一种链条传动式钢丝绳检查机的设计和应用

2015-04-17金海明刘艳洞

机电信息 2015年36期

李健金海明刘畅陈汇刘艳洞

（北京送变电公司机具设备分公司，北京102401）

0 引言

钢丝绳是张力放线过程中必不可少的器具。在高强度的施工过程中，很多钢丝绳会在使用时出现不同程度的散股、断裂、打结等问题，对现场施工造成很大的危害。为了保障现场施工安全，必须定期对每一根钢丝绳进行检查和保养。以北京送变电公司为例，共有钢丝绳100万m，近年来，随着电力行业的发展，施工强度增大，钢丝绳年均损伤率达到20%，给电力工程施工带来了巨大的困扰。为了保证安全，每年都要对钢丝绳的损伤情况至少检查一遍，这是一项任务非常繁重的工作，仅靠手工作业是无法完成的，必须依靠现代化的检查机来完成。

目前，钢丝绳检查保养的流程是：首先以一定速度将缠绕在线轴上的钢丝绳打开，如果发现有损伤，则停车进行检查修复。为了完成上述检查工作，目前使用一台价值60多万的牵引机，但在实践中，这一钢丝绳检查保养工作出现了较多的问题：

（1）占用昂贵的施工机械，造成设备浪费，增加成本。

（2）产生大量噪声废气，不仅污染环境，而且对人体造成伤害。

（3）为保证安全，需3人配合才能完成工作，浪费人力资源。

（4）施工高峰期没有富余牵引机，只能手工完成检查。

（5）经常出现跳槽现象，需要停机调试，大量浪费时间。

1 链条传动式钢丝绳检查机的设计

上述问题严重困扰着钢丝绳的检查，降低了工作效率。在实际工作中，迫切需要改进钢丝绳检查技术，让钢丝绳的检查既操作简便、节省成本，又能消除环境污染。通过调研，本电动钢丝绳检查机的支撑系统、排线装置、传动系统可根据实际情况自行设计制作。

1.1 设计目标

（1）研制安全可靠、操作简便的钢丝绳检查机器。

（2）消除噪声污染、废气排放，改善工作人员的工作环境。

（3）钢丝绳检查维修工作由原来3 人配合减少为2 人完成，减轻劳动负担，释放劳动力资源。

（4）降低钢丝绳检查保养成本6万元，节约经费。

1.2 方案选择

为了能够科学准确地确定出最佳方案，技术小组根据工作需要和工具特点，确定了评定标准。

（1）可靠性。设备强度应足够，牢固可靠，试验载荷应达到使用载荷的2.5倍。

（2）经济性。设备应成本较低，制作周期较短，易于批量生产。

（3）实用性。设备应当结构合理、操作简单、使用方便。

（4）环保性。设备应当不产生噪声废气，清洁环保。

（5）易维护性。设备应当装卸方便，易于维修保养。

在众多设计方案中，最终确定选择链条传动式钢丝绳检查机这一设计方案。这一方案中，通过自制支撑系统（支架、轴）、排线装置，再加上链条传动装置、电机、减速机和传统系统，共同组成链条传动式钢丝绳检查机。本检查机具有较好的机械强度，同时建造成本适中，周期较短，可批量生产。工作时仅需1人即可独立完成操作，也不产生污染，同时易于维护，装卸简单方便，有着较好的创新性。

1.3 设计程序

本方案的执行程序是：第一步，设计图纸；第二步，设计制作由支架、轴承及附件构成的支撑系统；第三步，制作由链轮、链条及附件组成的传动系统；第四步，定做电动机、减速机来构成动力装置；第五步，加工丝杠、光杠和排线器等排线装置；第六步，将上述设备在一起进行装配调试。在确定制作链条传动式电动钢丝绳检查机后，对该方案的难点进行了分析。本设计中的制作难点主要有：

（1）给排线器传递动力。传统的方法是增加链轮补偿轴向距离，间接传递动力，而这一方法是间接传递动力，导致存在扭矩损失，且装卸不方便。在本设计中采用增加丝杠长度，直接传递动力的方法，这一方法的扭矩损失很小，且装卸方便。

（2）保证丝杠安装的同轴度。传统的方法是选用调心球轴承支撑丝杠，轴承座焊接在支架上，而这会使得焊接产生变形。本设计中选用调心球轴承支撑丝杠，轴承座用螺栓固定在支架上，这不仅不会变形，还可以保证同轴度。

1.4 制作程序

1.4.1 制作支撑系统

（1）按照设计，分别制作支架、轴及附件，并对轴进行强度校核。

（2）支架材料主要为槽钢，采用焊接工艺；轴的直径为45mm，材料为45#钢。

（3）为电动机制作防尘土挡板，既不影响通风散热，又能阻挡尘土。

在完成上述设计和制作后，要对支撑系统的强度进行检查，每轴钢丝绳质量约650kg，将轴装配在支架上加载1.9t质量没有产生变形，确保强度完全符合实际要求。

1.4.2 制作传动装置

（1）设备正常工作需要约200N·m 扭矩，链条最高需要传递2kW 的功率，根据计算，选用型号16A 的链条、链轮，大小链轮传动比为2。

（2）购买4个链轮组成2个链轮副，根据配合确定链轮中心孔的尺寸。

（3）为链轮、链条加工防护罩，保证安全。

在完成上述设计和制作后，要检查链轮、链条强度，将2个链轮与链条组成链传动副，加载670N·m 的扭矩，务必确保强度符合要求。

1.4.3 动力装置

（1）通过论证分析，首先定做减速比为29的减速机，并配额定功率为4kW 的电机，电机转速1 500r/min。

（2）根据计算得出，减速机输出转速为51.7r/min，输出扭矩约为665N·m。

1.4.4 加工丝杠及附件

（1）按照设计，丝杠总长1 020mm，滑道长540mm。

（2）有3个位置与轴承配合，公差控制在（－0.02，0）。

（3）与手柄配合处有一长36mm、宽10mm、深5mm的键槽。

（4）加工可滑动的手柄，实现排线器手动/自动状态的转换。

1.4.5 丝杠安装

（1）先将轴承、轴承座安装到丝杠上。

（2）根据排线器两孔距，先垂直找正，然后水平找正。

（3）用螺栓将轴承座固定在支架上。

完成上述工作后，要对设备的空转进行检查，装配完毕后对设备进行2h的空运转调试，确保设备运行平稳。

2 效果检查

电动钢丝绳检查机调试完成后，我们进行了现场实验，活动前需3人配合完成的工作，活动后2人就可轻松完成，大大节约了人力资源。而且没有了噪声废气，保护了工人的身体健康。

采用链条传动式钢丝绳检查机后，设备成本大大降低，约为原来的1/20。年折旧费由原来的6万变成了0.3万，仅为原来的1/20。年维护费由原来的0.4万元降低为0.1万元，仅为原来的1/4。日消耗能源由原来的20L柴油变成20kW·h电能，大大节约了能源消耗。所产生的噪声由原来的80～90dB降低为40～50dB，大大改善了工作环境，且在工作过程中不产生废气和跳槽问题，较好地确保了设备的良好运转，同时提高了工作效率，也确保了施工过程的安全可控。