便攜式自適應電纜除冰器結構設計

摘要：文章針對便攜式自適應電纜除冰器進行了結構設計，該裝置能夠對架空輸電線上覆蓋的冰層進行去除，除冰器由除冰模塊和蓄電池及控制模塊組成。在除冰模塊沿電纜進行除冰時，蓄電池及控制模塊處在垂直位置以保證除冰模塊的前后導向輪對電纜有均衡壓力。整個除冰器通過除冰模塊的前后導向輪支承在電纜上，通過驅動輪組件驅動前進。

關鍵詞：除冰器；架空輸電線；結構設計；除冰模塊；蓄電池；控制模塊 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP242 文章編號：1009-2374（2015）36-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.36.007

1 國內外同類課題研究水平概述

目前應用最普遍的除冰方法有兩種，即融解法和機械法。融解法是依靠熱作用或撒布化學藥劑使冰雪融化，其優點是除凈率高，但這種方法成本高且容易造成環境污染。雖然環保型融雪劑已經問世，對環境和植被的影響也減少了，但并未徹底根除，因此使用范圍受到一定的限制。機械法是通過機械直接作用解除冰雪的危害，雖然除凈率較低，但是對環境及植被無污染，能實現冰雪的異地轉移，應用范圍比較廣。隨著設備液壓化、電氣化、自動化研究的進行，除冰器在設計上也涌現出不少的新方法和新技術。目前的架空電纜除冰器機械法的應用方面主要集中在切削法和敲擊法兩種，切削法除冰比較干凈，敲擊法清潔度較差。但目前的設備很難適應電纜懸掛時的傾斜角度，穩定工作存在問題。同時刀具的連接方式目前還存在不少問題，擦傷或打傷電纜的現象時有發生。

2 便攜式自適應電纜除冰器的特點

2.1 除冰器的自適應特點

該裝置的中心旋轉軸結構使除冰器能夠自動適應懸掛電纜線的不同傾斜角度，如圖1和圖2所示無論電纜的傾斜角度是多少，除冰組件的前后導向輪始終能和電纜有嚴密的接觸，保證了除冰組件工作的穩定性，同時蓄電池及控制模塊由于重力的作用方向始終處在垂直的位置。除冰器采用開放式結構，該除冰器可方便地安放在輸電線纜上。通過在除冰器兩端安裝探測器，除冰器可以在碰到電線桿或者鐵塔之后自動停止或換向。除冰器上裝有遙控開關，可以在地面控制它的工作狀態。

2.2 除冰組件的角度調節

根據電纜覆冰厚度情況的不同，可以通過除冰組件的角度調整機構調整除冰組件的角度。如圖3所示每套除冰組件都配有一個角度調整裝置。如圖4所示電動機帶動傳動機構使外齒輪和內齒圈嚙合，內齒圈能夠在機架的外滑道中滑動從而實現除冰組件的角度調節。一般情況下前后兩套除冰組件縱橫交叉90度布置，用以保證除冰的清潔程度。

2.3 螺旋冰刀浮動聯接機構及螺旋冰刀距離調節機構

為了避免螺旋冰刀切到電纜，兩個螺旋冰刀的固定支架與機架采用浮動連接，通過如圖4所示的滑道和彈簧實現了浮動組件在滑道中的浮動。為了使除冰器能夠適應不同電纜直徑的除冰工作，兩螺旋冰刀之間的距離是可以調節的，如圖4所示通過旋轉調整旋鈕由齒形帶帶動調整推桿轉動，進而實現兩螺旋冰刀軸間距離的調整。

2.4 螺旋冰刀及其特點

螺旋冰刀是除冰器中的主要工作部件，螺旋冰刀的形狀如圖4所示，下部的錐形可以方便地使帶有覆冰的電纜順利地進入到兩個螺旋冰刀之間，保證了工作啟動時的平穩性。螺旋冰刀的刀刃根部呈錐形，從上到下螺旋冰刀的刀刃根部深度逐漸增大，這樣在除冰過程中切下的冰屑能順利地向下滑動，保證不會有冰屑堆積在刀刃根部影響正常除冰作業。

3 便攜式電纜除冰器工作過程

在圖1和圖2中，便攜式自適應電纜除冰器通過頂部的吊環由遙控直升飛機吊裝到架空輸電線纜上，整個除冰器由除冰模塊和蓄電池及控制模塊組成，蓄電池用于提供電力。除冰器靠除冰模塊中的前支撐輪和后支撐輪支承在電纜上，如圖3所示。吊裝好后可以通過地面操作人員手中的遙控器控制除冰器開始工作。

在圖5中介紹了除冰模塊的布置情況，帶有覆冰（1）的電纜（2）從除冰器的前端進入除冰器，前支承輪支承在帶有覆冰的電纜上，經過前導向輪后帶有覆冰的電纜進入縱向除冰組件（3），此時大部分的覆冰將被除去，然后電纜進入橫向除冰組件（4）除去殘余的覆冰，接著電纜進入清潔毛刷組件（5）電纜上的冰屑將被清除干凈，最后電纜進入兩套驅動輪組件（6）中，驅動輪組件控制除冰器在電纜上行走的速度，除完覆冰的電纜經過后支承輪。最終帶有覆冰的電纜經過除冰器后電纜上的覆冰被清理干凈。

4 結語

為了開發適應我國國情的電纜除冰器，本文設計了一種可以用于架空輸電線纜除冰的裝置。本文解決其技術問題所采用的技術方案是：利用軟件建立機架、螺旋冰刀、傳動齒輪、傳動帶輪以及其他調整裝置的三維CAD模型；以多體系統動力學理論為基礎，應用機械系統動力學仿真分析軟件UGNX運動仿真，建立了除冰組件、清潔毛刷組件、驅動輪組件等多體系統動力學模型，在此基礎上創建了包括機架、蓄電池等結構的模型。本除冰器的有益效果是，可以對任意位置任意傾斜角度的電纜進行除冰，對于電纜的傾斜角度具有自適應的功能，并能夠實現可根據不同的電纜直徑調節除冰刀片之間的距離以及螺旋冰刀的浮動安裝。

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作者簡介：祁晨宇（1984-），男，內蒙古烏蘭察布人，包頭職業技術學院講師，研究生，研究方向：機械設計與

制造。

（責任編輯：周 瓊）endprint