高強(qiáng)度低阻力絕緣滾輪導(dǎo)軌

李楊 孟佳 姚寧 顧志斌 曹利偉

摘 要：為了解決高空閥塔模組檢修難題，采用重載低阻絕緣滾輪方案解決這一難題。提出導(dǎo)軌的應(yīng)用需求，對(duì)滾輪導(dǎo)軌與萬(wàn)向球方案進(jìn)行對(duì)比分析，進(jìn)而對(duì)滾輪導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。所設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度低阻力絕緣滾輪導(dǎo)軌可滿足使用要求。

關(guān)鍵詞：滾輪導(dǎo)軌;高強(qiáng)度;低阻力;絕緣 ;結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TH132? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

柔直輸電是一種新型直流輸電技術(shù)。模組作為柔性直流輸電中柔直換流閥的核心部件，起到了關(guān)鍵作用。而柔直模組常設(shè)于閥塔高空中，模組與模組之間的間隙較小。而單個(gè)模組的質(zhì)量通常較大（>200 kg），為了把抽出或推入的阻力控制在人力操作可承受的范圍內(nèi)，行業(yè)的傳統(tǒng)做法是在導(dǎo)軌型材上安裝多個(gè)萬(wàn)向球來(lái)起到減小推動(dòng)阻力的作用。

使用萬(wàn)向球的傳統(tǒng)導(dǎo)軌型材，萬(wàn)向球和模組底板之間為點(diǎn)接觸，接觸點(diǎn)附近會(huì)出現(xiàn)局部變形，從而會(huì)大大增加模組的推動(dòng)阻力。隨著模組重量越來(lái)越高（500 kg～700 kg以上），這種傳統(tǒng)萬(wàn)向球?qū)к壭筒囊呀?jīng)不能滿足人力能推動(dòng)的要求。

該研究為了解決高空閥塔模組檢修難題，采用重載低阻絕緣滾輪方案解決這一難題。

1 導(dǎo)軌應(yīng)用

圖1是導(dǎo)軌在柔直閥段的實(shí)際應(yīng)用案例，將導(dǎo)軌安裝在閥段上，利用導(dǎo)軌可以輕易實(shí)現(xiàn)模組的推拉過(guò)程，有效地提高了安裝以及檢修的效率。

2 方案對(duì)比分析

2.1 萬(wàn)向球?qū)к壏桨?/p>

圖2是萬(wàn)向球?qū)к壏桨傅目偝梢约熬植考?xì)節(jié)圖，萬(wàn)向球?qū)к壷饕傻装?、萬(wàn)向球以及導(dǎo)軌組成，萬(wàn)向球組件安裝在導(dǎo)軌上，利用萬(wàn)向球的各個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦實(shí)現(xiàn)模組的各方向運(yùn)動(dòng)。

2.2 絕緣滾輪導(dǎo)軌方案

圖3是絕緣滾輪導(dǎo)軌方案總成以及局部細(xì)節(jié)圖。絕緣滾輪導(dǎo)軌主要由滾輪、導(dǎo)軌以及軸銷組件組成，絕緣滾輪通過(guò)軸銷組件固定在導(dǎo)軌上，通過(guò)滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)模組的前后動(dòng)作。

2.3 滾輪與萬(wàn)向球?qū)к墝?duì)比分析

表1為萬(wàn)向球?qū)к壟c滾輪導(dǎo)軌的對(duì)比。萬(wàn)向球?qū)к墳辄c(diǎn)接觸，當(dāng)單點(diǎn)支撐力較大時(shí)，底板在接觸點(diǎn)附近會(huì)出現(xiàn)局部變形，這種變形會(huì)大大地增加模組的推動(dòng)阻力。目前使用較多的是陶瓷萬(wàn)向球以及金屬萬(wàn)向球，在重載情況下，陶瓷萬(wàn)向球也容易失效;而金屬萬(wàn)向球雖然重載下不會(huì)出現(xiàn)壓潰失效，但無(wú)論是重載或輕載，其過(guò)定位結(jié)構(gòu)存在部分大球和底板不接觸的現(xiàn)象，同時(shí)其內(nèi)部不受力的金屬小滾珠也處于不可靠連接狀態(tài)，這些都產(chǎn)生了懸浮電位以及局放超標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)，給安全使用帶來(lái)了極大的風(fēng)險(xiǎn)。

絕緣滾輪導(dǎo)軌具有重載、高強(qiáng)度、低阻以及絕緣的優(yōu)勢(shì)，因而被采用。

表1 萬(wàn)向球?qū)к壟c絕緣滾輪導(dǎo)軌對(duì)比

序號(hào) 名稱 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)

1 金屬滾珠導(dǎo)軌 1.重載;2.多方向運(yùn)動(dòng) 1.點(diǎn)接觸易變形;2電力場(chǎng)合存在懸浮電位以及局放超標(biāo);3.阻力大

2 陶瓷滾珠導(dǎo)軌 1.電力場(chǎng)合不存在懸浮電位以及局放超標(biāo);2.多方向運(yùn)動(dòng) 1.點(diǎn)接觸易變形;

2.負(fù)重有限;

3. 阻力大

3 絕緣滾輪導(dǎo)軌 1.重載;2.強(qiáng)度高;3.低阻力;

4.電力場(chǎng)合不存在懸浮電位以及局放超標(biāo) 運(yùn)動(dòng)方向受限，僅適合前后運(yùn)動(dòng);

3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

為了加強(qiáng)導(dǎo)軌的強(qiáng)度、防止緊固件跟轉(zhuǎn)以及減小滾動(dòng)摩擦系數(shù)，對(duì)絕緣滾輪導(dǎo)軌改進(jìn)如圖4所示。

3.2 局部細(xì)節(jié)

圖5是滾輪導(dǎo)軌的局部細(xì)節(jié)圖。主要是由導(dǎo)軌型材1和復(fù)合材質(zhì)滾輪2和固定軸3組成，復(fù)合材質(zhì)滾輪2通過(guò)固定軸3與導(dǎo)軌型材1固定連接;復(fù)合材質(zhì)滾輪2還包括內(nèi)滾輪6和外滾輪5，固定軸3設(shè)在內(nèi)滾輪6的軸孔中，且內(nèi)滾輪6與外滾輪5緊配合。外滾輪5是用高玻纖增強(qiáng)的MXD6注塑形成的。通過(guò)內(nèi)滾輪6將固體潤(rùn)滑材料加入玻纖增強(qiáng)尼龍內(nèi)，有效降低摩擦系數(shù)，利用復(fù)合材質(zhì)滾輪2與負(fù)載以及復(fù)合材質(zhì)滾輪2與固定軸3之間的滾動(dòng)達(dá)到降低抽送負(fù)載時(shí)的阻力。金屬導(dǎo)軌型材1的側(cè)壁在長(zhǎng)度方向上設(shè)有防止固定軸3發(fā)生松動(dòng)的止轉(zhuǎn)槽，用以防止固定軸3松脫的風(fēng)險(xiǎn)。復(fù)合材質(zhì)滾輪2的固定軸3的端面為多棱形，利用切邊和導(dǎo)軌側(cè)壁止轉(zhuǎn)槽實(shí)現(xiàn)止轉(zhuǎn)和松脫風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

該研究為解決高空閥塔模組檢修難題，采用重載低阻絕緣滾輪方案解決這一難題。該高強(qiáng)度低阻力絕緣滾輪導(dǎo)軌目前已申請(qǐng)發(fā)明專利，目前已在該公司實(shí)際批量使用，效果良好，有推廣價(jià)值。

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