高空用迪尼瑪繩抓起耐用收緊裝置的研制

馬龍

摘 要：迪尼瑪繩強度高，絕緣性能好，廣泛應(yīng)用于輸電線路架線施工中，但跨越施工期間出現(xiàn)雨雪霧天氣時，懸索式跨越架迪尼瑪繩主承載索和纖維繩網(wǎng)體部分因受潮而自重增加，安裝弧垂增大，導(dǎo)致防護網(wǎng)體與高鐵接觸網(wǎng)線、高速公路路面、高壓電力線地線的最小安全距離不夠，極易引起安全事故。目前主要靠機械絞磨和手扳葫蘆來人工調(diào)節(jié)，機械絞磨調(diào)節(jié)速度偏快，操控不便，并且機器較大，來回轉(zhuǎn)場不便，而靠人力收繩的方式對勞動力的需求較大，收緊效果不太顯著，存在一定的安全隱患。因此，迫切需要研制一種迪尼瑪繩專用收緊裝置，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;安裝弧垂;收緊裝置

中圖分類號：TM752 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）26-0044-03

Development of a Durable Tightening Device for Picking up Dyneema

Ropes at High Altitude

MA Long

（Jiangsu Power Transmission & Transformation Co.， Ltd.，Nanjing Jiangsu 211100）

Abstract： Dyneema rope has high strength and good insulation performance， and is widely used in transmission line construction. However， when there is rain， snow and fog in the construction period， the main cable and the fiber rope body of the Dyneema rope are increased by the damp and the installation sag is increased， resulting in insufficient safety distance between the protective net body and the high-speed rail contact cable， highway pavement， and high-voltage power line ground， which can easily cause a safety accident. At present， it is mainly adjusted by mechanical winch and hand hoist. The mechanical winch adjustment speed is too fast， the control is inconvenient， and the machine is large， which is inconvenient to turn the field. The demand for labor is relatively large by means of manpower collection， and the tightening effect is not significant， and there are certain security risks. Therefore， it is urgent to develop a special tightening device for Dyneema rope， which effectively solves the problem of Dyneema rope high-altitude adjustment.

Keywords： Dyneema rope;installation sag;tightening device

高空用迪尼瑪繩專用收緊裝置工作原理如圖1所示。其中，推進輪設(shè)計為半圓結(jié)構(gòu)，下端開孔，通過設(shè)計的專用轉(zhuǎn)接頭和活塞進行連接，以實現(xiàn)動能的傳遞[1]。開合側(cè)的開合原理為，通過活動銷軸的前后移動來實現(xiàn)開合板的定位和旋轉(zhuǎn)，為了方便準(zhǔn)確地進行開合，活動銷軸設(shè)計有卡簧進行限位，其開合原理如圖2所示。

正常作業(yè)狀態(tài)為卡簧在a處的狀態(tài)，此時開合板由銷軸進行限位，端部再加一開口銷即可進行限位。拆裝繩狀態(tài)為卡簧在b處的狀態(tài)，此時活動銷軸退出一定的距離，銷軸和開合板不再有任何的接觸，開合板即可自由轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)快速的拆裝繩動作，而銷軸退到一定的距離后利用卡簧進行限位，故不會掉落，安全可靠、快速便捷[2]。

1 高空用迪尼瑪繩專用收緊裝置空行程調(diào)節(jié)原理、結(jié)構(gòu)及功能

1.1 空行程調(diào)節(jié)原理

初始裝繩時需要留出一定的空間，所以油缸在向前推進的過程中會有一部分的空行程，這樣就會造成動力浪費，影響作業(yè)效率[3]。為了解決這個問題，迪尼瑪繩專用收緊裝置設(shè)計有調(diào)節(jié)螺栓，通過調(diào)節(jié)位置來彌補這段空行程，其工作原理如圖3所示。

裝入迪尼瑪繩后，扭轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺栓，此時調(diào)節(jié)螺栓即可頂著油缸座板向前推進，調(diào)節(jié)螺栓上端通過壓板進行限位使其只能旋轉(zhuǎn)而不能退出，以便對油缸進行反向調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)螺栓采用大螺距T型螺牙，抗拉強度高，調(diào)節(jié)快速，能快速地對初始空行程進行彌補。

1.2 結(jié)構(gòu)及功能

高空迪尼瑪繩專用收緊裝置動力部分和主架體采用分體式設(shè)計，主要由高壓油缸、手動控制閥、高壓管路、手動泵、滾輪和支撐結(jié)構(gòu)桿件等組成，如圖4所示[4]。

該設(shè)備主要應(yīng)用于架線施工中高空迪尼瑪繩的收緊作業(yè)，解決其出現(xiàn)的弧垂問題，設(shè)備體積小，操作方便，單人即可實現(xiàn)快速作業(yè)。手動控制閥的存在使得高壓油缸能單獨成為一個保壓裝置，當(dāng)手動泵作業(yè)到需要的壓力時，關(guān)閉控制閥，即可將手動泵拆卸，不會對收緊效果產(chǎn)生影響。

2 主要理論計算

2.1 支撐臂強度計算

支撐臂兩孔處的應(yīng)力計算公式為：

[σ=FNA]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中，[FN]為截面所受的正壓力，MPa;[A]為受力的截面面積，mm2。

支撐臂材料選用的是7075鋁合金，所以[σ0]=450MPa。由圖5可知，[A=4ab]，代入數(shù)據(jù)可知[σ]=19.15MPa≈0.042[σ0]，故強度滿足設(shè)備要求。

2.2 三角架跨距計算及強度分析

在迪尼瑪繩收緊的過程中，由于三角架采用一體式設(shè)計，所以跨距不能改變，而要想滿足收緊作業(yè)要求，跨距必須滿足以下設(shè)計要求，如圖6所示。

如圖6所示，[a2+b2=c2]，由于油缸的推進行程為230mm，即[b]取200mm，又因為收緊行程需要達到210mm，即[2c-2a=210mm]，由以上各式可推出[a]≈150mm，即跨距=2[a]=300mm，此時將[c]邊設(shè)定為滿載，即25 000N，由平行四邊形定則可推出，此時油缸需要的推力約為41 200N，根據(jù)計算的參數(shù)然后選擇合適壓力的油缸。

2.3 輪軸的強度計算

軸的剪切應(yīng)力計算公式為：

[τ=FSA]? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

式中，[FS]為剪切力，MPa：[A]為剪切面的面積，mm2，兩作用外力之間發(fā)生相互錯動的面稱為剪切面。

材料的許用剪切應(yīng)力[[τ]]=0.8[[σ]]=480MPa。由圖7可知，[A=2πD22]，帶入數(shù)據(jù)可知[τ]=49.75MPa=0.1[[τ]]，故軸的強度滿足使用及測試要求。

3 結(jié)語

本研究研制的高空用迪尼瑪繩專用收緊裝置可廣泛應(yīng)用于輸電線路重要跨越懸索式跨越架迪尼瑪主承載索的弧垂調(diào)整作業(yè)過程中，同時也可應(yīng)用于一般線路和大跨越線路架線施工時各級迪尼瑪導(dǎo)引繩的弧垂調(diào)整、錨線作業(yè)過程中。另外，地面用迪尼瑪繩專用收緊裝置研制可確?？缭礁哞F、高壓電力線、高速公路架線施工全過程安全、高效，提升跨越架線施工本質(zhì)安全水平，該裝置操作簡單，使用方便，安全性高，有很大的推廣應(yīng)用前景。

參考文獻：

[1]劉鴻文.材料力學(xué)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[2]胡兆國.機械加工基礎(chǔ)[M].成都：西南交大出版社，2007.

[3]傅水根.機械制造工藝學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[4]馮辛安.機械制造裝備設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004.