一種螺帽和墊片等鐵質(zhì)材料拾取器的研制

陳小剛 伍紹鵬

摘? ?要：為有效解決配電網(wǎng)帶電作業(yè)中拾取螺帽、墊片等小型鐵質(zhì)材料時(shí)不方便，工作效率低，勞動(dòng)消耗大的問題。研制一種螺帽、墊片等鐵質(zhì)材料拾取器很有必要，工具需滿足操作簡便，拾取可靠，攜帶方便的要求。該工具通過電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)拾取墊片等鐵質(zhì)材料，通電時(shí)鐵芯帶磁，斷電消磁。鐵芯斷電消磁迅速，線圈規(guī)格滿足磁力要求大于0.5N。

關(guān)鍵詞：鐵質(zhì)材料拾取器? 電磁感應(yīng)? 應(yīng)用效果

隨著電網(wǎng)建設(shè)和發(fā)展，帶電作業(yè)已經(jīng)成為電網(wǎng)線路及設(shè)備檢修、維護(hù)、改造的常規(guī)及重要作業(yè)方式，為電力系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮了重要作用。配電網(wǎng)帶電作業(yè)量占所有帶電作業(yè)量80%以上。配電網(wǎng)帶電作業(yè)中經(jīng)常有拾取螺帽、墊片等小型鐵質(zhì)材料的情況，由于絕緣手套法作業(yè)時(shí)需穿戴3層手套（內(nèi)襯手套、絕緣手套、機(jī)械防護(hù)手套）進(jìn)行操作。在拾取螺帽、墊片時(shí)非常不方便，且墊片等小型材料容易掉落，造成了工作效率低，勞動(dòng)消耗大的問題存在。以安裝避雷器為例，安裝3只避雷器時(shí)間約為40min，其中安裝墊片及螺帽的時(shí)間約為20min，而且這個(gè)過程中作業(yè)人員要精力高度集中，身體消耗很大。特別當(dāng)墊片等小型材料掉落以后，尋找難度極大，造成作業(yè)時(shí)間浪費(fèi)。因此很有必要研制一種螺帽、墊片等鐵質(zhì)材料拾取器。

1? 原理圖

如圖1所示，E代表直流電源，S代表開關(guān)，A代表線路，B代表鐵芯，L代表線圈，R為電阻。該工具通過電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)拾取鐵質(zhì)材料，通電后鐵芯帶磁，能夠拾取鐵質(zhì)材料，斷電后鐵芯無磁，材料自動(dòng)掉落。

電磁吸力：

由于電磁鐵吸力公式過于復(fù)雜，部分參數(shù)無法查詢，部分?jǐn)?shù)據(jù)測量難度過大，加之工具結(jié)構(gòu)簡單，需測量性能參數(shù)少，所以決定通過試驗(yàn)的方式確定相關(guān)材料及制作要求。為滿足鐵芯消磁迅速、剩磁少，吸取材料可靠，吸力大于0.5N，額定工作1min線圈溫度不超過60℃的要求，通過四組試驗(yàn)得到結(jié)果如下：

第一組選用鐵芯直徑為8mm，長度為150mm的電工純鐵，鐵芯裸露長度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態(tài)鋰離子電池;未串聯(lián)電阻。結(jié)論是：吸力大于0.5N，線圈發(fā)熱嚴(yán)重，約12s后吸力消失。

第二組選用鐵芯直徑為8mm，長度為150mm的電工純鐵，鐵芯裸露長度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制500匝;電池選用12V可充電固態(tài)鋰離子電池;未串聯(lián)電阻。結(jié)論是：吸力大于0.5N，線圈發(fā)熱嚴(yán)重，約18s后吸力消失。

第三組選用鐵芯直徑為8mm，長度為150mm的電工純鐵，鐵芯裸露長度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態(tài)鋰離子電池;串聯(lián)50Ω電阻。結(jié)論是：吸力大于0.5N，線圈發(fā)熱未超過60℃，吸力持續(xù)超過1min，鐵芯消磁迅速。

第四組選用鐵芯直徑為8mm，長度為150mm的電工純鐵，鐵芯裸露長度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態(tài)鋰離子電池;串聯(lián)100Ω電阻。結(jié)論是：吸力大于0.5N，線圈發(fā)熱未超過50℃，吸力持續(xù)超過1min，鐵芯消磁迅速。

鑒于以上試驗(yàn)結(jié)果，確定鐵芯選用直徑為8mm，長度為150mm的電工純鐵，鐵芯裸露長度60mm;線圈選用截面為0.71mm2的漆包銅線繞制300匝;電池選用12V可充電固態(tài)鋰離子電池;串聯(lián)電阻選用100Ω金屬膜電阻元件。

2? 結(jié)構(gòu)圖

如圖2所示，為滿足工具絕緣良好、操作簡便、攜帶方便、抗摔的要求，外殼選用厚度為3mm聚乙烯材料定制外殼，整個(gè)工具長24cm，高20cm，鐵芯及線圈置于上部，電阻及電池置于手持部位，總重量約300g。

3? 應(yīng)用效果

該工具吸力約1N，鐵芯消磁迅速，操作方便，能有效解決穿戴絕緣手套時(shí)拾取螺帽、墊片等小型材料極度不便的問題。通過實(shí)際操作測驗(yàn)，每次安裝一套螺帽減少作業(yè)時(shí)間約5min，一項(xiàng)作業(yè)一般會有3次，一項(xiàng)作業(yè)減少作業(yè)時(shí)間約15min。使用該工具，提高了工作效率，減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，為電網(wǎng)帶電檢修提供了有利條件，為提高供電可靠性提供了有力保障。

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