CN104716602B - 一种轻便式农网线路弧垂调整装置 - Google Patents

Abstract

一种轻便式农网线路弧垂调整装置，包括支撑机架，支撑机架上安装有卷扬筒，卷扬筒上缠绕有绳索，卷扬筒一端安装有与其同轴转动的棘轮机构，卷扬筒另一端安装有与其同轴转动的大齿轮；支撑机架上安装有缠线轴，缠线轴旁边安装有与其同轴转动的小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合，小齿轮、大齿轮构成传动机构，小齿轮上固定安装有摇把，支撑机架上安装有用于导向的定滑轮。本发明提供一种轻便式农网线路弧垂调整装置，该装置具有操作简单、自重轻、负载能力大，弧垂调整精度高、减轻作业人员的施工强度和保证施工安全性等突出优势。

Description

一种轻便式农网线路弧垂调整装置

技术领域

本发明一种轻便式农网线路弧垂调整装置，属于农网配电线路的运行、施工和检修领域，尤其适用于动力设备无法运达的偏远山区和配电线路需要跨越大河流时的弧垂调整。

背景技术

配电线路是电力系统的重要组成部分，它们担负着向城乡供电的艰巨任务，其安全可靠的运行将直接影响国民经济发展和人民的日常生活质量。然而，农网配电线路的面广、点多、区域大以及设备的质量参差不齐，这些都会给电网工作人员的运行施工效率带来极大的挑战；同时，配电线路大多通过偏远山区等动力设备无法交通运输的特殊环境向用户输电，交通运输不便利以及农村供电所的设备大多老旧和缺乏。因此，在电力作业人员对农网线路进行弧垂调整时，为了提高弧垂调整精度和施工效率，设计一种轻便式的弧垂调整装置就成为了亟需解决的问题。

针对线路的弧垂调整，现有技术中的弧垂调整工器具，主要集中于电压等级较高的输电线路领域；或是对弧垂进行调整时，大多具有方法复杂、操作不方便、施工不灵活、工具笨重、弧垂调整精度低和成本昂贵的特点，而目前对农网线路的弧垂调整还缺乏一种切实可行的方法和一套省工省力、安全可靠、成本低的工器具。

发明内容

为了给农网线路的弧垂调整提供一种切实可行的工器具，也为了在山区、河流大跨越等不利的施工环境下便捷使用。本发明提供一种轻便式农网线路弧垂调整装置，不仅能够用于常规的农网线路进行弧垂调整和作为临时的小型紧、集线牵引机使用，而且也适用于偏远山区等动力设备无法达到的特殊作业环境。该装置具有操作简单、自重轻、负载能力大，弧垂调整精度高、减轻作业人员的施工强度和保证施工安全性等突出优势。

本发明所采用的技术方案是：

一种轻便式农网线路弧垂调整装置，包括支撑机架，支撑机架上安装有卷扬筒，卷扬筒上缠绕有绳索，卷扬筒一端安装有与其同轴转动的棘轮机构，卷扬筒另一端安装有与其同轴转动的大齿轮；支撑机架上安装有缠线轴，缠线轴旁边安装有与其同轴转动的小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合，小齿轮、大齿轮构成传动机构，小齿轮上固定安装有摇把，支撑机架上安装有用于导向的定滑轮。

所述支撑机架上设有卸扣。

所述卷扬筒设置有用于排绳的凹槽。

所述绳索为高分子迪尼玛绳。

所述棘轮机构包括棘轮、止回棘爪，棘轮机构旁边安装有换向按钮。

一种农网线路弧垂调整方法，将绳索的一端与导线端连接后，绳索的另一端穿过用于导向的定滑轮，再将绳索在缠线轴上缠绕4~5圈，将绳索绕入卷扬筒的凹槽，使绳索在卷扬筒上能有序地排列；当绳索在卷扬筒上绕入3-4圈后，将绳索的始端穿过穿线卸扣，利用卸扣和钢钎固定于地面上；作业人员用手力摇动摇把为装置提供初始驱动力，利用传动机构实现力的传递，最终将绳索不断地绕入到卷扬筒上；在转动时，与卷扬筒同轴的棘轮机构可以实现卷扬筒的即时反向锁紧功能，在棘轮机构的旁边安装有换向旋钮，可以控制棘轮机构的松开状态或是锁紧状态。

一种农网线路弧垂调整方法，包括以下步骤：

步骤一：完成架线施工工作后，在放线的某端将导线用卸扣和钢钎固定于地面上，另一端与卸扣连接在一起；

步骤二：将准备的绳索末端与吊钩进行连接，再将吊钩与卸扣连接在一起，实现导线与装置直接的互相连接，接着开始进行集线、紧线和弧垂调整工作；

步骤三：将计算的每一档弧垂值换算成绳索的集线长度，在绳索的终止用红色颜料做有效地标记。

步骤四：将绳索始端穿过固定在支撑机架上的用于导向的定滑轮，通过所述定滑轮可以调整绳索在缠线轴上的瞬时角度，使绕入的绳索始终在缠线轴的中心位置；防止产生较大的偏移角度（这样可以减小绳索绕入时产生较大的偏斜角，防止绳索与导向定滑轮产生较大的摩擦，缩短绳索的使用寿命。

步骤五：将绳索在缠线轴上绕4-5圈，以防产生较大的包角；防止由于负载过大而导致绳索打滑现象。同时，也要防止包角过大导致摩擦阻力过大，使缠线轴不能正常转动而影响集线工作。

步骤六：绳索从缠线轴上缠绕后，接着绕入到带有凹槽的卷扬筒上；值得注意的是，卷筒的转动速度应该尽量保持匀速，防止绳索的不规则排列。

步骤七：当绳索在卷扬筒上缠绕3-4圈后，将绳索的始端穿过卸扣，然后利用钢钎和卸扣将绳索固定在地面上；

步骤八：在弧垂调整的过程中，是用卷扬筒对绳索进行绞磨集线的，作业人员匀速地摇动摇把，以提供输入驱动力，将力传递到小齿轮上，再由小齿轮来驱动大齿轮，大齿轮与卷扬筒是同轴转动的，通过卷扬筒与绳索之间的摩擦力产生摩擦力矩，输入驱动力矩借助齿轮机构传递后，通过克服摩擦力矩从而驱动卷扬筒持续地转动，将绳索有序地绕入；同时，卷扬筒的另一端有与其同轴转动的棘轮机构，以实现卷扬筒的实时反向锁紧和控制绳索的绕入长度，避免意外情况发生时，手工摇把突然反转误伤作业。

步骤九：支撑机架上还安装了止回棘爪，止回棘爪旁边还安装了换向旋钮，以控制棘轮放松或是锁紧状态，实现集线和放线的不同功能；

步骤十：当需要提升的负载较大时，可以借助钢钎等工器具将支撑机架固定在地面上；同时，钢钎插入地面的深度不得低于50cm，以保证施工过程的稳定性和安全性。

步骤四中，用于导向的定滑轮安装在支撑机架前端的中心位置，其中心位置与缠线轴的中心点对齐，能够保证高分子迪尼玛绳是对中绕入的，以减小偏斜角，避免绳索与导向定滑轮之间产生长时间的摩擦，提高绳索的使用寿命。

步骤七中，当绳索在卷扬筒缠绕3-4圈后，将绳索的始端穿过卸扣，利用卸扣和钢钎将绳索固定在地面上。

步骤八中，在动力传动机构中，小齿轮作为主动轮，大齿轮是从动轮，利用齿轮组合机构传动比大的特点，构成整个装置的省力和传递力的机构。

步骤八中，卷扬筒与棘轮机构是同轴转动的，棘轮可以实时调节和控制卷扬筒的转动方向；防止卷扬筒反转时，摇把的突然反转误伤作业人员，保证了施工的安全性。

步骤九中，支撑机架上还安装了止回棘爪，止回棘爪与换向旋钮是同轴转动的，在弧垂调整的过程中，换向旋钮主要是控制棘轮是放松还是锁紧状态，以实现集线和放线的目的。

步骤十中，摇把与缠线轴是同轴转动的，两者构成了杠杆。作业人员利用杠杆原理，使用较小的力就可以为整个装置提供足够大的初始驱动力。

步骤五中，应该将绳索在缠绕轴上绕4-5圈以防产生较大的包角，防止由于负载过大而出现绳索打滑现象。同时，也要防止包角过大导致的摩擦阻力过大，使缠线轴不能转动而影响正常集线。

在某些配电线路工程中，可能需要调整弧垂的导线直径过大（即装置的提升负载较大），此时，为了保证施工过程中装置能够平稳工作，应该利用钢钎将支撑机架固定在地面上，且钢钎插入地面的深度不得低于50cm。

本发明一种轻便式农网线路弧垂调整装置，技术效果如下：

1）、采用齿轮机构进行驱动力传动。齿轮传动机构中，小齿轮与手工摇把是同轴转动的，因此可将驱动力传动到齿轮减速机构上，达到减速增矩的效果。

2）、采用小齿轮来驱动大齿轮进行集线的。手工摇把采用了杠杆原理，可以根据实际需要，适当加长或缩短摇把的长度，以减轻工人的劳动强度和提供较大的输入力矩。其中，手工摇把，大齿轮和小齿轮等都是用螺母与支撑机架进行连接的，它们都是可拆卸式的，在搬运时可以减轻作业强度。注意，卷扬筒上的凹槽深度和宽度都应该合理，使绳索能够有序地绕入凹槽而不打滑。

3）、根据摩擦传动理论，集线卷扬筒实际上相当于摩擦轮。通过将绳索在筒上预先缠绕几圈，这样可以为绳索牵引提供足够大的摩擦力，它能够将绳端的张力，转化为克服绳索与筒的摩擦力矩从而驱动绳索，即输入驱动转矩只需要克服摩擦力矩（绳索与卷扬筒之间摩擦产生的），即可驱动绳索有序地绕入。

4）、采用杠杆原理、齿轮机构和棘轮机构的组合方式，不仅能够满足线路弧垂调整的功能要求，而且大大简化了装置结构；同时，装置中的大齿轮、小齿轮、摇把为可拆卸式，

减轻了装置自重，便于人工搬运，可减轻作业人员的劳动强度，尤其适合于偏远山区的人工作业环境。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图；

图2为本发明装置的机架结构示意图；

图3为本发明装置的集线卷筒结构示意图；

图4为本发明装置的大齿轮结构示意图；

图5为本发明装置的小齿轮结构示意图；

图6为本发明装置的小齿轮三维结构示意图；

图7为本发明装置的棘轮机构示意图；

图8为本发明装置的棘轮结构示意图；

图9为本实施例所述吊钩结构示意图；

图10为本发明装置的卸扣结构示意图。

具体实施方式

如图1~图10所示，一种轻便式农网线路弧垂调整装置，包括了支撑机架1，支撑机架1的前端和后端分别安装有导向用的定滑轮2、两个个穿线卸扣6；在支撑机架1的中间位置安装有一个卷扬筒7，卷扬筒7上缠绕有一定圈数的高分子迪尼玛绳，且卷扬筒7与大齿轮8和棘轮机构（棘轮5和止回棘爪4）是同轴转动的；止回棘爪4的旁边安装有换向旋钮3；卷扬筒7旁边还安装有小齿轮9及与小齿轮9同轴转动的缠线轴11，同时还有一个与小齿轮9同轴转动的提供初始驱动力的摇把10；大齿轮8与小齿轮9共同构成了齿轮传动系统，为装置传递动力。

在杆塔的组立工作完成后，先用人力展放导引绳或牵引绳，再用人力或机械（小型牵引机）展放导线，接着将导线的一端用若干个卸扣（图10所示）和钢钎固定于地面上。同时，将导线另一端通过打结的方式与卸扣（图10所示）可靠相连。在导线逐渐提升过程中，要注意红色颜料的移动速度和位置，达到弧垂数值时，及时停止装置地集线。

将高分子迪尼玛绳始端与吊钩（图9所示）连接，再将吊钩（图9所示）与导线末端的卸扣图10所示）相连接，然后开始弧垂调整。

将绳索末端穿过安装于支撑机架上1的导向用的定滑轮2，通过导向用的定滑轮2可以调整绳索在缠线轴11上的瞬时角度，使绕入的绳索始终处于缠线轴11的中心位置，防止产生较大的偏移角度（可以减小绳索绕入时产生较大的偏斜角，防止绳索与支撑机架1之间产生较大的摩擦，缩短绳索的使用寿命，具有较好的经济性）。再将绳索在缠线轴11上缠绕4-5圈，以保证有足够大的包角，防止由于负载过大而发生绳索打滑现象。同时，也要防止包角超过预定值导致摩擦阻力过大，使缠线轴11不能转动而影响装置的集线。

在施工时，摇把10与缠线轴11两者组成一个杠杆，利用杠杆原理，将人力转化为整个弧垂调整装置的初始驱动力，摇把10提供的初始力驱动与缠线轴同轴转动的小齿轮9。小齿轮9与大齿轮8共同组成一个外啮合的齿轮动力传动机构，小齿轮9的转动会带动大齿轮8，两者共同传递动力。大齿轮8与卷扬筒7是同轴转动的，当人在摇动手工摇把10时，通过缠线轴11、齿轮传动机构和卷扬筒7等部件，将绳索缓慢有序地缠绕在卷扬筒7上，实现导线的提升，根据设计弧垂值，再将绳索绕入对应的设计长度即可。

卷扬筒7另一端安装有与其同轴转动的棘轮机构（棘轮5和止回棘爪4），以实现即时反向锁紧绳索的功能，这样保证施工操作的安全性；同时，由于棘轮5的间距较小，这样可以保证每次集线的长度都是定值，且能够控制集线的速度。

本实施例中的齿轮传动比为3，其值较小，这降低了集线速度，但在同等条件下提高了装置的负载能力和能够降低作业人员的施工强度。采用摇把10驱动能实现作业人员持续地工作，提高了施工作业的效率，具有较好的经济效益。

在绳索绕入集线卷扬筒2-3圈后，将绳索端穿过穿线卸扣6，利用钢钎和卸扣将绳索固定在地面上。当需要调整弧垂的线路导线直径过大时，为了集线过程中的稳定性和安全性，需要将支撑机架1利用钢钎与地面固定，且钢钎插入地面的深度不得低于50cm。

上述的棘轮机构旁边，还安装有与止回棘爪4同轴转动的换向旋钮3，当绳索收紧过度时，可拨动换向旋钮3，使止回棘爪4与棘轮5松开连接，当达到卷扬筒7能够自如地放线和集线时，便可再次拨动旋钮3，实现卷扬筒7的即时锁紧。

采用上述的轻便式农网线路弧垂调整装置，可广泛地应用于偏远山区等动力设备无法进入的特殊工作环境，或仅能依靠人工完成的弧垂调整作业环境。在搬运过程中，由于大齿轮8、小齿轮9和手工摇把10都是可拆卸式的，因此，在施工作业时，2名工作人员就可以完成弧垂调整作业。经过现场实验和计算结果可知，本发明的最大负载能力可达60 kN，弧垂调整的精度可达5cm左右。

下面结合现场实验对本发明进行进一步地说明。

以湖北省某市某条10kV农网配电线路为施工实例，进行了现场弧垂调整实验。一般地，10kV及以下线路的档距大多在40~80m范围内，采用等长法就可以进行弧垂观测。本例的放线长度3km左右，中间有直线铁塔15基，每一档弧垂计算值约为1.4m。利用本发明的轻便式农网线路弧垂调整装置来提升和调整导线弧垂值，其最终调整值为1.35m。对弧垂计算值与实验值进行分析可知，该装置确实能进行弧垂调整，且可以提高弧垂的精度，保证农网配电线路对地或其他跨越物的有效安全距离。

本例的具体操作方式如下：在整条线路的放线工作完成后，将导线某端用卸扣6和钢钎固定于地面，将另一端利用卸扣6通过打结的方式相连。作业人员在宽敞的场地将高分子迪尼玛绳吊钩（附图10所示）有效地相连，然后将吊钩（附图10所示）与导线上的卸扣相连接。

将绳索的始端穿过用于导向的定滑轮2，再将绳索在缠线轴11上缠绕4-5圈后，接着绕入到卷扬筒7的凹槽中，最后，将绳索始端穿过穿线卸扣，利用卸扣和钢钎将绳索的一端固定于地面，这样整个装置便与农网线路的导线连接在一起。所有准备工作完成后，由1个作业人员用手匀速地摇动手工摇把，缓慢地将绳索收集，将绳索有序地绕入到集线卷扬筒上。由1个弧垂观测人员在安全可视位置观测红色标记的移动，及时提醒操作人员是否弧垂达到设计值。同时，由于棘轮的间距较小（5cm），因此，在弧垂调整的过程中能够将精度控制在5cm内。

通过本例的实验验证，表明该轻便式装置能实现弧垂调整的功能。同时，结合实际实验可知，该装置的齿轮机构和摇把10都是可拆卸式的，且棘轮的间距最小值是5cm。因此，该装置具有操作简单、自重轻、便于搬运、弧垂调整精度高、提高施工效率和实用性强等明显优势，尤其适合于西南某些偏远山区等大型动力设备无法到达的施工环境。

Claims (4)

1.一种农网线路弧垂调整方法，其特征在于：包括一种轻便式农网线路弧垂调整装置，该装置包括支撑机架（1），支撑机架（1）上安装有卷扬筒（7），卷扬筒（7）上缠绕有绳索，卷扬筒（7）一端安装有与其同轴转动的棘轮机构，卷扬筒（7）另一端安装有与其同轴转动的大齿轮（8）；支撑机架（1）上安装有缠线轴（11），缠线轴（11）旁边安装有与其同轴转动的小齿轮（9），小齿轮（9）与大齿轮（8）啮合，小齿轮（9）、大齿轮（8）构成传动机构，小齿轮（9）上固定安装有摇把（10），支撑机架（1）上安装有用于导向的定滑轮（2），所述支撑机架（1）上设有卸扣（6），所述卷扬筒（7）设置有用于排绳的凹槽，所述棘轮机构包括棘轮（5）、止回棘爪（4），棘轮机构旁边安装有换向按钮（3），止回棘爪（4）与换向按钮（3）同轴转动；弧垂调整包括以下步骤：

步骤一：完成架线施工工作后，在放线的某端将导线用卸扣（6）和钢钎固定于地面上，另一端与卸扣（6）连接在一起；

步骤二：将准备的绳索末端与吊钩进行连接，再将吊钩与卸扣（6）连接在一起，实现导线与装置直接的互相连接，接着开始进行集线、紧线和弧垂调整工作；

步骤三：将计算的每一档弧垂值换算成绳索的集线长度，在绳索的终止用红色颜料做有效地标记；

步骤四：将绳索始端穿过固定在支撑机架（1）上的用于导向的定滑轮（2），通过所述定滑轮（2）可以调整绳索在缠线轴（11）上的瞬时角度，使绕入的绳索始终在缠线轴(11)的中心位置；

步骤五：将绳索在缠线轴（11）上绕4-5圈，以防产生较大的包角；

步骤六：绳索从缠线轴（11）上缠绕后，接着绕入到带有凹槽的卷扬筒（7）上；

步骤七：当绳索在卷扬筒（7）上缠绕3-4圈后，将绳索的始端穿过卸扣（6），然后利用钢钎和卸扣（6）将绳索固定在地面上；

步骤八：在弧垂调整的过程中，是用卷扬筒（7）对绳索进行绞磨集线的，作业人员匀速地摇动摇把（10），以提供输入驱动力，将力传递到小齿轮（9）上，再由小齿轮（9）来驱动大齿轮（8），大齿轮（8）与卷扬筒（7）是同轴转动的，通过卷扬筒（7）与绳索之间的摩擦力产生摩擦力矩，输入驱动力矩借助齿轮机构传递后，通过克服摩擦力矩从而驱动卷扬筒（7）持续地转动，将绳索有序地绕入；同时，卷扬筒（7）的另一端有与其同轴转动的棘轮机构，以实现卷扬筒（7）的实时反向锁紧和控制绳索的绕入长度；

步骤九：支撑机架（1）上还安装了止回棘爪（4），止回棘爪（4）旁边还安装了换向按钮（3），以控制棘轮（5）放松或是锁紧状态，实现集线和放线的不同功能；

步骤十：当需要提升的负载较大时，可以借助钢钎将支撑机架（1）固定在地面上；同时，钢钎插入地面的深度不得低于50cm。

2.如权利要求1所述一种农网线路弧垂调整方法，其特征在于步骤四中，用于导向的定滑轮（2）安装在支撑机架（1）前端的中心位置，其中心位置与缠线轴（11）的中心点对齐。

3.如权利要求1所述一种农网线路弧垂调整方法，其特征在于步骤七中，当绳索在卷扬筒（7）缠绕3-4圈后，将绳索的始端穿过卸扣（6），利用卸扣（6）和钢钎将绳索固定在地面上。

4.如权利要求1所述一种农网线路弧垂调整方法，其特征在于步骤八中，在动力传动机构中，小齿轮（9）作为主动轮，大齿轮（8）是从动轮，利用齿轮组合机构传动比大的特点，构成整个装置的省力和传递力的机构；卷扬筒（7）与棘轮机构是同轴转动的，棘轮（5）可以实时调节和控制卷扬筒（7）的转动方向；防止卷扬筒（7）反转时，摇把（10）的突然反转。