地面用迪尼玛绳专用收紧装置研制

夏顺俊 赵冬 马龙 张仁强

摘 要：迪尼玛绳因具有强度高、绝缘性能好的优点，被广泛应用于输电线路架线施工过程中。但在具体的应用过程中，仍存在较多问题，如迪尼玛绳弧垂高空调整难度较大。基于此，迫切需要研制一种迪尼玛绳专用收紧装置，以有效解决迪尼玛绳弧垂高空调整难题。

关键词：迪尼玛绳;收紧装置;输电线路

中图分类号：TM752 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）04-0069-03

Development of Special Tightening Device for Dyneema Rope on the Ground

XIA Shunjun ZHAO Dong MA Long ZHANG Renqiang

（Jiangsu Province Power Transmission Co.， Ltd，Nanjing Jiangsu 211100）

Abstract： Dinima rope is widely used in the construction of transmission line because of its high strength and good insulation performance. But in the specific application process， there are still many problems， such as Dinima rope sag high air conditioning is more difficult. Therefore， it is urgent to develop a special tightening device for dinima rope to effectively solve the whole problem of air conditioning with high sag of dinima rope.

Keywords： Dyneema rope;tightening device;transmission line

1 地面用迪尼玛绳专用收紧装置工作原理

地面用迪尼玛绳专用收紧装置整体的作业方式采用双牵引轮绕绳收紧的作业方式，动力传递方式为齿轮传动，运动方式为轴、轮共转模式，牵引轮两侧均有纵梁板进行支撑和限位，两侧轴端均套有轴承以保证转动的流畅性[1-3]。根据受力情况的不同，两侧的轴承规格也有所区别，其动力输出机构参照手扳葫芦的传动机构进行改造，动力传递安全可靠，传递效率高，其工作原理如图1所示。

该收紧装置的工作原理为，首先将迪尼玛绳按照工地常用的绕线方式缠绕至两个牵引轮上，将各机构定位牢靠检查无误后，操作人員对操纵机构施加一定的力，通过操纵机构中的传动轴将力传递到齿轮机构，而后齿轮旋转带动牵引轮转动，迪尼玛绳在受力后会陷入轮槽内产生一个较大的摩擦力，从而带动绳子跟随牵引轮的运动而运动，达到紧绳的目的。该装置的传动机构借用减速齿轮组进行力的传递，从而达到省力的目的，减速比参照手扳葫芦的减速比。传动原理如图2所示。

首先，操作人员对手柄施加的力会带动传动轴进行同向转动，传动轴带动减速齿轮进行转动，然后减速齿轮又会带动从动齿轮进行转动，从动齿轮上开有方孔，和长轴配合同步转动，实现力的传递[4-6]。

由于该装置为收紧装置，故其制动性能尤为重要。该装置的制动原理如图3所示。

如图3所示，制动原理采用棘轮机构的单向作业原理，然后选定合适规格的棘轮和棘爪进行配合，保证一定的制动性能。换向主要是通过调节换向开关，然后换向开关会带动里边的换向棘轮旋转，完成向上或向下的换向作业。

2 地面用迪尼玛绳专用收紧装置的结构及功能

地面用迪尼玛绳收紧装置主要由左纵梁总成、牵引轮、挂板、右纵梁总成、连接立柱、齿轮组、操纵手柄和齿轮罩等组成;由操纵机构输入动力源通过齿轮传送到绕绳轮上，从而带动轮子转动，进而实现收绳的效果。其主要结构如图4所示。

整个装置采用分体式模块化设计，长轴和左、右纵梁之间连接有滚子轴承，减小滚动时产生的摩擦阻力，各总成之间采用螺栓连接，方便拆卸。作业时，将三角挂板固定到一安全牢靠处，然后打开三角挂板（开合式），将迪尼玛绳缠入牵引轮轮槽内（注：这个设备轮槽结构适用迪尼玛绳直接缠绕驱动），将三角挂板用螺栓锁紧，然后操作人员通过操控右端手柄即可实现收绳作业，操纵机构设计有棘轮结构，以防止出现“倒车”现象。

经过多次试验，轮槽设计为：第一槽为圆弧槽，后边的槽型均设计为V型切口槽。这既能保证充足的摩擦力，同时也能最大限度地保护迪尼玛绳。这主要是因为第一槽受力较大，如果做成V型槽，会对迪尼玛绳造成较大的伤害，故第一槽槽型设计为圆弧槽（见图5）。

另外，上、下牵引轮排布时，采用常用的错半槽排布方式（见图6）。

3 主要理论计算

3.1 挂板强度计算

挂板强度计算如图7所示。

开孔处的最大剪应力为：

[τmax=1.5VA=1.5Vbh]                           （1）

式中，V表示计算平面沿主架体平面作用的剪力（N），取30 000N;A表示计算截面的面积（mm2）;b表示截面宽（mm），为12mm;h表示截面高（mm），为24mm。将相关数据带入式（1），得出[τmax]为104.2MPa。

挂板采用的是Q345，其材料的抗拉强度为490～675MPa，故挂板强度满足使用要求。

3.2 收绳速度理论计算

齿轮的减速比为：

[i=n1n2×n3n4=521×523=0.052]                  （2）

按照操作人员1min操纵手柄21下，每三下小齿轮转一圈计算，1min牵引轮转的圈数为：

[s=21×13×i=0.364]                     （3）

而牵引轮转一圈的收绳长度：

[l=π·D=314mm]        ;               （4）

故改装置后额的理论收紧速度为：

[V=s×l=0.364×314=114mm/min]             （5）

3.3 长轴的扭矩计算

一定直径的轴所能承受的最大扭矩的计算公式为：

[T=τ×d17.23]                         （6）

式中，[τ]表示许用转应力，[τ=0.8～1.0σ]。长轴的材料采用40Cr，经过调质后其屈服强度为785MPa，轴的直径为30mm，故推知軸能承受的最大扭矩T=3 328.4N·m。

收绳作业过程中长轴处的扭矩为：

[T1=F×L=30 000×0.08=2 400N·m<T]     &nbsp;   （7）

式中，[T1]表示实际产生的扭矩（N·m）;F表示实际作用的力（N）;L表示力臂的长度（m）。

故长轴强度满足使用要求。

3.4 工程应用

目前，该装置已经进行工程试用，试用状况良好，满足工程应用的条件，较好地替代了传统的迪尼玛绳收紧方式，试验现场见图8。

4 结语

本文研制的地面用迪尼玛绳专用收紧装置可确保跨越高铁、高压电力线、高速公路架线施工全过程的安全、高效，提升跨越架线施工的安全性。该装置操作简单，使用方便，安全性高，有很大的推广应用前景。

参考文献：

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