一種電力配網(wǎng)施工用多功能絞磨牽引裝置研究

國網(wǎng)山東省電力公司日照供電公司 韓雨真 王兆龍 李伯濤 燕迎祥 陳 瑤 楊洪達 于海洋

電力工程配網(wǎng)架空線路施工過程中，會安裝比較笨重的安裝設(shè)備和工器具等，傳統(tǒng)的做法通常是由人工攀爬背負(fù)上去，或者采用大型起吊機通過繩索將設(shè)備起吊至桿塔安裝位置。人工方式只能攜帶一些比較小型的器械和工具，而大型起吊設(shè)備通常都比較笨重，需要利用叉車進行移動，在一些位置偏僻或者車輛無法進入的山地區(qū)域，大型起吊設(shè)備無法使用，這大大延長了配網(wǎng)施工進度，降低了施工效率。

目前，市面上常見的小型絞磨機也存在著一些弊端，一方面工人在使用牽引線對牽引線路進行預(yù)架設(shè)的時，由于采用的是人工配合牽引機進行手動拽取，如果牽引線過長會造成牽引線散落分布，對施工有所影響；另一方面，施工人員在手工牽引線拽取時，由于絞磨機沒有專門的鎖止裝置，如果在絞磨機遇到突發(fā)故障無法運行的情況下，會導(dǎo)致牽引線在線路的作用下發(fā)生反向移動，造成人員人身安全。如果在物體起吊過程中絞磨機發(fā)生故障，需要人工對牽引繩進行拉動以保持牽引繩不動，以免被吊裝物體發(fā)生掉落[1]。

為了能夠迅速及時地將安裝設(shè)備起吊到指定的位置，提高工作效率，并且不受地理位置的限制，同時使設(shè)備在被吊裝時更加穩(wěn)定安全，本文設(shè)計了一種配電網(wǎng)桿塔上安裝設(shè)備時起吊用便攜絞磨式牽引裝置，該牽引裝置主要由固定部分、動力部分、變速箱、卷筒四部分組成。固定部分主要是將裝置固定在塔根或者塔底，為錨固和可調(diào)節(jié)式楔形抱箍結(jié)構(gòu)，可滿足大部分桿、塔型號。動力部分選擇汽油動力，燃料好取，動力大。該多功能絞磨牽引裝置重量輕，牽引起重負(fù)荷大于0.5T，安裝方便，操作簡單，適合在位置偏僻或者地面不平、車輛無法進入的地區(qū)使用。

1 便攜絞磨式牽引裝置結(jié)構(gòu)及原理

便攜絞磨式牽引裝置的主要結(jié)構(gòu)包括固定底座、汽油驅(qū)動機、變速箱、滾筒等部件。裝置的固定方式采用錨固和可調(diào)節(jié)式抱箍兩種固定方式。在地面環(huán)境允許的情況下優(yōu)先采用錨固的方式進行固定。如果地形比較復(fù)雜或者需要水平牽引安裝設(shè)備時，可采用抱箍的方式進行固定。抱箍采用高強度尼龍繩作為固定材料，將固定繩纏繞到樹干、大石或者桿塔上，固定好卡扣即完成牽引裝置的固定工作。

便攜絞磨式牽引裝置的固定底座為工型設(shè)計的支撐架，支撐架上端設(shè)有導(dǎo)線輪，導(dǎo)線輪上設(shè)有可充磁的可轉(zhuǎn)動電磁盤，電磁盤上有可以產(chǎn)生磁場的絕緣盤，絕緣盤邊緣為充磁后的鐵柱。支撐架的前端為對牽引繩進行緊急鎖止的鎖止機構(gòu)。鎖止機構(gòu)上有傾斜的導(dǎo)引輪，后端設(shè)有用于驅(qū)動鎖止機構(gòu)的推拉式電磁推桿。支持架下端為對牽引線進行收納的收納裝置，收納裝置靠近導(dǎo)線輪一側(cè)設(shè)有電磁感應(yīng)開關(guān)。

本設(shè)計的特點和優(yōu)勢為獨特的鎖止機構(gòu)，用于在絞磨機使用過程中突發(fā)故障時對牽引繩索進行緊急鎖止，防止起吊物體突然掉落引發(fā)事故。鎖止機構(gòu)的龍門支架上設(shè)有立板，立板的上下邊角處有限位塊，限位塊之間是轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸處呈L型設(shè)計的轉(zhuǎn)動板，轉(zhuǎn)動板的短邊是楔形。轉(zhuǎn)動板的下端是楔形的鎖緊塊，鎖緊塊呈中心對稱設(shè)計。立板后端是呈凹型的移動塊，移動塊與立板卡接，與電磁推桿的下端相連，移動塊的前端為縮緊輪，縮緊輪的外周與立板兩側(cè)邊在同一平面上。

為了防止?fàn)恳b置在起吊過程中因牽引繩晃動引起的拉力不穩(wěn)、突然斷電、起吊過重引起的承載力不足等原因?qū)е缕鸬跸到y(tǒng)失穩(wěn)、絞磨輥倒轉(zhuǎn)的突發(fā)狀況的發(fā)生，裝置增加了防反轉(zhuǎn)設(shè)置。防反轉(zhuǎn)組件主體為一個L型連接板，在連接板一側(cè)裝有復(fù)位彈簧，另一側(cè)裝有卡接臂，卡接臂通過活動軸桿與起吊裝置相連接。在起吊裝置的驅(qū)動軸上設(shè)有齒輪盤，齒輪盤與多組卡齒相互嚙合，當(dāng)齒輪盤在驅(qū)動軸的帶動下正常轉(zhuǎn)動時，卡齒會撥動卡接臂，在復(fù)位彈簧和軸桿的配合下對卡接臂起到不斷復(fù)位的作用。由于卡齒與卡接臂之間為卡接嚙合，一旦起吊裝置失穩(wěn)導(dǎo)致絞磨輥發(fā)生反轉(zhuǎn)，連接板上的復(fù)位彈簧因為沒有得到復(fù)位而卡住轉(zhuǎn)動的卡齒，進而帶動了驅(qū)動軸，防止角磨輥因驅(qū)動軸的帶動發(fā)送持續(xù)的反轉(zhuǎn)，避免了起吊物體發(fā)生掉落情況的發(fā)生。

便攜絞磨式牽引裝置的收納裝置為L型的放置架，放置架一側(cè)為凸板，凸板上三個等距排布的立座，兩側(cè)的立座上設(shè)有從動齒輪，中間立座上的為主動齒輪，主動齒輪與從動齒輪相互嚙合。主動輪安裝在轉(zhuǎn)桿上，凸板靠近轉(zhuǎn)桿的一側(cè)設(shè)有呈凹型的防護盤，遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)桿的一側(cè)設(shè)有限位盤，防護盤內(nèi)側(cè)壁上設(shè)計有與從動齒輪相匹配的齒槽。轉(zhuǎn)桿的一端與放置架相連，另一端設(shè)有轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤上設(shè)有扶手。

導(dǎo)線輪支撐架上設(shè)有定位裝置，定位裝置為定位板，定位板邊角設(shè)有緊固盤，兩側(cè)邊角處設(shè)有棘型緊固器。工作時，便攜絞磨式牽引裝置通過導(dǎo)線輪上的電磁盤、支撐桿上的鎖止機構(gòu)和電磁推桿，在電磁感應(yīng)開關(guān)的配合下，使得鎖止機構(gòu)可以根據(jù)便攜絞磨式牽引裝置的運行情況自由的開合，使得牽引繩可以隨時鎖止與松開，保障牽引繩在工作時的穩(wěn)定性。通過裝置底部的收納裝置，配合牽引輪的引導(dǎo)，可以使?fàn)恳K被及時收納起來，避免牽引繩過于凌亂，引發(fā)施工人員被絆倒的事故發(fā)生，保障施工人員的安全，同時也能縮短收繩的時間，提高工作效率。

牽引裝置還具有工作小時計數(shù)功能，可自動記錄裝置的工作時間，通過計時器既可以了解裝置的使用頻率，合理分配裝置的使用時間，也可以為裝置的后期保養(yǎng)提供依據(jù)，起到對使用操作人員的提醒作用[1]。

2 便攜絞磨式牽引裝置的安裝使用

便攜絞磨式牽引裝置的固定安裝采用錨固和可調(diào)節(jié)尼龍繩固定相結(jié)合的方式。按照國網(wǎng)安全施工的規(guī)定，絞磨機的卷筒與最近的轉(zhuǎn)向滑車之間至少需要保持5m的距離，在地勢平坦、視野開闊的地理環(huán)境下可以實現(xiàn)，但是在大多數(shù)情況下，桿塔位于位置偏僻的山頂或者地形陡峭的上坡上，狹小的空間無法保證絞磨機必須位于桿塔外1.2m的要求，絞磨機離起吊位置過近，絞磨機難以固定牢固，起吊時容易引起牽引繩晃動，引發(fā)事故。因此，在地形復(fù)雜的情況下，便攜絞磨式牽引裝置的固定安裝可采用錨固的方式進行。

便攜絞磨式牽引裝置既可以對物體進行垂直起吊，也可以進行水平牽引，牽引方向不受限制。使用時首先將裝置通過尼龍繩或者地錨進行固定，然后將牽引繩逆時針纏繞在滾筒上，進繩在靠箱體端繞4～5圈后收緊牽引繩。試運轉(zhuǎn)前將剎車傳動離合器脫開，將手柄脫開，閉合離合器。起吊時，發(fā)動機運轉(zhuǎn)正常，合上離合器，待滾筒轉(zhuǎn)動時檢查各部位及轉(zhuǎn)向等，確認(rèn)后收緊牽引繩，負(fù)荷產(chǎn)生后，滾筒出鎖不能放松。

配合配套的滑輪，牽引裝置可實現(xiàn)多倍力量的起吊牽引。首先將牽引裝置固定在樹干或者線桿的底部，固定點盡量降低，在需要吊裝物體的下方的樹干，或者線桿底部利用尼龍固定器固定一個定滑輪，在高處同樣也用固定器固定一個定滑輪，尼龍牽引線經(jīng)過起吊設(shè)備的牽引導(dǎo)線輪后穿過固定的低處的定滑輪，再穿過高處的定滑輪，牽引繩的末端固定在需要起吊的物體上。

需要起吊時啟動牽引裝置，牽引繩通過低處滑輪、高處滑輪的配合將物體逐漸吊起。如果需要加倍起吊力量，只需要在高處定滑輪下加一個動滑輪即可實現(xiàn)2倍力量起吊。改變高處定滑輪的繞線槽數(shù)量、動滑輪的繞線方式，該牽引起吊裝置可實現(xiàn)3倍力量、4倍力量的重物起吊，即2個單槽滑輪可產(chǎn)生2倍的牽引起吊力量，1個單槽滑輪加1個雙槽滑輪可產(chǎn)生3倍的牽引起吊力量，2個雙槽滑輪可產(chǎn)生4倍牽引起吊力量，用戶可根據(jù)實際需要配備相應(yīng)的滑輪組。

牽引起吊時的第二錨固點的牽引繩索與起吊牽引裝置導(dǎo)線輪的出線繩索的角度盡量小一些，過大的夾角會導(dǎo)致牽引起吊力出現(xiàn)下降，經(jīng)過大量試驗實際測試，以絞磨機絞力為2500磅（1磅約合0.45千克）為例，如果兩個錨固點的繩索夾角為15°時牽引力可達4913磅，夾角為60°時的牽引力已經(jīng)減小為3750磅，如果夾角達到了90°牽引力僅剩2500磅，牽引力減小較為明顯，因此在選擇錨固點時應(yīng)盡量減小兩個錨固點之間的夾角以獲得最大的牽引力，獲得最大的牽引效率。

在進行起吊作業(yè)時，定滑輪最好選用全時自鎖滑輪，自鎖滑輪由一個主動軸輪和從動軸輪組成，從動軸輪上裝有一個半圓形棘輪結(jié)構(gòu)件，主動輪和從動輪通過外側(cè)邊緣的齒輪進行嚙合傳動，主動輪上有防滑用的刺狀凸起。當(dāng)正常速度拉動牽引繩使用時，牽引繩從兩個滑輪軸承之間的縫隙中穿過，下部的主動輪帶動上部的從動輪正常轉(zhuǎn)動，滑輪正常使用。當(dāng)起吊的物體急速下落時，由于慣性的作用，從動輪上的棘輪結(jié)構(gòu)會卡在主動輪上，使得主動輪無法轉(zhuǎn)動，從而起到自鎖的作用。使用自鎖滑輪可以對貨物的起吊起雙重的保險作用，隨時對可能存在的牽引繩反向滑動情況進行及時止鎖，防止貨物掉落引起安全事故。

從牽引裝置的導(dǎo)線輪拉出的繩索與地面的夾角不得大于20°，如果角度過大影響導(dǎo)線輪的出線，導(dǎo)致驅(qū)動輪轉(zhuǎn)動不順暢，影響起吊作業(yè)。

牽引裝置采用錨固時，需要使用配套的電桿/樹干固定器或者垂直起吊支撐臂。安裝電桿/樹干固定器時，盡量將固定器安裝在樹干或者電桿的底部，這樣可以減小導(dǎo)線輪上的牽引繩與地面之間的夾角，增大牽引裝置的牽引力。將固定器上的尼龍吊帶插入固定器左側(cè)的錨點，繞過樹干或者線桿后，將尼龍帶的末端插入右側(cè)的棘輪固定結(jié)構(gòu)件中，調(diào)整好固定器的高度，取下固定器上自帶的扳手，用扳手?jǐn)Q緊尼龍吊帶，確保橡膠墊正確定位，同時保證內(nèi)側(cè)的襯墊與被捆綁的樹干，或者線桿有最大的接觸面積，確保固定器牢固。

同時，將垂直起吊支撐臂插入固定器的方形孔上，用掛接銷和“R”銷將其固定，牽引裝置的橫向移動可通過螺栓定位到方形孔中的位置角度進行調(diào)整。然后將牽引裝置的錨鉤連接到垂直起吊支撐臂的吊環(huán)螺栓上，將繩索纏繞在卷筒上，這樣就完成了牽引裝置的錨固工作，接下來就可以啟動牽引裝置進行牽引或者吊裝工作。工作時絞盤導(dǎo)線輪會自動與被牽引的物體對齊。

3 結(jié)語

配網(wǎng)桿塔上的設(shè)備安裝一般都比較緊急，通常會要求在規(guī)定時間內(nèi)必須安裝完成，尤其是在電力搶修時，如果停電時間過長會給供電用戶帶來較大的經(jīng)濟損失，也會導(dǎo)致客戶對供電部門的滿意度出現(xiàn)一定的下降，投訴率也會有相應(yīng)的增加。而桿塔上的設(shè)備通常都比較笨重，桿塔所處的位置通常比較偏僻，大型設(shè)備無法進入，人工搬運效率又太低，影響了施工進度。本項目設(shè)計的便攜絞磨式牽引裝置體積小、重量輕、速度快，承載能力高，安全可靠，可長時間使用而功率不會產(chǎn)生衰減，發(fā)動機不會產(chǎn)生過熱問題，能持續(xù)提供牽引力，沒有牽引繩長度的限制，安裝簡單，操作方便。主要部件采用合金結(jié)構(gòu)鋼及鋁合金制造，單人即可輕松攜帶，操作簡單。

裝置采用四沖程汽油發(fā)動機作為動力驅(qū)動，動力強，卷心輪直徑達57mm，水平牽引力為775kg，垂直牽引力為450kg，牽引起吊重量大。裝置有獨特的連鎖剎車制動和自動剎車制動，制動緊湊、可靠。牽引繩采用的是低延展性編制型高強度尼龍繩，可應(yīng)用于各種施工設(shè)備及施工工器具的牽引和吊裝工作。使用該牽引裝置時的水平牽引方向不受限制。裝置既可以進行升降吊裝，也可以進行水平牽引，應(yīng)用范圍廣，尤其適合位置偏僻、空間狹小、地勢偏陡的區(qū)域。使用便攜絞磨式牽引裝置后，工作效率明顯提高，工作強度大大降低，具有廣闊的市場推廣價值，可在各施工部門大規(guī)模推廣。