便攜式自適應(yīng)電纜除冰器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

摘要：文章針對(duì)便攜式自適應(yīng)電纜除冰器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，該裝置能夠?qū)芸蛰旊娋€上覆蓋的冰層進(jìn)行去除，除冰器由除冰模塊和蓄電池及控制模塊組成。在除冰模塊沿電纜進(jìn)行除冰時(shí)，蓄電池及控制模塊處在垂直位置以保證除冰模塊的前后導(dǎo)向輪對(duì)電纜有均衡壓力。整個(gè)除冰器通過(guò)除冰模塊的前后導(dǎo)向輪支承在電纜上，通過(guò)驅(qū)動(dòng)輪組件驅(qū)動(dòng)前進(jìn)。

關(guān)鍵詞：除冰器；架空輸電線；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；除冰模塊；蓄電池；控制模塊 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TP242 文章編號(hào)：1009-2374（2015）36-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.007

1 國(guó)內(nèi)外同類課題研究水平概述

目前應(yīng)用最普遍的除冰方法有兩種，即融解法和機(jī)械法。融解法是依靠熱作用或撒布化學(xué)藥劑使冰雪融化，其優(yōu)點(diǎn)是除凈率高，但這種方法成本高且容易造成環(huán)境污染。雖然環(huán)保型融雪劑已經(jīng)問(wèn)世，對(duì)環(huán)境和植被的影響也減少了，但并未徹底根除，因此使用范圍受到一定的限制。機(jī)械法是通過(guò)機(jī)械直接作用解除冰雪的危害，雖然除凈率較低，但是對(duì)環(huán)境及植被無(wú)污染，能實(shí)現(xiàn)冰雪的異地轉(zhuǎn)移，應(yīng)用范圍比較廣。隨著設(shè)備液壓化、電氣化、自動(dòng)化研究的進(jìn)行，除冰器在設(shè)計(jì)上也涌現(xiàn)出不少的新方法和新技術(shù)。目前的架空電纜除冰器機(jī)械法的應(yīng)用方面主要集中在切削法和敲擊法兩種，切削法除冰比較干凈，敲擊法清潔度較差。但目前的設(shè)備很難適應(yīng)電纜懸掛時(shí)的傾斜角度，穩(wěn)定工作存在問(wèn)題。同時(shí)刀具的連接方式目前還存在不少問(wèn)題，擦傷或打傷電纜的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

2 便攜式自適應(yīng)電纜除冰器的特點(diǎn)

2.1 除冰器的自適應(yīng)特點(diǎn)

該裝置的中心旋轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)使除冰器能夠自動(dòng)適應(yīng)懸掛電纜線的不同傾斜角度，如圖1和圖2所示無(wú)論電纜的傾斜角度是多少，除冰組件的前后導(dǎo)向輪始終能和電纜有嚴(yán)密的接觸，保證了除冰組件工作的穩(wěn)定性，同時(shí)蓄電池及控制模塊由于重力的作用方向始終處在垂直的位置。除冰器采用開(kāi)放式結(jié)構(gòu)，該除冰器可方便地安放在輸電線纜上。通過(guò)在除冰器兩端安裝探測(cè)器，除冰器可以在碰到電線桿或者鐵塔之后自動(dòng)停止或換向。除冰器上裝有遙控開(kāi)關(guān)，可以在地面控制它的工作狀態(tài)。

2.2 除冰組件的角度調(diào)節(jié)

根據(jù)電纜覆冰厚度情況的不同，可以通過(guò)除冰組件的角度調(diào)整機(jī)構(gòu)調(diào)整除冰組件的角度。如圖3所示每套除冰組件都配有一個(gè)角度調(diào)整裝置。如圖4所示電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使外齒輪和內(nèi)齒圈嚙合，內(nèi)齒圈能夠在機(jī)架的外滑道中滑動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)除冰組件的角度調(diào)節(jié)。一般情況下前后兩套除冰組件縱橫交叉90度布置，用以保證除冰的清潔程度。

2.3 螺旋冰刀浮動(dòng)聯(lián)接機(jī)構(gòu)及螺旋冰刀距離調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)

為了避免螺旋冰刀切到電纜，兩個(gè)螺旋冰刀的固定支架與機(jī)架采用浮動(dòng)連接，通過(guò)如圖4所示的滑道和彈簧實(shí)現(xiàn)了浮動(dòng)組件在滑道中的浮動(dòng)。為了使除冰器能夠適應(yīng)不同電纜直徑的除冰工作，兩螺旋冰刀之間的距離是可以調(diào)節(jié)的，如圖4所示通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)整旋鈕由齒形帶帶動(dòng)調(diào)整推桿轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)兩螺旋冰刀軸間距離的調(diào)整。

2.4 螺旋冰刀及其特點(diǎn)

螺旋冰刀是除冰器中的主要工作部件，螺旋冰刀的形狀如圖4所示，下部的錐形可以方便地使帶有覆冰的電纜順利地進(jìn)入到兩個(gè)螺旋冰刀之間，保證了工作啟動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)性。螺旋冰刀的刀刃根部呈錐形，從上到下螺旋冰刀的刀刃根部深度逐漸增大，這樣在除冰過(guò)程中切下的冰屑能順利地向下滑動(dòng)，保證不會(huì)有冰屑堆積在刀刃根部影響正常除冰作業(yè)。

3 便攜式電纜除冰器工作過(guò)程

在圖1和圖2中，便攜式自適應(yīng)電纜除冰器通過(guò)頂部的吊環(huán)由遙控直升飛機(jī)吊裝到架空輸電線纜上，整個(gè)除冰器由除冰模塊和蓄電池及控制模塊組成，蓄電池用于提供電力。除冰器靠除冰模塊中的前支撐輪和后支撐輪支承在電纜上，如圖3所示。吊裝好后可以通過(guò)地面操作人員手中的遙控器控制除冰器開(kāi)始工作。

在圖5中介紹了除冰模塊的布置情況，帶有覆冰（1）的電纜（2）從除冰器的前端進(jìn)入除冰器，前支承輪支承在帶有覆冰的電纜上，經(jīng)過(guò)前導(dǎo)向輪后帶有覆冰的電纜進(jìn)入縱向除冰組件（3），此時(shí)大部分的覆冰將被除去，然后電纜進(jìn)入橫向除冰組件（4）除去殘余的覆冰，接著電纜進(jìn)入清潔毛刷組件（5）電纜上的冰屑將被清除干凈，最后電纜進(jìn)入兩套驅(qū)動(dòng)輪組件（6）中，驅(qū)動(dòng)輪組件控制除冰器在電纜上行走的速度，除完覆冰的電纜經(jīng)過(guò)后支承輪。最終帶有覆冰的電纜經(jīng)過(guò)除冰器后電纜上的覆冰被清理干凈。

4 結(jié)語(yǔ)

為了開(kāi)發(fā)適應(yīng)我國(guó)國(guó)情的電纜除冰器，本文設(shè)計(jì)了一種可以用于架空輸電線纜除冰的裝置。本文解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：利用軟件建立機(jī)架、螺旋冰刀、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)帶輪以及其他調(diào)整裝置的三維CAD模型；以多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論為基礎(chǔ)，應(yīng)用機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真分析軟件UGNX運(yùn)動(dòng)仿真，建立了除冰組件、清潔毛刷組件、驅(qū)動(dòng)輪組件等多體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型，在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建了包括機(jī)架、蓄電池等結(jié)構(gòu)的模型。本除冰器的有益效果是，可以對(duì)任意位置任意傾斜角度的電纜進(jìn)行除冰，對(duì)于電纜的傾斜角度具有自適應(yīng)的功能，并能夠?qū)崿F(xiàn)可根據(jù)不同的電纜直徑調(diào)節(jié)除冰刀片之間的距離以及螺旋冰刀的浮動(dòng)安裝。

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作者簡(jiǎn)介：祁晨宇（1984-），男，內(nèi)蒙古烏蘭察布人，包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院講師，研究生，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與

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（責(zé)任編輯：周 瓊）endprint