿水平方向拉旧绝缘子串，增大旧绝缘子串触地前所消耗牵引绳端行程长度，使新绝缘子串尽可能升高，塔头电工将球头挂环与直角联板用螺栓连接就位，并装上螺杆上的销钉。

（6）导线端电工采用螺栓连接碗头挂板与导线联板，并装上R（W）销及螺杆上的销钉。

（7）检查新绝缘子串绝缘子碗头开口朝向及R（W）销安装到位情况，确认符合要求后，将手摇葫芦受力完全松开，转移到新绝缘子受力，手摇冲击新绝缘子串，确认受力良好后，拆除工器具。

（8）人员下塔，检查塔上无遗留物，作业终结。

3应用效果

2014年12月，检修人员应用轻型手摇绞磨及“上传下放法”顺利完成了500kV南玉Ⅱ线239—244号杆塔共27串玻璃绝缘子的带电更换，作业时间节省约2h，搬运人数减少2人，工作效率得到提高。

4结语

本文研制的轻型手摇绞磨重量轻，便于携带，安装灵活，与“上传下放法”配合使用更换绝缘子串时仅需增设1组小滑车组，所需工器具简便易搬运，现场布置变化小，主牵引绳、传递绳更换灵活，不受场地条件限制。实践证明，轻型手摇绞磨和“上传下放法”配合使用，可顺利、高效地完成直线塔Ⅰ形整串绝缘子的更换工作，适应于多种停、带电作业。

参考文献：

[1]DL/T741—2010，架空输电线路运行规程[S].

[2]高虹亮，侯金华，董军，等.新型架空线路检修用手摇绞磨的研制及应用[J].三峡大学学报，2012，34（1）：37-40.

[3]戴红娟，周红良，曾励.少齿差行星齿轮传动技术现状及发展[J].机械工程师，2005，36（12）：32-33.

[4]刘鸿文.材料力学[M].北京：高等教育出版社，2011.[5]张策.机械原理与机械设计[M].北京：机械工业出版社，2011.

作者:袁震 侯俊 李昌甫 樊长海 单位:中国南方电网有限责任公司超高压输电公司