一種鏈條傳動式鋼絲繩檢查機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

李 健 金海明 劉 暢 陳 匯 劉艷洞

（北京送變電公司機(jī)具設(shè)備分公司，北京102401）

0 引言

鋼絲繩是張力放線過程中必不可少的器具。在高強(qiáng)度的施工過程中，很多鋼絲繩會在使用時出現(xiàn)不同程度的散股、斷裂、打結(jié)等問題，對現(xiàn)場施工造成很大的危害。為了保障現(xiàn)場施工安全，必須定期對每一根鋼絲繩進(jìn)行檢查和保養(yǎng)。以北京送變電公司為例，共有鋼絲繩100萬m，近年來，隨著電力行業(yè)的發(fā)展，施工強(qiáng)度增大，鋼絲繩年均損傷率達(dá)到20%，給電力工程施工帶來了巨大的困擾。為了保證安全，每年都要對鋼絲繩的損傷情況至少檢查一遍，這是一項(xiàng)任務(wù)非常繁重的工作，僅靠手工作業(yè)是無法完成的，必須依靠現(xiàn)代化的檢查機(jī)來完成。

目前，鋼絲繩檢查保養(yǎng)的流程是：首先以一定速度將纏繞在線軸上的鋼絲繩打開，如果發(fā)現(xiàn)有損傷，則停車進(jìn)行檢查修復(fù)。為了完成上述檢查工作，目前使用一臺價值60多萬的牽引機(jī)，但在實(shí)踐中，這一鋼絲繩檢查保養(yǎng)工作出現(xiàn)了較多的問題：

（1）占用昂貴的施工機(jī)械，造成設(shè)備浪費(fèi)，增加成本。

（2）產(chǎn)生大量噪聲廢氣，不僅污染環(huán)境，而且對人體造成傷害。

（3）為保證安全，需3人配合才能完成工作，浪費(fèi)人力資源。

（4）施工高峰期沒有富余牽引機(jī)，只能手工完成檢查。

（5）經(jīng)常出現(xiàn)跳槽現(xiàn)象，需要停機(jī)調(diào)試，大量浪費(fèi)時間。

1 鏈條傳動式鋼絲繩檢查機(jī)的設(shè)計(jì)

上述問題嚴(yán)重困擾著鋼絲繩的檢查，降低了工作效率。在實(shí)際工作中，迫切需要改進(jìn)鋼絲繩檢查技術(shù)，讓鋼絲繩的檢查既操作簡便、節(jié)省成本，又能消除環(huán)境污染。通過調(diào)研，本電動鋼絲繩檢查機(jī)的支撐系統(tǒng)、排線裝置、傳動系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際情況自行設(shè)計(jì)制作。

1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

（1）研制安全可靠、操作簡便的鋼絲繩檢查機(jī)器。

（2）消除噪聲污染、廢氣排放，改善工作人員的工作環(huán)境。

（3）鋼絲繩檢查維修工作由原來3 人配合減少為2 人完成，減輕勞動負(fù)擔(dān)，釋放勞動力資源。

（4）降低鋼絲繩檢查保養(yǎng)成本6萬元，節(jié)約經(jīng)費(fèi)。

1.2 方案選擇

為了能夠科學(xué)準(zhǔn)確地確定出最佳方案，技術(shù)小組根據(jù)工作需要和工具特點(diǎn)，確定了評定標(biāo)準(zhǔn)。

（1）可靠性。設(shè)備強(qiáng)度應(yīng)足夠，牢固可靠，試驗(yàn)載荷應(yīng)達(dá)到使用載荷的2.5倍。

（2）經(jīng)濟(jì)性。設(shè)備應(yīng)成本較低，制作周期較短，易于批量生產(chǎn)。

（3）實(shí)用性。設(shè)備應(yīng)當(dāng)結(jié)構(gòu)合理、操作簡單、使用方便。

（4）環(huán)保性。設(shè)備應(yīng)當(dāng)不產(chǎn)生噪聲廢氣，清潔環(huán)保。

（5）易維護(hù)性。設(shè)備應(yīng)當(dāng)裝卸方便，易于維修保養(yǎng)。

在眾多設(shè)計(jì)方案中，最終確定選擇鏈條傳動式鋼絲繩檢查機(jī)這一設(shè)計(jì)方案。這一方案中，通過自制支撐系統(tǒng)（支架、軸）、排線裝置，再加上鏈條傳動裝置、電機(jī)、減速機(jī)和傳統(tǒng)系統(tǒng)，共同組成鏈條傳動式鋼絲繩檢查機(jī)。本檢查機(jī)具有較好的機(jī)械強(qiáng)度，同時建造成本適中，周期較短，可批量生產(chǎn)。工作時僅需1人即可獨(dú)立完成操作，也不產(chǎn)生污染，同時易于維護(hù)，裝卸簡單方便，有著較好的創(chuàng)新性。

1.3 設(shè)計(jì)程序

本方案的執(zhí)行程序是：第一步，設(shè)計(jì)圖紙；第二步，設(shè)計(jì)制作由支架、軸承及附件構(gòu)成的支撐系統(tǒng)；第三步，制作由鏈輪、鏈條及附件組成的傳動系統(tǒng)；第四步，定做電動機(jī)、減速機(jī)來構(gòu)成動力裝置；第五步，加工絲杠、光杠和排線器等排線裝置；第六步，將上述設(shè)備在一起進(jìn)行裝配調(diào)試。在確定制作鏈條傳動式電動鋼絲繩檢查機(jī)后，對該方案的難點(diǎn)進(jìn)行了分析。本設(shè)計(jì)中的制作難點(diǎn)主要有：

（1）給排線器傳遞動力。傳統(tǒng)的方法是增加鏈輪補(bǔ)償軸向距離，間接傳遞動力，而這一方法是間接傳遞動力，導(dǎo)致存在扭矩?fù)p失，且裝卸不方便。在本設(shè)計(jì)中采用增加絲杠長度，直接傳遞動力的方法，這一方法的扭矩?fù)p失很小，且裝卸方便。

（2）保證絲杠安裝的同軸度。傳統(tǒng)的方法是選用調(diào)心球軸承支撐絲杠，軸承座焊接在支架上，而這會使得焊接產(chǎn)生變形。本設(shè)計(jì)中選用調(diào)心球軸承支撐絲杠，軸承座用螺栓固定在支架上，這不僅不會變形，還可以保證同軸度。

1.4 制作程序

1.4.1 制作支撐系統(tǒng)

（1）按照設(shè)計(jì)，分別制作支架、軸及附件，并對軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。

（2）支架材料主要為槽鋼，采用焊接工藝；軸的直徑為45mm，材料為45#鋼。

（3）為電動機(jī)制作防塵土擋板，既不影響通風(fēng)散熱，又能阻擋塵土。

在完成上述設(shè)計(jì)和制作后，要對支撐系統(tǒng)的強(qiáng)度進(jìn)行檢查，每軸鋼絲繩質(zhì)量約650kg，將軸裝配在支架上加載1.9t質(zhì)量沒有產(chǎn)生變形，確保強(qiáng)度完全符合實(shí)際要求。

1.4.2 制作傳動裝置

（1）設(shè)備正常工作需要約200N·m 扭矩，鏈條最高需要傳遞2kW 的功率，根據(jù)計(jì)算，選用型號16A 的鏈條、鏈輪，大小鏈輪傳動比為2。

（2）購買4個鏈輪組成2個鏈輪副，根據(jù)配合確定鏈輪中心孔的尺寸。

（3）為鏈輪、鏈條加工防護(hù)罩，保證安全。

在完成上述設(shè)計(jì)和制作后，要檢查鏈輪、鏈條強(qiáng)度，將2個鏈輪與鏈條組成鏈傳動副，加載670N·m 的扭矩，務(wù)必確保強(qiáng)度符合要求。

1.4.3 動力裝置

（1）通過論證分析，首先定做減速比為29的減速機(jī)，并配額定功率為4kW 的電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)速1 500r/min。

（2）根據(jù)計(jì)算得出，減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)速為51.7r/min，輸出扭矩約為665N·m。

1.4.4 加工絲杠及附件

（1）按照設(shè)計(jì)，絲杠總長1 020mm，滑道長540mm。

（2）有3個位置與軸承配合，公差控制在（－0.02，0）。

（3）與手柄配合處有一長36mm、寬10mm、深5mm的鍵槽。

（4）加工可滑動的手柄，實(shí)現(xiàn)排線器手動/自動狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。

1.4.5 絲杠安裝

（1）先將軸承、軸承座安裝到絲杠上。

（2）根據(jù)排線器兩孔距，先垂直找正，然后水平找正。

（3）用螺栓將軸承座固定在支架上。

完成上述工作后，要對設(shè)備的空轉(zhuǎn)進(jìn)行檢查，裝配完畢后對設(shè)備進(jìn)行2h的空運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試，確保設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)。

2 效果檢查

電動鋼絲繩檢查機(jī)調(diào)試完成后，我們進(jìn)行了現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)，活動前需3人配合完成的工作，活動后2人就可輕松完成，大大節(jié)約了人力資源。而且沒有了噪聲廢氣，保護(hù)了工人的身體健康。

采用鏈條傳動式鋼絲繩檢查機(jī)后，設(shè)備成本大大降低，約為原來的1/20。年折舊費(fèi)由原來的6萬變成了0.3萬，僅為原來的1/20。年維護(hù)費(fèi)由原來的0.4萬元降低為0.1萬元，僅為原來的1/4。日消耗能源由原來的20L柴油變成20kW·h電能，大大節(jié)約了能源消耗。所產(chǎn)生的噪聲由原來的80～90dB降低為40～50dB，大大改善了工作環(huán)境，且在工作過程中不產(chǎn)生廢氣和跳槽問題，較好地確保了設(shè)備的良好運(yùn)轉(zhuǎn)，同時提高了工作效率，也確保了施工過程的安全可控。

3 結(jié)語

本設(shè)備的研制成功，使手工檢修和牽引機(jī)輔助檢修鋼絲繩即將成為歷史。該設(shè)備操作簡便、使用安全，可以廣泛地應(yīng)用于鋼絲繩的纏繞檢查等相關(guān)作業(yè)，具有良好的應(yīng)用價值和市場前景。

［1］王永新，劉國生，李鵬舉.電力建設(shè)起重吊裝鋼絲繩彎曲受力探討［J］.建筑機(jī)械化，2015（5）：45－49.

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