本發(fā)明專(zhuān)利涉及機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓線機(jī)械除冰車(chē)。

背景技術(shù)：

目前國(guó)外一般采用噴火器進(jìn)行高壓線除冰，如圖1所示。但是成本很高。針對(duì)2008年初發(fā)生的低溫雨雪冰凍災(zāi)害，導(dǎo)致南方電網(wǎng)區(qū)域的貴州大部分地區(qū)、廣西桂北地區(qū)、廣東粵北地區(qū)、云南滇東北地區(qū)電網(wǎng)設(shè)施遭受到嚴(yán)重破壞，西電東送也受到嚴(yán)重影響。為提高電網(wǎng)對(duì)極端氣候、重大自然災(zāi)害的抵御能力，南方電網(wǎng)啟動(dòng)了包括“直流融冰裝置樣機(jī)研制”重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，如圖2所示。直流融冰技術(shù)先進(jìn)，不需要很大的負(fù)荷，一般只需要1至2萬(wàn)千瓦，而且直流輸出電壓可調(diào)，可在一定范圍內(nèi)針對(duì)不同長(zhǎng)短的單條線路進(jìn)行融冰，不再需要進(jìn)行線路串接，操作比較簡(jiǎn)單，為線路的融冰工作提供了更為簡(jiǎn)便的方式。固定式（可控硅）直流融冰裝置是采用引入變電站10千伏電源，通過(guò)三繞組整流變壓器后，送入12脈波可控硅整流器，經(jīng)整流后輸出3000伏/1400安的直流。該裝置可實(shí)現(xiàn)輸出電壓、電流調(diào)節(jié)功能，可滿足城前嶺變電站除220千伏城煙線外的其余110千伏及以上電壓等級(jí)線路的直流融冰。但采用直流融冰雖是一種切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)有效的防冰災(zāi)措施，但直流融冰裝置存在直流輸出電流大、大角度大電流長(zhǎng)期運(yùn)行、已建變電站的接入等多項(xiàng)新的問(wèn)題。

發(fā)明專(zhuān)利內(nèi)容

本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種高壓線機(jī)械除冰車(chē)，本發(fā)明提出了除冰車(chē)的整體方案設(shè)計(jì)，包括懸掛問(wèn)題、傳動(dòng)及驅(qū)動(dòng)方式、除冰刀、行走輪和驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì)；進(jìn)行了包括軸和除冰刀的設(shè)計(jì)計(jì)算、鎖緊機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算以及控制部分的設(shè)計(jì)，并給出了軸和除冰刀的加工工藝。

本發(fā)明的高壓線除冰車(chē)不僅除冰方式獨(dú)特、除冰效率高，而且其自動(dòng)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)可以減少除冰車(chē)在除冰時(shí)對(duì)高壓線的損傷，其體積小，方便人工攜帶，操作簡(jiǎn)單，具有廣闊的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1：噴火器融冰圖。

圖2：直流融冰裝置圖。

圖3：除冰車(chē)整體俯視圖。

圖4：除冰車(chē)整體右視圖。

圖5：除冰刀局部圖。

圖6：除冰車(chē)行走模擬圖。

圖7：后輪軸圖。

圖8：除冰刀方案圖。

圖9：鎖緊機(jī)構(gòu)方案（未鎖緊狀態(tài)）圖。

圖10：鎖緊機(jī)構(gòu)方案（鎖緊狀態(tài)）圖。

圖11：調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)方案（原始狀態(tài)）圖。

圖12：調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)方案（極限狀態(tài)）圖。

圖13：電動(dòng)推桿的電路圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明專(zhuān)利的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明專(zhuān)利，并不用于限定本發(fā)明專(zhuān)利。

本發(fā)明專(zhuān)利涉及一種高壓線機(jī)械除冰車(chē)，本發(fā)明提出了除冰車(chē)的整體方案設(shè)計(jì)，包括懸掛問(wèn)題、傳動(dòng)及驅(qū)動(dòng)方式、除冰刀、行走輪和驅(qū)動(dòng)輪的設(shè)計(jì)；進(jìn)行了包括軸和除冰刀的設(shè)計(jì)計(jì)算、鎖緊機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的機(jī)械部分設(shè)計(jì)計(jì)算以及控制部分的設(shè)計(jì)，并給出了軸和除冰刀的加工工藝。

進(jìn)一步的，本設(shè)計(jì)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是實(shí)現(xiàn)機(jī)械除冰車(chē)在高壓線上的行走，讓使用者只需要通過(guò)小巧的控制器就可以控制除冰車(chē)來(lái)達(dá)到其除冰的效果，并且不能對(duì)高壓線造成損傷。為此，除冰車(chē)在整體設(shè)計(jì)上要求結(jié)構(gòu)盡量精簡(jiǎn)，在高壓線上的懸掛和移動(dòng)方式可靠，傳動(dòng)方式優(yōu)化，驅(qū)動(dòng)和控制方便，零部件配置合理，除冰刀的形狀及碎冰效果能達(dá)到預(yù)期等。

進(jìn)一步的，本發(fā)明提出的除冰車(chē)的整體結(jié)構(gòu)如圖3、圖4所示。除冰車(chē)在工作時(shí)，其運(yùn)動(dòng)傳遞過(guò)程如下：

（1）圖3中直流電機(jī)1帶動(dòng)鏈輪3傳動(dòng)到鏈輪4，將運(yùn)動(dòng)傳遞到后輪軸，使驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)行走凹輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使整個(gè)除冰車(chē)在高壓線上行走；

（2）直流電機(jī)2驅(qū)動(dòng)鏈輪1傳動(dòng)到鏈輪2，將運(yùn)動(dòng)傳遞到除冰刀軸，使如圖5中所示的除冰刀轉(zhuǎn)動(dòng)。

進(jìn)一步的，懸掛在高壓線上的設(shè)備會(huì)出現(xiàn)兩側(cè)劇烈晃動(dòng)、墜落、行走不穩(wěn)定的情況，除冰車(chē)也不例外。為了解決此問(wèn)題，本設(shè)計(jì)中除冰車(chē)采用擺動(dòng)原理，選擇兩側(cè)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，其兩側(cè)下方分別掛有相對(duì)較重的蓄電池和電動(dòng)機(jī)，使得整個(gè)除冰車(chē)的重心偏下，從而避免上述普通懸掛問(wèn)題，如圖3所示。

進(jìn)一步的，鏈傳動(dòng)是應(yīng)用較廣的一種機(jī)械傳動(dòng)。與帶傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)能保持準(zhǔn)確的平均傳動(dòng)比，傳動(dòng)效率高，徑向壓軸力小，能在高溫及低速情況下工作。與齒輪傳動(dòng)相比，鏈傳動(dòng)安裝精度要求較低，成本低廉。除冰車(chē)對(duì)傳動(dòng)的精度要求不是很高，更重要的一點(diǎn)是鏈條的長(zhǎng)度和松緊可以根據(jù)要求不斷的調(diào)整，能夠保證將除冰車(chē)的除冰效果調(diào)整到最佳，故本設(shè)計(jì)選擇鏈傳動(dòng)方案。

進(jìn)一步的，采用兩個(gè)12v的蓄電池為兩個(gè)直流電機(jī)和兩個(gè)電動(dòng)推桿提供電能，并通過(guò)鏈轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)除冰車(chē)的行走及除冰刀的轉(zhuǎn)動(dòng)。由于此次屬于高空作業(yè)，為了操作簡(jiǎn)便，采用無(wú)線遙控方式控制除冰車(chē)的工作過(guò)程。由于考慮到高壓線上的磁場(chǎng)可能對(duì)無(wú)線遙控系統(tǒng)造成一定程度的影響，所以本設(shè)計(jì)采用簡(jiǎn)單的繼電器和限位開(kāi)關(guān)來(lái)控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)、停止，如圖6所示。

進(jìn)一步的，本設(shè)計(jì)中，除冰刀中間呈圓形凹面，凹面為周期性波紋曲線，波紋曲面上均勻分布有滾花狀的微刃，除冰刀的兩側(cè)設(shè)計(jì)有鷹嘴型的除冰刃。

進(jìn)一步的，行走輪與驅(qū)動(dòng)輪均設(shè)計(jì)為凹輪，使之能夠與高壓導(dǎo)線外形貼合。凹輪采用超耐磨材料，內(nèi)凹處應(yīng)粘有人字形橡膠以增大摩擦力，為除冰車(chē)在高壓線上行走提供必要條件。通過(guò)繞度的計(jì)算確定除冰刀和前后輪的相對(duì)位置，使結(jié)構(gòu)更緊湊更穩(wěn)定。

進(jìn)一步的，除冰車(chē)必須能夠除去線徑20mm左右的高壓線上包裹的直徑為60mm以上的冰柱，并保證其懸掛在高壓線上除冰時(shí)的速度達(dá)到700米/小時(shí)，且除冰刀能夠達(dá)到300r/min以上的轉(zhuǎn)速。

進(jìn)一步的，直流電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)性能，宜于在廣泛范圍內(nèi)平滑調(diào)速。所以本設(shè)計(jì)選擇直流電機(jī)。

進(jìn)一步的，后輪軸如圖7所示，前輪軸在高壓線除冰車(chē)中起到平衡作用，因此結(jié)構(gòu)和后輪軸的412段完全相同。

進(jìn)一步的，本發(fā)明采用鷹嘴型除冰刃（如圖8所示），內(nèi)凹處過(guò)度線采用正弦函數(shù)和直線連接，使過(guò)度不再平緩，增強(qiáng)了震動(dòng)除冰的效果。

進(jìn)一步的，本發(fā)明選用pattman01電動(dòng)機(jī)通過(guò)鏈傳動(dòng)帶動(dòng)除冰刀高速旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)上的鏈輪齒數(shù)30，后輪軸上的鏈輪齒數(shù)17鏈傳動(dòng)的傳動(dòng)效率取0.95，則除冰軸的輸出功率：36.84w，除冰軸的轉(zhuǎn)速：529r/min，除冰軸最小直徑的估算：4.59mm，考慮經(jīng)濟(jì)性原則，同時(shí)增強(qiáng)軸的剛性、強(qiáng)度，故加大軸的最小直徑，取8mm。

進(jìn)一步的，本發(fā)明通過(guò)鉸鏈來(lái)連接鎖緊機(jī)構(gòu)和除冰車(chē)中間內(nèi)板的左端，右端靠彈簧插銷(xiāo)來(lái)連接的，鎖緊機(jī)構(gòu)靠鎖緊輪來(lái)鎖緊除冰車(chē)，使除冰車(chē)緊貼高壓線行走，在外力的作用下可以偏轉(zhuǎn)一定的角度，如圖9、10所示。

進(jìn)一步的，本設(shè)計(jì)選擇的鎖緊輪為內(nèi)凹型，保證其內(nèi)表面與高壓導(dǎo)線外形基本貼合，內(nèi)凹處的半徑為12mm。另外，要保證鎖緊輪耐磨，選擇超耐磨材料。

進(jìn)一步的，本發(fā)明采用電動(dòng)推桿調(diào)節(jié)，如圖11、12所示。通過(guò)兩個(gè)支撐座把12v的電動(dòng)推桿固定在懸臂板和電機(jī)支撐板上，通過(guò)遠(yuǎn)程控制模塊，通過(guò)遙控手柄控制電動(dòng)推桿伸出量，從而實(shí)現(xiàn)高壓線和除冰刀相對(duì)位置的確定。但其控制和結(jié)構(gòu)相對(duì)手動(dòng)調(diào)節(jié)復(fù)雜。

進(jìn)一步的，根據(jù)高壓線的繞度計(jì)算，確定其最大的極限位置。電動(dòng)推桿的舉力均為15kg，滿足強(qiáng)度要求。其繞鉸鏈的旋轉(zhuǎn)量大約為10°左右。電動(dòng)推桿的電路圖如圖13所示。

以上所述僅為本發(fā)明專(zhuān)利的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明專(zhuān)利，凡在本發(fā)明專(zhuān)利的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明專(zhuān)利的保護(hù)范圍之內(nèi)。