擺線針輪減速器在水文纜道測驗中的應(yīng)用

1、擺線針輪減速器在水文纜道測驗中的應(yīng)用    核心提示：摘要：主要論述了擺線針輪減速器的特性及在水文測驗纜道中應(yīng)用的具體實例、應(yīng)用特點、使用效果。關(guān)鍵詞：擺線針輪減速器；水文測驗纜道；應(yīng)用1引言纜道測流是根據(jù)我國國情獨創(chuàng)的一種測流方式，特別適用于.         摘要：主要論述了擺線針輪減速器的特性及在水文測驗纜道中應(yīng)用的具體實例、應(yīng)用特點、使用效果。關(guān)鍵詞：擺線針輪減速器；水文測驗纜道；應(yīng)用1引言纜道測流是根據(jù)我國國情獨創(chuàng)的一種測流方式，特別適用于測流斷面容易變化的天然河床

2、的斷面面積和平均流速的測量，是目前其它測流方法不可取代的。水文纜道測驗本身，是一個復(fù)雜空間系的動態(tài)變化過程，如纜道彈跳、機(jī)械運(yùn)動慣性，流速的變化等因素都影響流量測驗的精度，而且是一個隨機(jī)變量，把這些主要變量建立成數(shù)學(xué)模型，編制相應(yīng)的程序，輸入微機(jī)，由微機(jī)自動運(yùn)算調(diào)整，而得到正確的結(jié)果，這樣就會大大提高水文測驗的精度，又能及時地提供成果資料。經(jīng)過近50年的發(fā)展，水文測流已形成以纜道測流為主，特別是纜道測流技術(shù)，近幾年發(fā)展迅速，基本可形成標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的條件，如纜道架設(shè)已從多樣化發(fā)展到基本采用開口游輪省力方式；水文絞車已從手搖、皮帶聯(lián)連到滑差調(diào)速電動驅(qū)動、直流伺服電機(jī)驅(qū)動到與交流變頻調(diào)速配套使用的普通

3、交流異步電機(jī)驅(qū)動絞車；纜道信號從直流有線、交流有線、交流無線和無線電信號發(fā)展到纜道綜合信號的地回路傳輸方式；流速測算已從電鈴、音響記數(shù)和自記計數(shù)、計時計數(shù)和流速直接測算到直接整算流量成果報表；起點距和入水深測量已從繩結(jié)測量、繩長計數(shù)測量到具有垂弧度自動修正的實距測量；行車控制也由手動、電動、滑差調(diào)速到直流可控硅調(diào)速發(fā)展到今天的交流變頻調(diào)速；總的纜道測流系統(tǒng)也由手動到半自動發(fā)展到全自動控制測流系統(tǒng)。然而無論水文測驗纜道發(fā)展到什么程度，它的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，也就是水文絞車是必不可少的。就水文纜道本身而言,它是測站進(jìn)行測流、取沙、測深的一項重要技術(shù)裝備，它由五大部分組成:一是河道外部硬件,即鋼支架或山錨、承

4、載索、地錨、拉線；二是導(dǎo)向循回系統(tǒng)，包括行車架、牽引索、滑輪導(dǎo)向組件、鉛魚等；三是動力系統(tǒng)即水文絞車，它包含循回、升降及制動設(shè)備；四是自動控制、防雷系統(tǒng)；五是信號計數(shù)裝置；六是計算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。這幾項缺一不可，相互制約又密切聯(lián)系。其中水文絞車可以說是纜道的心臟所在。沒有運(yùn)行機(jī)構(gòu)，后續(xù)工作無從談起。由此可見水文絞車在水文纜道測驗中占有舉足輕重的地位。就水文絞車本身而言，它又可以分為手搖絞車、機(jī)動絞車、電動絞車。目前使用最多的是電動絞車，同時保留手動部分。電動絞車從結(jié)構(gòu)組成來講，分五部分：電動機(jī)減速器部分分線裝置制動部分計數(shù)裝置，構(gòu)成水文絞車五要素。這里減速器種類的選擇、適用型號及規(guī)格直接影響水

5、文絞車質(zhì)量的好壞，與纜道測驗精度息息相關(guān)。如何有效地運(yùn)用它的性能，從具體工作的實際出發(fā)，既滿足工作要求，又能保證機(jī)械能量有效發(fā)揮，同時考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理、制造及裝配的難易，成本的高低，工作壽命的長短等，這是不容易的。為此我們根據(jù)多年纜道測驗的實踐經(jīng)驗，對水文絞車進(jìn)行多次技術(shù)設(shè)計與改進(jìn)，通過測站具體實踐，一致認(rèn)為水文絞車采用擺線針輪減速器這種結(jié)構(gòu)非常適合水文纜道測驗工作，它運(yùn)行平穩(wěn)，性能穩(wěn)定、又能頻繁起動且正反轉(zhuǎn)，正好滿足水文測驗的需要。2擺線針輪減速器的工作原理圖1為臥式擺線針輪減速器。動力輸入軸17與偏心套（即轉(zhuǎn)臂）14相連，為了使機(jī)構(gòu)達(dá)到動力平衡，在兩段相為差180°的偏心套上安

6、裝兩個行星擺線齒輪4。在傳動時，行星擺線齒輪4既隨轉(zhuǎn)臂14一起繞輸入軸中心作公轉(zhuǎn)，又繞自己軸線作自轉(zhuǎn)的復(fù)合運(yùn)動。由于它受到固定的中心輪針齒（5、6）的反作用，于是就繞自身軸線向相反方向作減速回轉(zhuǎn)，并且通過銷軸式輸出機(jī)構(gòu)（7、8）將行星擺線齒輪4的減速回轉(zhuǎn)運(yùn)動等速地傳給輸出軸9輸出。 圖1  臥式擺線針輪減速器機(jī)座；端蓋；針齒殼；擺線齒輪；針齒套；針齒銷；銷套；銷軸；輸出軸；緊固環(huán)；（11）小端蓋；（12）墊圈；（13）間隔環(huán)；（14）轉(zhuǎn)臂（偏心套）；（15）墊圈；（16）緊固環(huán)；（17）輸入軸。3擺線針輪減速器的特性3.1結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、輸入軸和輸出軸在同一軸線上

7、，采用電動機(jī)與減速器直聯(lián)，安裝更加省事方便。3.2故障少、壽命長。因針齒銷可以加套筒，使擺線輪的接觸成為滾動摩擦，延長了擺線輪這一重要零件的壽命；同時主要轉(zhuǎn)動嚙合件使用軸承鋼制造，耐磨性好。 擺線輪和針輪間幾乎有半數(shù)齒同時接觸，而且擺線齒和針齒都可以磨削，故運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小。3.3傳動效率高。由于該機(jī)嚙合部位采用了滾動嚙合，故效率可達(dá)90%以上。3.4對過載和沖擊有較強(qiáng)的承受能力，適合于起動頻繁和正反向運(yùn)轉(zhuǎn)。3.5應(yīng)用廣泛。適合各種傳動機(jī)械中的減速機(jī)構(gòu)。特別是起重、運(yùn)輸、礦山、冶金、化工等領(lǐng)域。3.6擺線針輪減速器的缺點：制造精度要求比較高，否則達(dá)不到多齒接觸。此外擺線齒的磨削需要專用的機(jī)床。

8、4如何選擇擺線針輪減速器擺線針輪減速器已屬國家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，用途非常廣泛。目前市場上銷售的此類產(chǎn)品型號規(guī)格繁多，現(xiàn)結(jié)合黃委會上游水文水資源局水文工作的實際情況，簡要敘述選擇的方法。4.1首先選擇電動機(jī)功率驅(qū)動水文絞車需電動機(jī)，功率選擇要適當(dāng)。功率過大，不僅耗電 、附屬設(shè)備也要相應(yīng)增大；功率過小，又不能滿足生產(chǎn)要求。一般可按下列公式計算：N=PV/102式中：N電動機(jī)功率（kW）；P起重負(fù)荷（kg）；水平循回電動機(jī)采用循回索拉力，垂直升降電動機(jī)采用起重索拉力；V循回、升降運(yùn)行速度（m/s）；102功率換算系數(shù)（1 kW =102kg·m/s）；機(jī)械傳動效率90%95%。選用電動機(jī)功率應(yīng)取計

9、算功率的1.30倍4.2 減速器的選配i=D×n電×/V循×6000式中：i減速器傳動比；D驅(qū)動輪計算直徑mm；n電電動機(jī)轉(zhuǎn)速。4.3循回驅(qū)動扭矩（減速器輸出軸）M=k×P×D/2         式中：M循回驅(qū)動扭矩（kg-m）；k超載系數(shù),取1.3。根據(jù)上述計算參數(shù)，便可對擺線針輪減速器的型號進(jìn)行選擇。5 擺線針輪減速器在水文纜道中的應(yīng)用鑒于上述擺線針輪減速器的工作特性，黃委會上游水文水資源局在水文絞車中選用了XWD-3-5-43型號減速器。該機(jī)為X系列、臥式結(jié)

10、構(gòu)、減速器與電機(jī)直聯(lián)型、傳動比為43、功率3kW，具有對過載和沖擊有較強(qiáng)的承受能力，并適用于啟動頻繁和正反方向運(yùn)轉(zhuǎn)的場合。而水文纜道就是通過水文絞車牽引，由交流變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)完成前進(jìn)、后退、下降、提升等方向無級調(diào)速控制，實施水文測驗工作。圖2絞車是黃委會上游水文水資源局1998年改進(jìn)使用擺線針輪減速器傳動系統(tǒng)圖，在所屬6個水文站自動或半自動纜道測驗中陸續(xù)投入使用，運(yùn)行效果達(dá)到設(shè)計規(guī)范要求。 圖2  擺線針輪減速器傳動系統(tǒng)圖6水文測流的發(fā)展方向隨著現(xiàn)代水文的信息化、數(shù)字化的高速發(fā)展，水文測驗中的流量測量也應(yīng)與水位、雨量的自動化測量一樣，實現(xiàn)流量測量的自動化，才能適應(yīng)全國水

11、文測量的現(xiàn)代化建設(shè)，才能滿足國家防汛指揮系統(tǒng)的現(xiàn)代化發(fā)展的要求。流量測量的自動化發(fā)展應(yīng)從纜道測流自動化、測船測流自動化、水力法測流自動化和超聲波測流自動化等四方面發(fā)展。由高新技術(shù)研制成功的全自動纜道測流系統(tǒng)的建成，推動了纜道測流的進(jìn)一步發(fā)展，使纜道測流成為水文流量測量的重要手段之一，測流精度可達(dá)到2%5，無須其它借用條件和輔助設(shè)備。所謂全自動纜道測流，是指由人工現(xiàn)場或遠(yuǎn)程一次性啟動纜道測流裝置后，可自動測量水位和全斷面的垂線水深和預(yù)置測點的流速，并自動計算出斷面面積和流量。由于此方法所限，每次測流仍需幾十分鐘或幾小時，故目前無法實現(xiàn)實時自動監(jiān)測。但可用此方法與水位自動測量組合使用，利用纜道流量法建立短期水