一種鏈條傳動式鋼絲繩檢查機的設計和應用

李 健 金海明 劉 暢 陳 匯 劉艷洞

（北京送變電公司機具設備分公司，北京102401）

0 引言

鋼絲繩是張力放線過程中必不可少的器具。在高強度的施工過程中，很多鋼絲繩會在使用時出現不同程度的散股、斷裂、打結等問題，對現場施工造成很大的危害。為了保障現場施工安全，必須定期對每一根鋼絲繩進行檢查和保養。以北京送變電公司為例，共有鋼絲繩100萬m，近年來，隨著電力行業的發展，施工強度增大，鋼絲繩年均損傷率達到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，這是一項任務非常繁重的工作，僅靠手工作業是無法完成的，必須依靠現代化的檢查機來完成。

目前，鋼絲繩檢查保養的流程是：首先以一定速度將纏繞在線軸上的鋼絲繩打開，如果發現有損傷，則停車進行檢查修復。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，但在實踐中，這一鋼絲繩檢查保養工作出現了較多的問題：

（1）占用昂貴的施工機械，造成設備浪費，增加成本。

（2）產生大量噪聲廢氣，不僅污染環境，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，浪費人力資源。

（4）施工高峰期沒有富余牽引機，只能手工完成檢查。

（5）經常出現跳槽現象，需要停機調試，大量浪費時間。

1 鏈條傳動式鋼絲繩檢查機的設計

上述問題嚴重困擾著鋼絲繩的檢查，降低了工作效率。在實際工作中，迫切需要改進鋼絲繩檢查技術，讓鋼絲繩的檢查既操作簡便、節省成本，又能消除環境污染。通過調研，本電動鋼絲繩檢查機的支撐系統、排線裝置、傳動系統可根據實際情況自行設計制作。

1.1 設計目標

（1）研制安全可靠、操作簡便的鋼絲繩檢查機器。

（2）消除噪聲污染、廢氣排放，改善工作人員的工作環境。

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

（4）降低鋼絲繩檢查保養成本6萬元，節約經費。

1.2 方案選擇

為了能夠科學準確地確定出最佳方案，技術小組根據工作需要和工具特點，確定了評定標準。

（1）可靠性。設備強度應足夠，牢固可靠，試驗載荷應達到使用載荷的2.5倍。

（2）經濟性。設備應成本較低，制作周期較短，易于批量生產。

（3）實用性。設備應當結構合理、操作簡單、使用方便。

（4）環保性。設備應當不產生噪聲廢氣，清潔環保。

（5）易維護性。設備應當裝卸方便，易于維修保養。

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

1.3 設計程序

本方案的執行程序是：第一步，設計圖紙；第二步，設計制作由支架、軸承及附件構成的支撐系統；第三步，制作由鏈輪、鏈條及附件組成的傳動系統；第四步，定做電動機、減速機來構成動力裝置；第五步，加工絲杠、光杠和排線器等排線裝置；第六步，將上述設備在一起進行裝配調試。在確定制作鏈條傳動式電動鋼絲繩檢查機后，對該方案的難點進行了分析。本設計中的制作難點主要有：

（1）給排線器傳遞動力。傳統的方法是增加鏈輪補償軸向距離，間接傳遞動力，而這一方法是間接傳遞動力，導致存在扭矩損失，且裝卸不方便。在本設計中采用增加絲杠長度，直接傳遞動力的方法，這一方法的扭矩損失很小，且裝卸方便。

（2）保證絲杠安裝的同軸度。傳統的方法是選用調心球軸承支撐絲杠，軸承座焊接在支架上，而這會使得焊接產生變形。本設計中選用調心球軸承支撐絲杠，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

（1）按照設計，分別制作支架、軸及附件，并對軸進行強度校核。

（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）為電動機制作防塵土擋板，既不影響通風散熱，又能阻擋塵土。

在完成上述設計和制作后，要對支撐系統的強度進行檢查，每軸鋼絲繩質量約650kg，將軸裝配在支架上加載1.9t質量沒有產生變形，確保強度完全符合實際要求。

1.4.2 制作傳動裝置

（1）設備正常工作需要約200N·m 扭矩，鏈條最高需要傳遞2kW 的功率，根據計算，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，根據配合確定鏈輪中心孔的尺寸。

（3）為鏈輪、鏈條加工防護罩，保證安全。

在完成上述設計和制作后，要檢查鏈輪、鏈條強度，將2個鏈輪與鏈條組成鏈傳動副，加載670N·m 的扭矩，務必確保強度符合要求。

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，并配額定功率為4kW 的電機，電機轉速1 500r/min。

（2）根據計算得出，減速機輸出轉速為51.7r/min，輸出扭矩約為665N·m。

1.4.4 加工絲杠及附件

（1）按照設計，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，實現排線器手動/自動狀態的轉換。

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，要對設備的空轉進行檢查，裝配完畢后對設備進行2h的空運轉調試，確保設備運行平穩。

2 效果檢查

電動鋼絲繩檢查機調試完成后，我們進行了現場實驗，活動前需3人配合完成的工作，活動后2人就可輕松完成，大大節約了人力資源。而且沒有了噪聲廢氣，保護了工人的身體健康。

采用鏈條傳動式鋼絲繩檢查機后，設備成本大大降低，約為原來的1/20。年折舊費由原來的6萬變成了0.3萬，僅為原來的1/20。年維護費由原來的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，大大節約了能源消耗。所產生的噪聲由原來的80～90dB降低為40～50dB，大大改善了工作環境，且在工作過程中不產生廢氣和跳槽問題，較好地確保了設備的良好運轉，同時提高了工作效率，也確保了施工過程的安全可控。

3 結語

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

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

［2］彭婷婷，周義仁.螺線管式磁感應鋼絲繩斷絲檢測系統設計［J］.工礦自動化，2014，40（1）：80－83.