電力設(shè)備多功能運(yùn)載車的設(shè)計(jì)

周炳輝,陳偉念,莫賢鵬

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門開平供電局,廣東 開平 529000）

隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，用電負(fù)荷的快速增長(zhǎng)，近年更換配變、開關(guān)、配電箱等設(shè)備任務(wù)繁重，而電力設(shè)備的安裝地形復(fù)雜，道路路況甚差多變，吊車、叉車不能到達(dá)電力設(shè)備安裝地點(diǎn)，使用傳統(tǒng)運(yùn)送電力設(shè)備方法，不僅浪費(fèi)大量人力，耗費(fèi)大量工作時(shí)間，影響供電可靠性，而且增加安全工作風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)明一輛省心、省力安全的多功能運(yùn)載設(shè)備車是一線員工多年夢(mèng)想，也是提高運(yùn)送設(shè)備效率，降低生產(chǎn)成本，提高供電可靠性的重要途徑。

1 應(yīng)用情況

電力設(shè)備通常是在戶外安裝，一般都需要將設(shè)備運(yùn)輸過程。而電力設(shè)備通常都是體型較大、較重的。以一臺(tái)200kVA變壓器為例，其長(zhǎng)、寬、高（單位：米）：1.1×0.9×1.3 重量：895KG。

傳統(tǒng)的工作方法大致有：

（1）人力裝車——運(yùn)輸——人力下車——人力二路運(yùn)輸——到達(dá)安裝地點(diǎn)。

（2）吊車裝載——貨車運(yùn)輸——吊車卸載——人力二路運(yùn)輸——到達(dá)安裝地點(diǎn)。

以上工作方法存在浪費(fèi)大量的人力物力，耗費(fèi)大量工作時(shí)間，影響供電時(shí)間，而且增加安全工作風(fēng)險(xiǎn)。

電力施工中經(jīng)常會(huì)有架設(shè)線路或敷設(shè)電纜等工作。電力架空導(dǎo)線或電力電纜通常是用電纜盤繞裝，其體型大質(zhì)量重。而且安放點(diǎn)不定，敷設(shè)一段后又要移至下一段安放。這個(gè)工作過程傳統(tǒng)方法通常都需要吊車和大貨車。這種傳統(tǒng)施工方法存在浪費(fèi)大量人力物力，耗費(fèi)大量工作時(shí)間，影響供電時(shí)間，而且增加安全工作風(fēng)險(xiǎn)。

綜合上述電力施工當(dāng)中困擾我們的有：起吊、運(yùn)載、二路運(yùn)輸、電纜盤安放等。

有鑒于此我們研制的方案應(yīng)該要解決以上所述的功能。

2 電力設(shè)備多功能運(yùn)載車的尺寸大小

能夠簡(jiǎn)單地可以起吊電力設(shè)備，然后拖運(yùn)電力設(shè)備。這就是最快捷，安全可行的方案。這樣我們?cè)O(shè)計(jì)的電力設(shè)備多功能運(yùn)載車就要放置在電力設(shè)備的下方，再垂直起吊，然后要固定牢固，再通過汽車拖拉運(yùn)輸。首先要考慮的是我們的運(yùn)載車中間部位要可拆裝的，起吊設(shè)備后再裝上，然后固定設(shè)備。

要將設(shè)備放置在運(yùn)載車中間，運(yùn)載車中間部位必須比設(shè)備大。以一臺(tái)200kVA變壓器為例，其長(zhǎng)、寬、高（單位：米）：1.1×0.9×1.3。一般電纜盤直徑在1-2米左右其寬度在1-1.5米左右。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)及經(jīng)驗(yàn)。我們將運(yùn)載車中間部位設(shè)計(jì)為1.6×1.6（單位：米）。中間部位用100M槽鋼做橫梁，80M槽鋼做縱梁用于安裝固定設(shè)備。而且橫梁、縱梁為可拆裝（起吊前拆開，吊起后裝上）。我們的運(yùn)載車是在公路上拖拉行走的，必須要考慮到其大小對(duì)安全駕馭的影響。最終將是力設(shè)備多功能運(yùn)載車的尺寸設(shè)計(jì)為：長(zhǎng)、寬、高：3.1×2.2×2.0（單位：米）（如圖1所示）。

3 電力設(shè)備多功能運(yùn)載車的起吊設(shè)計(jì)

圖1

（1）起吊能力：電力設(shè)備其重量一般較重，以變壓器為例：200kVA重量為895KG，315kVA重量為1330 KG。容量大的重量更大?？紤]到不同設(shè)備的需要以及其安全系數(shù)，我們將運(yùn)載車的起吊能力設(shè)計(jì)為2噸。

（2）起吊高度：電力設(shè)備通常都有兩個(gè)起吊環(huán)來(lái)起吊。傳統(tǒng)的施工起吊用一個(gè)葫蘆加上一條鋼絲繩起吊。這個(gè)長(zhǎng)度約為1.2米（L=1.2）。將設(shè)備起吊然后固定，這個(gè)提升高度為0.5米（h提高=0.5）。一般電力設(shè)備高度：以200kVA變壓器為例，其高為1.3米（h1=1.3）。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)總高度為：H=L+ h提高+ h1=1.2+0.5+1.3=3.0米

考慮有一定的充裕高度要H=3.2米。如果將運(yùn)載車高度定為3.2米，這樣會(huì)加大運(yùn)載車的體積和重量。其高度也不便于操作。必須要改變傳統(tǒng)的起吊方法。減去葫蘆的鋼絲繩的長(zhǎng)度（L）運(yùn)載車的高度就為2.0米。這是合理高度。我們將起吊工具改用鋼絲繩手搖絞盤，就可以將其安裝在運(yùn)載車的前方位置，可以減去葫蘆長(zhǎng)度。我們用兩個(gè)鋼絲繩手搖絞盤同時(shí)起吊，又可減去鋼絲繩子的長(zhǎng)度。根據(jù)以上方案設(shè)計(jì)出運(yùn)載車上方用一條鐵軸，其鐵軸中間用兩個(gè)穿軸滑輪為起吊支點(diǎn)。用2條鋼絲繩放在穿軸滑輪上。前方用兩個(gè)手搖絞盤同時(shí)起吊。在現(xiàn)有手搖絞盤產(chǎn)品中其起吊力最大為1100KG、破斷力為1600KG，考慮其滑輪效率系數(shù)U及安全系數(shù)N等因素。

U=0.9 N=2.5 W：設(shè)備質(zhì)量

F=（F1+F2）=N/U×W=2.8W

以315變壓器為例其重量：W=1330KG

F=（F1+F2）=N/U×W=2.8W=3700 KG

即每個(gè)絞盤F1或F2將要有1850 KG的拉力。再考慮到力的分布不平衡因素F1或F2將會(huì)達(dá)到2000 KG；

在起吊設(shè)備達(dá)到1300 KG噸時(shí)，每個(gè)起吊點(diǎn)上加上一個(gè)動(dòng)滑輪，將可以省一半的力即：

F1或F2=2000/2=1000 KG(已經(jīng)包括滑輪系數(shù)和安全系數(shù))如果將動(dòng)滑輪放在起吊設(shè)備上方，（一般滑輪長(zhǎng)度為35cm）這樣將會(huì)縮短了起吊的行程。解決方案是將運(yùn)滑輪放在穿軸滑輪的后方。起吊設(shè)備至穿軸滑輪到動(dòng)滑輪用一條短鋼絲繩（如圖2所示）。這樣就解決了起吊行程不足和起吊力不足的問題。根據(jù)理論計(jì)算及運(yùn)載車應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，800KG（200kVA以下變壓器）以下可以直接起吊。800-1300KG（200kVA-315 kVA變壓器）應(yīng)使用一個(gè)動(dòng)滑輪。1400-2000KG（即315 kVA變壓器以上）應(yīng)使用2-2動(dòng)滑輪組。

圖2

以上設(shè)計(jì)基本可以解決我們電力設(shè)備如：變壓器、柱上開關(guān)、配電箱等設(shè)備的起吊和運(yùn)載。

我們?cè)O(shè)計(jì)的電力設(shè)備多功能運(yùn)載車還具有運(yùn)載及鋪放電纜的功能。因電纜盤的運(yùn)載的起吊方法與電力設(shè)備有所不同，其中電纜盤起吊點(diǎn)在電纜盤直徑中間且在其兩端。所以我們?cè)O(shè)計(jì)用起吊的鐵軸穿在電纜盤中間。運(yùn)載車在左右側(cè)設(shè)置有電纜支座(支座有4個(gè)安放口以適應(yīng)不同大小的電纜盤)，其電纜支座下方將設(shè)有液壓千斤頂，用于升起電纜。充分考慮其行駛時(shí)的顫動(dòng)，所以裝有減振彈簧，以提高運(yùn)載時(shí)的穩(wěn)定性。

4 電力設(shè)備多功能運(yùn)載車的運(yùn)載設(shè)計(jì)：

運(yùn)載車使用中會(huì)遇到不同的，如在公路上快速行駛、如在坑洼的泥地等。所以應(yīng)能滿足其運(yùn)輸時(shí)的各種機(jī)械強(qiáng)度。

根據(jù)驗(yàn)算及經(jīng)驗(yàn)，我們?cè)O(shè)計(jì)使用了Ф75 水管做車架，并用12mm鋼板在連接口處加固。其支承力及拖拉力應(yīng)滿足了2噸及以下的設(shè)備運(yùn)載?？紤]其運(yùn)載能力，我們?cè)O(shè)計(jì)時(shí)用了700-20輪胎。因?yàn)檩喿邮前胼S焊接在車架上的，我們用了12mm鋼板穿洞套入焊接，加強(qiáng)其連接穩(wěn)固，能滿足其運(yùn)載能力。

圖3

考慮運(yùn)載車在公路行駛，因此在車輛四周貼有反光帶，并在后方設(shè)計(jì)有紅光燈，用于夜間行駛安全。

5 二路運(yùn)輸

電力設(shè)備的安裝地點(diǎn)經(jīng)常會(huì)在戶外，地形復(fù)雜、路況差。汽車、吊車、叉車等不能到達(dá)的地方。傳統(tǒng)的人力運(yùn)送是一項(xiàng)極其辛苦的工作。耗費(fèi)了大量人力和大量工作時(shí)間。在戶外二路運(yùn)送電力設(shè)備時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇上水田地、菜地、泥洼地又或不平山路等等。在這種情況下，用輪子滾動(dòng)運(yùn)送是很困難的。因?yàn)檩喿佑錾宪浤嗟鼗蚩油莸貢?huì)把輪子陷下去。這樣就會(huì)給運(yùn)送帶來(lái)困難。遇上這種情況傳統(tǒng)方法會(huì)在地面放一條或二條槽鋼，電力設(shè)備（如變壓器）在槽鋼面滑行。這種方法施工時(shí)非常耗力而且運(yùn)送速度很慢。根據(jù)滑動(dòng)設(shè)備牽引力F計(jì)算公式為：F=Kq×Kb×U×W

Kq為啟動(dòng)附加系數(shù)（啟動(dòng)時(shí)的摩擦力要大于設(shè)備運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力）一般Kq=2.5-5

Kb為地面不平修正系數(shù)：Kb=1.2-1.5

U為滑動(dòng)摩擦系數(shù)

W為設(shè)備的重量N

傳統(tǒng)運(yùn)送方法是將變壓器放在3米長(zhǎng)的槽鋼上拖拉滑行，即每前進(jìn)2米多停下再駁上槽鋼。

從上式Kq啟動(dòng)附加系數(shù)為2.5-5。我們可分析得出這種運(yùn)送方法極耗費(fèi)人力，而且速度慢。

我們通過研究分析，結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)。對(duì)二路運(yùn)輸采用滑橇式運(yùn)送。即用機(jī)械牽引，用2條80槽鋼前端向上彎，其形狀如雪橇。一般重量較大時(shí)用機(jī)械牽引方式拖動(dòng)運(yùn)送。啟動(dòng)時(shí)如牽引力不足可以用鐵鍬幫助啟動(dòng)。因?yàn)榇诉\(yùn)送方法是勻速前進(jìn)的。根據(jù)F=Kq×Kb×U×W公式。即Kq=0（傳統(tǒng)Kq=2.5-5）將大大減少牽引力。而且是勻速前進(jìn)，運(yùn)送速度大為提高。因其用2條2.5米長(zhǎng)槽鋼做成雪橇形狀，運(yùn)送時(shí)，可以適應(yīng)水田地、泥洼地、菜地、不平山路等路況。而且用2條運(yùn)送，運(yùn)送設(shè)備時(shí)不會(huì)發(fā)生頃翻（如圖3所示）。

我們前面所述的運(yùn)載車有可拆裝的橫梁和縱梁。其中縱梁就是用了2條80M槽鋼，也就是二路運(yùn)輸時(shí)的滑橇，這種一物多用、靈活多變。使我們的設(shè)計(jì)可以應(yīng)對(duì)不同設(shè)備、不同路況。

6 總結(jié)

以上通過對(duì)電力設(shè)備多功能運(yùn)載車的應(yīng)用情況、大小、起吊能力、運(yùn)載能力以及二路運(yùn)輸?shù)膽?yīng)用進(jìn)行了深入分析。本設(shè)計(jì)改變了電力施工中傳統(tǒng)的方法。通過論證及實(shí)踐證明了本設(shè)計(jì)能在電力設(shè)備運(yùn)送過程克服了傳統(tǒng)施工中耗費(fèi)大量人力物力、耗費(fèi)大量工作時(shí)間。能簡(jiǎn)單、快捷、安全地完成電力設(shè)備的運(yùn)送。能起到提高工作效率，降低生產(chǎn)成本，減少停電時(shí)間，提高供是可靠的重要作用。