本發(fā)明一種基于電網(wǎng)架空輸電線路的除冰裝置，屬于機械工程，工業(yè)安全生產(chǎn)，架空線路輸配電技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，大容量的超高壓輸電線路越來越多，線路穿越的地理環(huán)境也更加復(fù)雜，給線路的維護帶來諸多困難。同時，植被覆蓋率的減少，裸地面積的增加，導(dǎo)致了草地退化，為冰雪災(zāi)情的擴大提供了潛在條件。隨著輸電線上積雪和冰凌載荷的加重，特別是當極端的天氣災(zāi)害發(fā)生時，線路覆冰厚度往往就會遠遠超出設(shè)計標準規(guī)定的水平，帶來非常嚴重的后果。

我國是輸電線路覆冰最為嚴重的國家之一，線路冰害事故發(fā)生的概率居世界前列。為了保證電力系統(tǒng)的可靠性，減少能源的消耗，提高除冰的效率，維護工人的安全，開發(fā)一種可以全部或部分替代人工來進行除冰作業(yè)的新型除冰設(shè)備一直是近年來國內(nèi)外有關(guān)研究的熱點。研制安全有效的高壓輸電線路除冰設(shè)備具有良好的應(yīng)用前景和實際意義。

目前國內(nèi)外對于輸電線路巡線機器人的研究，巡線機器人主要是工作在天氣良好的環(huán)境中對線路進行損傷檢測。而除冰機器人要求其在惡劣環(huán)境中能對輸電線路進行除冰作業(yè)，對其的功能、結(jié)構(gòu)、通信、動力等方面都有著特殊的要求，現(xiàn)有的巡線機器人無法滿足其使用要求。研制較為成熟的除冰機器人具有非常重要的現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供了一種基于電網(wǎng)架空輸電線路的除冰裝置，主要針對架空輸電線路冬季結(jié)冰問題設(shè)計的輪式爬行沖擊式除冰裝置，利用自然環(huán)境下形成的線路覆冰較脆，粘性小，撞擊震動破冰的效率較高的特點，采用錐形震動撞擊和齒輪滾動相結(jié)合的方式實現(xiàn)高壓輸電架空線路的機械化除冰，采用三輪卡線可實現(xiàn)水平線路和坡度較陡的除冰作業(yè)，提升除冰設(shè)備的自動化程度，可衍生一系列能夠適應(yīng)不同工況、不同規(guī)格輸電線路的除冰裝置。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于電網(wǎng)架空輸電線路的除冰裝置，包括沖擊破冰機構(gòu)、機架、夾緊驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)，所述機架的前部設(shè)置有沖擊破冰機構(gòu)，所述機架的后部設(shè)置有夾緊驅(qū)動機構(gòu)，所述控制機構(gòu)位于機架的下部，所述控制機構(gòu)用于控制沖擊破冰機構(gòu)和夾緊驅(qū)動機構(gòu)；

所述沖擊破冰機構(gòu)的結(jié)構(gòu)為：包括頭部、彈簧、鋸齒聯(lián)軸器和前電機，所述前電機固定設(shè)置在機架的前電機安裝板上，所述鋸齒聯(lián)軸器的活動端尾部設(shè)置在前電機的輸出端上，所述鋸齒聯(lián)軸器的固定端尾部設(shè)置在機架上，所述鋸齒聯(lián)軸器的活動端頭部和所述鋸齒聯(lián)軸器的固定端頭部相對設(shè)置，并能相互匹配，所述頭部活動設(shè)置在機架的前端，且所述頭部和機架的前端之間設(shè)置有彈簧，所述彈簧為頭部提供推力使頭部不與浮冰接觸時，保持鋸齒聯(lián)軸器的固定端頭部和鋸齒聯(lián)軸器的活動端頭部分離；

所述夾緊驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)為：包括前輪、后驅(qū)動電機、后輪、電動缸和中輪，所述前輪和后輪分別通過轉(zhuǎn)軸與機架固定裝配，用于掛在電線上承載設(shè)備重量，所述中輪安裝在底部的連桿夾緊機構(gòu)上從底部壓緊電線，與前輪和后輪配合形成三點式抱緊機構(gòu)，所述后驅(qū)動電機和電動缸均固定設(shè)置在機架的后電機安裝板上，所述后驅(qū)動電機用于驅(qū)動后輪在電線上移動，所述電動缸通過連桿夾緊機構(gòu)驅(qū)動中輪松開或夾緊電線。

所述頭部的結(jié)構(gòu)為：包括錐齒、滑桿和推桿，所述錐齒位于頭部的前端，所述滑桿和推桿均位于頭部的后端，所述頭部通過滑桿對應(yīng)插裝在機架的滑桿套筒內(nèi)，所述滑桿與機架上的滑桿套筒實現(xiàn)輔助滑動配合，所述推桿的一端穿過機架上的推桿套筒與錐齒固定，所述推桿的另一端與鋸齒聯(lián)軸器的固定端尾部連接，所述彈簧套裝在推桿上。

所述錐齒包括大齒和小齒，多個所述大齒圓心陣列分布形成環(huán)狀的咬合體，相鄰的兩個所述大齒之間均設(shè)置有小齒，多個所述小齒也圓心陣列分布形成環(huán)狀。

所述連桿夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)為：包括壓桿、小彈簧和連接器，所述壓桿的一端鉸接在機架上，所述壓桿的另一端活動設(shè)置有中輪，所述連接器的一端鉸接在壓桿中部，所述連接器的另一端與電動缸的活塞桿連接在一起，所述壓桿和連接器之間設(shè)置有小彈簧，所述小彈簧為連桿夾緊機構(gòu)提供預(yù)緊力。

所述機架上設(shè)置有夾緊機構(gòu)安裝鉸鏈，所述壓桿通過銷軸鉸接在夾緊機構(gòu)安裝鉸鏈上，所述壓桿和中輪上方的機架上設(shè)置有擴口狀的進線通道，所述進線通道起定位和導(dǎo)向作用，所述進線通道的頂部設(shè)置有圓形的中心孔，所述中心孔為通孔，與中輪配合將架空電線夾緊。

所述控制機構(gòu)包括電池、控制電路盒和控制本體，所述電池固定設(shè)置在機架底部的殼內(nèi)，所述控制電路盒固定設(shè)置在電池的殼壁上，所述控制本體設(shè)置在控制電路盒內(nèi)，所述電池與控制本體之間電氣連接。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果。

1、本發(fā)明針對輸電架空線路的結(jié)冰問題采用鋸齒聯(lián)軸器產(chǎn)生沖擊震動，且大齒、小齒和夾緊輪相結(jié)合的方式除去線路凝結(jié)的冰塊，沖擊力大，除冰徹底且對線路沒有損害。

2、本發(fā)明安結(jié)構(gòu)簡單輕便，采用開口式進線口設(shè)計，安裝速度快，結(jié)合附帶電動缸的連桿壓緊機構(gòu)實現(xiàn)對工作線路的抱緊。裝置運行可靠，可適應(yīng)坡度較陡的線路除冰作業(yè)。

3、本發(fā)明自動化程度較高，可裝載在塔干預(yù)裝的機械手臂上實施自動化安裝，也可以在跨越塔干時利用塔干預(yù)裝機械手臂實現(xiàn)充電，從而實現(xiàn)單臺裝置長距離除冰作業(yè)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)裝配圖。

圖2為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)裝配主視圖。

圖3為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)裝配俯視圖。

圖4為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)裝配左視圖。

圖5為本發(fā)明的機架組件結(jié)構(gòu)裝配圖。

圖6為本發(fā)明的機架組件結(jié)構(gòu)主視圖。

圖7為本發(fā)明的沖擊破冰機構(gòu)組件裝配圖。

圖8為本發(fā)明的連桿壓緊機構(gòu)裝配立體圖。

圖9為本發(fā)明的連桿壓緊機構(gòu)裝配主視圖。

圖10為本發(fā)明的夾緊輪示意圖。

圖11為本發(fā)明的鋸齒聯(lián)軸器示意圖。

圖中：1為頭部、2為彈簧、3為機架、4為前輪、5為鋸齒聯(lián)軸器、6為前電機、7為后驅(qū)動電機、8是后輪、9是電動缸、10為電池、11為控制電路盒，12為壓桿、13為連接器、14為中輪、15為小彈簧、16為滑桿套筒、17為推桿套筒、18為前電機安裝板、19為后電機安裝板、20為夾緊機構(gòu)安裝鉸鏈、21為中心孔、22為進線通道、23為大齒、24為小齒、25為滑桿、26為推桿。

具體實施方式

如圖1～圖11所示，本發(fā)明一種基于電網(wǎng)架空輸電線路的除冰裝置，包括沖擊破冰機構(gòu)、機架3、夾緊驅(qū)動機構(gòu)和控制機構(gòu)，所述機架3的前部設(shè)置有沖擊破冰機構(gòu)，所述機架3的后部設(shè)置有夾緊驅(qū)動機構(gòu)，所述控制機構(gòu)位于機架3的下部，所述控制機構(gòu)用于控制沖擊破冰機構(gòu)和夾緊驅(qū)動機構(gòu)；

所述沖擊破冰機構(gòu)的結(jié)構(gòu)為：包括頭部1、彈簧2、鋸齒聯(lián)軸器5和前電機6，所述前電機6固定設(shè)置在機架3的前電機安裝板18上，所述鋸齒聯(lián)軸器5的活動端尾部設(shè)置在前電機6的輸出端上，所述鋸齒聯(lián)軸器5的固定端尾部設(shè)置在機架3上，所述鋸齒聯(lián)軸器5的活動端頭部和所述鋸齒聯(lián)軸器5的固定端頭部相對設(shè)置，并能相互匹配，所述頭部1活動設(shè)置在機架3的前端，且所述頭部1和機架3的前端之間設(shè)置有彈簧2，所述彈簧2為頭部1提供推力使頭部1不與浮冰接觸時，保持鋸齒聯(lián)軸器5的固定端頭部和鋸齒聯(lián)軸器5的活動端頭部分離；

所述夾緊驅(qū)動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)為：包括前輪4、后驅(qū)動電機7、后輪8、電動缸9和中輪14，所述前輪4和后輪8分別通過轉(zhuǎn)軸與機架3固定裝配，用于掛在電線上承載設(shè)備重量，所述中輪14安裝在底部的連桿夾緊機構(gòu)上從底部壓緊電線，與前輪4和后輪8配合形成三點式抱緊機構(gòu)，所述后驅(qū)動電機7和電動缸9均固定設(shè)置在機架3的后電機安裝板19上，所述后驅(qū)動電機7用于驅(qū)動后輪8在電線上移動，所述電動缸9通過連桿夾緊機構(gòu)驅(qū)動中輪14松開或夾緊電線。

所述頭部1的結(jié)構(gòu)為：包括錐齒、滑桿25和推桿26，所述錐齒位于頭部1的前端，所述滑桿25和推桿26均位于頭部1的后端，所述頭部1通過滑桿25對應(yīng)插裝在機架3的滑桿套筒16內(nèi)，所述滑桿25與機架3上的滑桿套筒16實現(xiàn)輔助滑動配合，所述推桿26的一端穿過機架3上的推桿套筒17與錐齒固定，所述推桿26的另一端與鋸齒聯(lián)軸器5的固定端尾部連接，所述彈簧2套裝在推桿26上。

所述錐齒包括大齒23和小齒24，多個所述大齒23圓心陣列分布形成環(huán)狀的咬合體，相鄰的兩個所述大齒23之間均設(shè)置有小齒24，多個所述小齒24也圓心陣列分布形成環(huán)狀。

所述連桿夾緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)為：包括壓桿12、小彈簧15和連接器13，所述壓桿12的一端鉸接在機架3上，所述壓桿12的另一端活動設(shè)置有中輪14，所述連接器13的一端鉸接在壓桿12中部，所述連接器13的另一端與電動缸9的活塞桿連接在一起，所述壓桿12和連接器13之間設(shè)置有小彈簧15，所述小彈簧15為連桿夾緊機構(gòu)提供預(yù)緊力。

所述機架3上設(shè)置有夾緊機構(gòu)安裝鉸鏈20，所述壓桿12通過銷軸鉸接在夾緊機構(gòu)安裝鉸鏈20上，所述壓桿12和中輪14上方的機架3上設(shè)置有擴口狀的進線通道22，所述進線通道22起定位和導(dǎo)向作用，所述進線通道22的頂部設(shè)置有圓形的中心孔21，所述中心孔21為通孔，與中輪14配合將架空電線夾緊。

所述控制機構(gòu)包括電池10、控制電路盒11和控制本體，所述電池10固定設(shè)置在機架3底部的殼內(nèi)，所述控制電路盒11固定設(shè)置在電池10的殼壁上，所述控制本體設(shè)置在控制電路盒內(nèi)，所述電池10與控制本體之間電氣連接。

本發(fā)明的操作方法：首先將該裝置裝配在輸電線路上。

具體步驟為：

(1)啟動電動缸9使其收縮，在連桿機構(gòu)作用下使中輪14向下逐漸運動直至到達最底端位置，打開進線通道22；

(2)將裝置通過進線通道22安裝在架空線路上，使前后夾緊輪（前輪4和后輪8）緊壓在線路的上部；

(3)啟動電動缸9使其伸長，在連桿機構(gòu)的作用下使中輪14向上運動直至中輪14電線底部壓緊在線路上，使前輪4、后輪8和中輪14組成的三輪三點式夾緊輸電線路，完成裝置在線路上的安裝抱緊。

當架空輸電線路發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象時，在指揮系統(tǒng)的作用下該除冰裝置啟動進行除冰作業(yè)。

本發(fā)明具有多個除冰方式，具體如下。

除冰方式一

具體步驟為：(1)啟動；(2)浮冰初步處理作業(yè)；(3)去冰渣作業(yè)。

所述裝置啟動步驟：同時啟動三臺電機（鋸齒聯(lián)軸器5為分離狀態(tài)，其中中部兩臺前電機（附減速器）6空轉(zhuǎn)沒有載荷），后輪8在后驅(qū)動電機（附減速器）7的驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，利用設(shè)備自身重量和夾緊機構(gòu)的預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力推動裝置前進。

所述裝置浮冰初步處理作業(yè)步驟：當運動過程中頭部1大齒23接觸冰表面時，在冰的阻力下壓縮推桿26與機架3間的彈簧2，相對機架3將后運動使原本分離的鋸齒聯(lián)軸器5嚙合，由于鋸齒聯(lián)軸器5前半部分與推桿26固定無法隨后半部分轉(zhuǎn)動，從而齒面不斷發(fā)生滑動使推桿26產(chǎn)生軸向的沖擊載荷并將其傳遞至頭部1與冰塊的接觸表面，使附在線路上的冰塊破裂脫落（由于兩臺前電機（附減速器）6可能不同步轉(zhuǎn)動，頭部1分為左右兩塊對稱結(jié)構(gòu)具有節(jié)能的特點），隨后頭部1的小齒24部分對殘留的冰渣進行進一步刮除。

所述裝置去冰渣作業(yè)步驟：在后輪8的推動下不斷前進推動頭部1除冰部分向前運動（在運動過程中滾輪（包括前輪4后輪8和中輪14）的特殊齒狀邊緣結(jié)構(gòu)對殘留的冰渣進行更進一步刮除防止裝置出現(xiàn)打滑現(xiàn)象）實現(xiàn)連續(xù)的除冰作業(yè)。

除冰方式二

具體步驟為：(1)啟動；(2)除冰作業(yè)；(3)運動待機。

所述裝置啟動步驟：同時啟動后驅(qū)動電機7（附減速器）（鋸齒聯(lián)軸器5為分離狀態(tài)，且其中中部兩臺前電機6（附減速器）不啟動），后輪8在后驅(qū)動電機7（附減速器）的驅(qū)動下利用設(shè)備自身重量和夾緊機構(gòu)的預(yù)緊力產(chǎn)生的摩擦力推動裝置前進。

所述裝置除冰作業(yè)步驟：當運動過程中頭部1大齒23接觸冰表面時，在冰的阻力下壓縮推桿26與機架3間的彈簧2，頭部1與機架3之間安裝位移傳感器，當相對機架3向后運動使原本分離的鋸齒聯(lián)軸器5嚙合時，控制電路對位移傳感器的位移信號識別，啟動驅(qū)動相應(yīng)鋸齒聯(lián)軸器5的前電機6（附減速器）（減少無用功率輸出，使裝置更加節(jié)能，增大除冰作業(yè)行程），使齒面不斷發(fā)生滑動使推桿26產(chǎn)生軸向的沖擊載荷并將其傳遞至頭部1與冰塊的接觸表面，使附在線路上的冰塊破裂脫落，隨后頭部1的小齒24部分對殘留的冰渣進行進一步刮除；在后輪8的推動下不斷前進推動頭部1除冰部分向前運動（在運動過程的滾輪（包括前輪4后輪8和中輪14））使特殊齒狀邊緣結(jié)構(gòu)對殘留的冰渣進行更進一步刮除防止裝置出現(xiàn)打滑現(xiàn)象）實現(xiàn)連續(xù)的除冰作業(yè)。

所述裝置運動待機作業(yè)步驟：當線路中沒有浮冰時在彈簧2的作用下鋸齒聯(lián)軸器5分離，位移傳感器識別后，相應(yīng)前電機6（附減速器）關(guān)閉，以節(jié)約除冰系統(tǒng)所需的動能。

所述裝置長距離跨越塔桿方式具體步驟為：將該裝置裝配在輸電線路上，在線路的塔桿的合適位置設(shè)置機庫，保護裝置本身，防止待機狀態(tài)時被冰雪覆蓋自身發(fā)生凍結(jié)。

所述具體步驟為：

(1)啟動電動缸9使其縮回，在連桿機構(gòu)的作用下使中輪14向下運動直至到達最底端位置，打開進線通道22；

(2)將裝置通過進線通道22安裝在架空線路上，使前后夾緊輪（包括前輪4后輪8）緊壓在線路的上部；

(3)啟動電動缸9使其伸長，在連桿機構(gòu)的作用下使中輪14向上運動直至中輪14電線底部壓緊在線路上，前輪4、后輪8和中輪14組成的三輪夾緊輸電線路，完成裝置在線路上的安裝抱緊。

本發(fā)明自動化程度較高，可實現(xiàn)快速安裝，在除冰作業(yè)行進至塔桿時，可通過在塔干預(yù)裝的機械手臂進行快速抓取和安裝，實施自動化安裝，充電和跨越線路中的塔桿結(jié)構(gòu)的動作，從而實現(xiàn)單臺裝置長距離除冰作業(yè)。此外本發(fā)明可衍生一系列適應(yīng)不同類型的輸電線路除冰的成套設(shè)備。

上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施例，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下作出各種變化。