qc成果高壓送電線路新型張力機的研發(fā)secret

1、高壓送電線路張力架線新型一牽一張力機的研制某電業(yè)管理局送變電工程公司機械租賃分公司QC小組一、小組概況 小組名稱某電業(yè)管理局送變電工程公司機械租賃分公司QC小組活動課題高壓送電線路張力架線新型一牽一張力機的研制課題類型創(chuàng)新型注冊日期2008年3月6日注 冊 號2008-016成立時間2002年2月18日活動時間2008年4月 12月活動次數(shù)24次組 長出 勤 率100% 序號姓名年齡文化程度職稱小組職務(wù)組內(nèi)分工133碩士工程師 組 長組 織 活 動 254大學(xué) 高級工程師 顧 問協(xié)調(diào)、技術(shù)指導(dǎo)327大學(xué) 助理工程師組 員資料整理、分析 446大學(xué) 工程師組 員組 織 實 施 525大學(xué)助理工程

2、師組 員實 施 紀 錄636大專技工組 員研制、分析實施733中專 技工組 員研制、分析實施831中專技工 組 員研制、分析實施制表：陳震 日期：2008.4.2二、設(shè)備應(yīng)用簡介高壓架空送電線路建設(shè)中架線施工是最關(guān)鍵的工序之一，主要經(jīng)歷了人工展放（采用人拉肩扛的地面拖拽放線方法）、機械牽引展放（導(dǎo)線在不帶張力的情況下用機械設(shè)備拖拽牽引展放）和張力架線三個階段。所謂張力架線就是在高壓架空送電線路架線工程中，采用一套機械設(shè)備，使導(dǎo)線帶一定的張力的情況下展放，不觸及地面和任何跨越物。張力架線是目前國內(nèi)外廣泛采用的施工方法，它具有機械牽引放線或人工放線不可比擬的優(yōu)越性。國外在20世紀40年代末期、50

3、年代初期就開始采用張力架線施工方法，我國自1958年開始試行張力架線。采用張力架線必須具有比較先進的張力架線機械設(shè)備，即牽引機和張力機。高壓架空輸電線路張力架線二分裂導(dǎo)線工作過程如下圖1所示。圖1 高壓架空輸電線路二分裂導(dǎo)線張力架線工作示意圖牽引機在線路的一端收卷鋼絲繩通過走板帶動導(dǎo)線等，張力機在線路的另一端施加一個與放線方向相反的作用力，即張力，使光纜、導(dǎo)線或鋼絲繩離開地面，達到保護導(dǎo)線和減少破壞植被、跨越河流公路等障礙物的目的，并使導(dǎo)線產(chǎn)生一定的預(yù)拉力，減少電暈，而且節(jié)省人力物力，減少勞動強度，提高工效，提高工程質(zhì)量。一牽一張力機主要用來在高壓輸電線路張力架設(shè)中展放各種電纜、地線和導(dǎo)線，或

4、通過導(dǎo)引繩展放鋼絲繩、用途廣泛，是不可缺少的張力架線機械設(shè)備。三、選擇課題（一）課題背景 2007年7月12月，我們小組抽查了公司建設(shè)的高壓送電線路在使用現(xiàn)有國內(nèi)外一牽一張力機發(fā)生的故障記錄，分類匯總統(tǒng)計如下：現(xiàn)一牽一張力機缺陷調(diào)查統(tǒng)計表線路名稱公里數(shù)打滑不走（次）跑線（次）跳槽卡繩（次）擠壓磨繩（次）人身傷害（次）220kV興牽線1030220500kV霍通沙90152981750kV拉西線2471540220kV棉舊線1541450500kV康北線50121651220kV興團線1240320220kV泉清線1530340合計21624316151分項故障（故障數(shù)/百公里）11.111.3

5、97.416.940.46總故障（故障數(shù)/百公里）27.31制表：屈宏磊 日期：2008.4.7根據(jù)上表分析可以看出，現(xiàn)有一牽一張力機存在的不足造成故障發(fā)生頻繁，平均張力架線每百公里出現(xiàn)27次故障。在不斷提高工程質(zhì)量和安全保護增強的環(huán)境下，消除進口和國產(chǎn)一牽一張力機存在的不足，滿足電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展是刻不容緩急需解決的問題。（二）問題的提出根據(jù)使用，目前一牽一張力機無論是進口還是國產(chǎn)的在張力架線中存在一定的隱患和缺陷，影響施工質(zhì)量、安全和進度，甚至造成線路事故、發(fā)生停電和人身傷亡。存在主要問題如下：（1）存在打滑跑線及傷人安全隱患。目前無論進口還是國產(chǎn)的一牽一張力機槽數(shù)一般都是按照導(dǎo)線、光纜摩擦力設(shè)

6、計的，展放鋼絲繩時由于摩擦系數(shù)減小，常出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，存在跑線造成觸電、停電、刮倒跨越架甚至人身傷害安全隱患。（2）存在跳槽、磨繩質(zhì)量缺陷。在展放鋼絲繩時有積壓和易跳槽現(xiàn)象發(fā)生，卡死和磨損鋼絲繩，影響施工進度和造成損失。（3）現(xiàn)有的25kN的一牽一張力機不能滿足大截面導(dǎo)線架設(shè)施工需求。隨著電網(wǎng)建設(shè)的發(fā)展一些高壓輸電線路導(dǎo)線截面積不斷增大，所用鋼絲繩直徑也隨之增大，以前使用的牽引繩直徑多為24mm，現(xiàn)28mm的需求逐漸增多，需應(yīng)用40kN的。但目前40kN的一牽一張力機數(shù)量很少，不能滿足工程需求。（三）確定課題 圍繞以上存在的問題，小組成員運用“頭腦風(fēng)暴法”積極出對策、想辦法，提出了三個可供選擇的

7、課題，并進行了認真細致的分析、比較。序號選擇課題優(yōu)點缺點或困難是否選擇1通過現(xiàn)有一牽一張力機改造可以應(yīng)用部分零部件，節(jié)省費用機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)全部不符合使用，通過改造可用部件不多，技術(shù)難度大，不具有改造價值不選2提出設(shè)計方案外委制作一牽一張力機相對比較容易，降低技術(shù)難度造價較高，委托國外制作一臺40kN一牽一張力機需要50萬元左右；委托國內(nèi)按要求制作一臺需要30萬元左右。不選3研制新型一牽一張力機提高職工技術(shù)能力，降低費用，掌握問題所在，便于消除缺陷需要設(shè)計、選擇、加工、裝配、調(diào)試液壓系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等，技術(shù)難度大選擇制表：屈宏磊 日期：2008.4.10經(jīng)過小組成員認真的討論分析，為

8、了更有效地解決問題，降低費用，減少外購產(chǎn)品的依賴性，保證電網(wǎng)無事故高質(zhì)量的建設(shè)，提高電網(wǎng)建設(shè)設(shè)備能力，更好的推廣應(yīng)用，決定采用第三個課題： 高壓輸電線路張力架線新型一牽一張力機的研制四、設(shè)定目標（一）課題目標：研制新型張力架線一牽一張力機，解決現(xiàn)有設(shè)備存在的不足，消除打滑跑線、跳槽、磨繩等缺陷，滿足特高壓電網(wǎng)大截面導(dǎo)線建設(shè)張力機需求。（二）目標值：（1）張力架線故障率由平均每百公里出現(xiàn)27次故障，降低到每百公里出現(xiàn)5次故障；（2）滿足直徑28鋼絲繩的展放技術(shù)要求。五、提出方案并確定最佳方案（一）提出方案小組成員運用“頭腦風(fēng)暴法”對張力機的研制進行了認真的分析，提出了各種想法和建議，經(jīng)過分析歸納

9、分解出各種可能的方案，形成系統(tǒng)圖。系統(tǒng)圖研制新型一牽一張力機液壓制動產(chǎn)生張力鏈輪傳動增速裝置多槽雙摩擦卷筒外蹄式制動器二、張力產(chǎn)生方式選擇三、放線機構(gòu)型式選擇四、制動控制裝置選擇五、機械傳動裝置選擇六、機架輔助裝置選擇主從連接機械摩擦制動產(chǎn)生電磁制動產(chǎn)生空氣壓縮制動產(chǎn)生磨心式單卷筒單驅(qū)動雙驅(qū)動鏈條鏈輪連接齒輪連接全盤濕式制動器帶式制動器行星齒輪傳動增速單支撐軸雙支撐軸單吊點雙吊點一、張 力 機類型選擇主動式張力機（配帶發(fā)動機）被動式張力機（不配帶發(fā)動機）制表：陳震 日期：2008.4.16（二）方案的分解選擇1、張力機類型分析選擇 研制一牽一張力機方案一： 研制主動式一牽一張力機 （配帶發(fā)動機

10、）方案一：研制被動式一牽一張力機 （不配帶發(fā)動機）方案一：研制主動式一牽一張力機（配帶發(fā)動機）分析研制特點優(yōu)點缺點分析結(jié)論配帶一臺發(fā)動機，比較被動式需要增加設(shè)計動系統(tǒng)聯(lián)接、傳動機構(gòu)及液壓系統(tǒng)，增加費用約6萬元。具有反牽功能，可達到需求40kN張力要求。噪音增大，重量、體積增大，成本增加。造價高，一牽一張力機主要是張力工況，很少用到反牽功能，不經(jīng)濟實用。方案二：研制被動式一牽一張力機（不配帶發(fā)動機）研制特點優(yōu)點缺點分析結(jié)論不配帶發(fā)動機，利用張力架線的特點，利用牽引機直接通過線纜對張力機動力，減少動力系統(tǒng)部分設(shè)計和制作，結(jié)構(gòu)相對簡單，成本低。無廢氣排放，噪音小，重量、體積減小，成本降低，可達到需求

11、40kN張力要求。不具有反牽功能造價低，高環(huán)保型，去除實用性不大的功能，具有很高的性價比。結(jié)論 通過上述對兩種張力機方案的分析對比可看出，達到同樣張力功能，被動式一牽一張力機無廢氣排放，噪音小，重量輕、體積小、造價低，具有更高的性價比。為此我們選擇研制被動式一牽一張力機。2、張力產(chǎn)生方式的分析選擇方案目標要求：張力制動產(chǎn)生方式的選擇是張力機設(shè)計的關(guān)鍵步驟，它對張力機的整體結(jié)構(gòu)、使用性能和造價影響很大。保證張力平穩(wěn)，不受放線速度的影響，能夠隨時無級迅速調(diào)整張力大小。目前有四種張力產(chǎn)生方式分別分析如下。被動式張力機張力產(chǎn)生液壓制動產(chǎn)生張力機械摩擦制動產(chǎn)生張力電磁制動產(chǎn)生張力空氣壓縮制動產(chǎn)生張力張力

12、產(chǎn)生方案選擇原理優(yōu)點缺點結(jié)論液壓制動（圖2）通過液壓泵、液壓閥等液壓元件組成液壓系統(tǒng)，經(jīng)高壓溢流閥節(jié)流而產(chǎn)生張力阻力矩。能無機控制張力的大??；平穩(wěn)；受速度影響??；易實現(xiàn)過載保護；散熱容易。液壓元件多，包括管路系統(tǒng)、油箱等，維護檢修技術(shù)要求較高；易發(fā)生漏油等現(xiàn)象。技術(shù)要求高，難度大，但張力調(diào)節(jié)穩(wěn)定，安全性高，適合電網(wǎng)建設(shè)安全技術(shù)要求。機械摩擦制動（圖3）通過在張力機上的放線機構(gòu)直接施加機械摩擦阻力矩得到張力。結(jié)構(gòu)簡單；成本低；維護方便；重量輕。摩擦材料受溫度、速度影響大，張力不穩(wěn)；張力調(diào)節(jié)不方便。摩擦片需經(jīng)常更換，張力不穩(wěn)，適用于10kN 左右小張力工況。電磁制動（圖4）利用電磁感應(yīng)在張力機放線

13、機構(gòu)轉(zhuǎn)盤上產(chǎn)生渦流的原理，使放線機構(gòu)產(chǎn)生阻力矩。操作方便；結(jié)構(gòu)較簡單；噪音小。整機造價較高；低速性能差；必須有電源。須配備電源，架線也地施工無電源，不方便。張力不穩(wěn)，不實用。空氣壓縮制動（圖5）利用放線機構(gòu)驅(qū)動氣泵（空氣壓縮機）而產(chǎn)生阻力矩的原理，壓縮氣體直接排放空中，結(jié)構(gòu)較簡單，省去復(fù)雜的管路系統(tǒng)、油箱、散熱等裝置。噪音大，張力的平穩(wěn)性較差，制動功率小。易漏氣，產(chǎn)生的張力小，不穩(wěn)定，不實用。 圖2 液壓制動張力示意圖 圖3 機械摩擦制動張力示意圖 1放線機構(gòu); 2增速器; 3液壓馬達; 1放線機構(gòu);2制動鼓;3制動帶;4液壓缸 4高壓溢流閥; 5散熱器; 6輔助液壓泵 5截止閥;6手動液壓泵

14、;7蓄能器 圖4 電磁制動張力示意圖 圖5 空氣壓縮制動張力示意圖1放線機構(gòu);2增速器;3渦流制動裝置;4制動器; 1放線機構(gòu);2增速器;3空氣壓縮機;5電氣控制裝置;6電源;7電動機;8鏈傳動 4流量控制;5鏈傳動增速裝置 利用機械摩擦制動產(chǎn)生張力試驗如圖6所示。摩擦材料受溫度、速度影響大，張力不穩(wěn)；張力調(diào)節(jié)不方便。液壓缸易漏油，摩擦片需經(jīng)常更換，不能滿足設(shè)計目標。圖6 機械摩擦制動產(chǎn)生張力試驗圖結(jié)論通過上述對四種張力產(chǎn)生方式的分析和對比可以看出，液壓制動產(chǎn)生張力方式雖然比其它三種方式技術(shù)難度大，但張力穩(wěn)定，張力大小調(diào)節(jié)方便，安全性高。因此確定選擇張力產(chǎn)生方式為液壓制動。3、放線機構(gòu)型式分析

15、選擇方案目標要求：張力放線時，導(dǎo)線通過張力機上的放線機構(gòu)逐一展放到線路桿塔上。因此放線機構(gòu)對北展放后的導(dǎo)線能否保持原來在線軸上的完好程度有很大關(guān)系；同時對張力機整機結(jié)構(gòu)也有很大影響。放線機構(gòu)除要求體積小外，更重要的是在導(dǎo)線通過它展放的任何時候不會被損壞。張力機放線機構(gòu)方案多槽雙摩擦卷筒磨芯式單卷筒單驅(qū)動雙驅(qū)動鏈條連輪連接齒輪連接主從連接 放線機構(gòu)有多槽雙摩擦卷筒、單槽雙摩擦輪、槽鏈式卷筒、磨芯式放線卷筒、多輪滾壓式放線機構(gòu)、履帶式滾壓式放線機構(gòu)等六種。液壓制動張力產(chǎn)生方式常用的放線機構(gòu)是多槽雙摩擦卷筒和磨芯式放線卷筒。放線機構(gòu)方案選擇原理特點優(yōu)點缺點結(jié)論多槽雙摩擦卷筒由兩個軸線平行、前后錯半個

16、槽布置的多槽卷筒組成。結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠。底槽直徑加工要求精度高，外形尺寸大。需要一定的尾部張力，安全性高磨芯式放線卷筒成腰鼓形，表面是兩個向中間傾斜的錐面。導(dǎo)線在卷筒上纏幾圈，展放時線纜不斷向中間滑移。結(jié)構(gòu)簡單，重量輕導(dǎo)線在展放中相互擠壓滑移，容易損傷導(dǎo)線，尾部張力要求大適用低電壓等級，對導(dǎo)線磨損要求不高的場合由上述分析比較，確定選擇多槽雙摩擦卷筒。多槽雙摩擦卷筒根據(jù)卷筒襯墊材料磨擦系數(shù)的大小，可分為單驅(qū)動卷筒和雙驅(qū)動卷筒。它們的性能特點分析如下：多槽雙摩擦卷筒方案選擇原理特點優(yōu)點缺點結(jié)論單驅(qū)動卷筒采用主從連接（如圖7（a），由一個主動卷筒和一個從動卷筒組成，從動卷筒不傳遞阻力矩。前后卷筒直

17、徑可以不相等，加工要求精度低卷筒要求磨擦系數(shù)大，出現(xiàn)打滑現(xiàn)象存在打滑安全隱患雙驅(qū)動卷筒前后兩個驅(qū)動卷筒上鑲嵌大齒輪，通過小齒輪與兩個大齒輪同時嚙合連接，兩個卷筒始終同轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)，都傳遞阻力矩。（如圖7（c）結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可采用較小的襯墊材料。卷筒要求加工精度高，設(shè)計復(fù)雜，小齒輪磨損快，經(jīng)常更換。安全穩(wěn)定性高，檢查維護方便兩個卷筒上鑲嵌大鏈輪，首先通過鏈條連接，其中一個卷筒再通過鏈條鏈輪與小鏈輪連接，兩個卷筒都傳遞阻力矩。（如圖7（b）鏈條傳動磨損小，不必經(jīng)常更換可采用較小的襯墊材料。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工精度要求高安全性高，但鏈條安全隱患不易發(fā)現(xiàn)，檢查維護困難圖7 雙摩擦卷筒兩卷筒之間聯(lián)接示意圖

18、(a)主、從聯(lián)接；(b)鏈條、鏈輪聯(lián)接；(c)齒輪聯(lián)接1導(dǎo)線；2大鏈輪；3小鏈輪；4輸入軸；5大齒圈；6小齒輪 利用雙摩擦卷筒和鏈條、鏈輪聯(lián)接放線機構(gòu)的試驗如圖8所示。鏈條傳動磨損小，不必經(jīng)常更換可采用較小的襯墊材料，但存在安全性高，但鏈條安全隱患不易發(fā)現(xiàn)，檢查維護的缺點，應(yīng)用不好。圖8 雙摩擦卷筒和鏈條、鏈輪聯(lián)接放線機構(gòu)的試驗結(jié)論經(jīng)上表分析比較我們選擇放線機構(gòu)為多槽雙摩擦卷筒通過齒輪連接的雙驅(qū)動方式。4、制動器的分析選擇方案目標要求：同車輛安裝制動器一樣，張力機上也必須安裝制動器，在停止轉(zhuǎn)動時施加制動力，對保證安全作業(yè)起著極其重要的作用。制動器在張力產(chǎn)生系統(tǒng)發(fā)生故障張力消失時可以迅速制動，防

19、止跑線，另外在放線過程中臨時停機時，防止出現(xiàn)低速爬行。 制動器主要有帶式制動器、全盤式濕式制動器、外蹄式制動器。制動器方案選擇原理特點優(yōu)點缺點結(jié)論帶式制動器（如圖9）由制動帶和卷筒上的制動鼓組成，帶上安裝摩擦材料，通過液壓缸活塞桿的伸縮來實現(xiàn)制動或松開。結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，費用低受溫度影響大，經(jīng)常更換摩擦材料，液壓缸經(jīng)常維護制動不可靠全盤式濕式制動器(如圖10)放在液壓馬達的高速軸上，不承受彎矩控制方便，安全可靠價格相對較高制動控制迅速，方便蹄式制動器(如圖11)設(shè)置在液壓馬達或減速機的輸出軸上，制動鼓安裝在軸上，制動蹄上裝有摩擦蹄片，通過液壓缸實現(xiàn)制動或松開。費用較低，維護方便結(jié)構(gòu)復(fù)雜，長需

20、更換摩擦片由于制動缸的反映速度造成緊急制動時制動緩慢 圖9 帶式制動裝置結(jié)構(gòu)圖圖 圖10 全盤式濕式制動器原理圖 圖11 內(nèi)蹄式制動器原理圖結(jié)論經(jīng)上述比較我們分析出全盤式濕式制動器能夠達到更好的方案目標要求。 因此選擇全盤式濕式制動器。5、機械傳動裝置的分析選擇方案目標要求：張力機的放線機構(gòu)通過牽引機牽引鋼絲繩、導(dǎo)線帶動時，根據(jù)放線速度要求，轉(zhuǎn)速比較低，一般只有20-100r/min，而各種執(zhí)行元件（如液壓泵、液壓馬達等）的額定轉(zhuǎn)速都比較高在2000 r/min左右，因此放線機構(gòu)必須經(jīng)過機械傳動裝置達到需要的轉(zhuǎn)速。張力機一般常用鏈傳動增速裝置和行星齒輪傳動增速器。傳動裝置方案選擇原理特點優(yōu)點缺

21、點結(jié)論鏈傳動增速裝置由大鏈輪、小鏈輪和鏈條組成，大鏈輪放在放線卷筒上，小鏈輪放在液壓馬達的軸上，形成一定的增速比。布置靈活，傳動效率高，結(jié)構(gòu)簡單傳動沒有齒輪平穩(wěn)，鏈條易跳齒打滑穩(wěn)定性差，有打滑現(xiàn)象行星齒輪傳動增速放在液壓馬達的高速軸上，可以根據(jù)不同的要求選擇傳動比增速。體積小，重量輕，效率高，實現(xiàn)同軸傳動結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度高，價格相對較高穩(wěn)定可靠，維護方便結(jié)論經(jīng)上述分析比較我們選擇行星齒輪傳動增速器實現(xiàn)機械傳動。6、機架及輔助裝置的分析選擇方案目標要求：機架及輔助裝置是張力機重要支撐機構(gòu)，必須保證具有足夠的強度，滿足自重和帶張力條件下的負載要求，張力機的運輸和吊放必須方便。機架及輔助裝置原理特

22、點優(yōu)點缺點結(jié)論單支撐軸單吊點采用中心單軸作為主支撐梁，底部安裝輪胎梁，采用單吊點結(jié)構(gòu)。體積小、簡單，運輸方便，重量輕 單吊點重心不宜找到，吊卸可能不平穩(wěn) 采用科學(xué)方法找準重心，能夠保持平穩(wěn) 雙支撐軸雙吊點采用兩根軸作為支撐梁，底部安裝兩個或四個輪胎，每根梁分別焊接一個吊點。牢固性高、吊卸 運輸平穩(wěn)重量大，笨重體積大、笨重，運輸轉(zhuǎn)場不方便結(jié)論經(jīng)上述分析，考慮到一牽一張力機的重量較輕，經(jīng)計算使用單支撐軸完全可以滿足強度要求，吊點放到中心上吊卸就會平穩(wěn)。因此選擇單支撐軸單吊點機構(gòu)。（三）確定最佳方案研制新型一牽一張力機液壓制動產(chǎn)生張力多槽雙摩擦卷筒張 力 產(chǎn) 生方 式放 線 機 構(gòu)型 式制 動 控

23、制裝 置機 械 傳 動裝 置機 架 輔 助裝 置雙驅(qū)動齒輪連接全盤濕式制動器行星齒輪傳動增速單支撐軸單吊點被動式張力機經(jīng)過以上對各種分解方案的分析試驗和對比選擇后，小組確定了性能穩(wěn)定、安全可靠，經(jīng)濟可行，性價比高的能夠?qū)崿F(xiàn)目標的最佳方案。制圖：王峰 日期：2008.4.25 六、制定對策 研制被動式一牽一液壓制動張力機對策表如下：方案對策目標措施地點完成時間負責(zé)人研制被動式一牽一張力機液壓制動產(chǎn)生張力1、張力的大小可無級調(diào)節(jié)；2、張力值及系統(tǒng)壓力直觀顯示3、最大力:40KN持續(xù)張力:35KN最高速度:5Km/h1、設(shè)計液壓原理 圖；2、液壓元件的選擇；3、控制系統(tǒng)設(shè)計。 機械租賃分公司2008

24、年5月10日陳李 一震民多槽齒輪連接雙驅(qū)動摩擦卷筒1、最大適用導(dǎo)線、地線、光纜直徑：35mm ；鋼絲繩直徑：52mm；2、不出現(xiàn)打滑跑線現(xiàn)象；3、不出現(xiàn)擠壓磨繩和調(diào)槽現(xiàn)象1、設(shè)計卷筒及槽型、槽數(shù)，確保不打滑、不擠壓；2、設(shè)計保護裝置，防止調(diào)槽跑線；3、卷筒、齒輪的機械加工沈陽齒輪廠2008年6月20日陳周 占震東機架和輔助裝置1、 單點起吊，轉(zhuǎn)場運輸方便；2、 強度高，安全可靠3、 體積小重量輕、1、 設(shè)計繪制圖紙；2、 機械加工機械租賃分公司2008年6月30日周唐占洪東安全盤式濕式制動器1、液壓保護，失壓即制動，防止張力消失2、停機時迅速制動1、 設(shè)計技術(shù)參數(shù)2、 選型采購；機械租賃分公司

25、2008年7月10日王屈 宏峰磊行星齒輪傳動1、 傳動平穩(wěn)2、 滿足傳動比要求1、設(shè)計技術(shù)參數(shù)2、選型采購；3、連接法蘭的設(shè)計制作。機械租賃分公司2008年7月10日屈李 宏一磊民裝配精度要求高1、滿足形位誤差要求2、配合可靠1、控制機械系統(tǒng)裝配公差，保證配合； 2、合理科學(xué)的設(shè)計安裝液壓管路機械租賃分公司2008年7月15日李李久春良喜制表：陳震 日期：2008.4.30七、對策實施針對所制定的對策，措施實施如下：實施一：液壓制動產(chǎn)生張力1、張力機的工作原理張力部分采用液壓制動方式，控制張力的原理如下圖12所示：牽引機牽引鋼絲繩帶動張力機放線機構(gòu)上的導(dǎo)線1運動，從而使張力輪2、3轉(zhuǎn)動，通過增

26、速機構(gòu)4帶動液壓馬達（張力工況時起泵的作用）旋轉(zhuǎn)，即產(chǎn)生泵軸的輸入作用力矩，而在泵的出口連接了高壓溢流閥5，借助它的調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生壓力油，壓力油形成阻力矩與作用力矩相平衡。張力表6接在液壓泵5與液流閥7之間，顯示液壓泵5的出口壓力，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量有散熱器5散熱。液壓馬達（作泵運轉(zhuǎn)）出口處的壓力大小可以通過高壓溢流閥從大到小連續(xù)調(diào)節(jié)，液壓系統(tǒng)的壓力與張力機放線機構(gòu)出口處導(dǎo)線上的張力成正比。 1 2 3 45 6 7 9 8 8 油箱圖12 張力機液壓制動示意圖1導(dǎo)線 2、3張力輪 4增速機構(gòu) 5液壓泵6張力表 7溢流閥 8散熱器 9過濾器根據(jù)機械和液壓知識可計算出，放線張力T和液壓系統(tǒng)的壓力p

27、關(guān)系為： （1） 式中p泵進出口壓力差pa； T放線張力N； Ds張力機卷筒底徑m； ds導(dǎo)線直徑m； q泵排量m3/r； i總傳動比； m液壓馬達機械效率； i減速機傳動效率。液壓系統(tǒng)采用定量泵，排量q、 傳動比i、效率m和i 、卷筒底徑Ds和導(dǎo)線直徑 ds固定不變的。因此從（1）式可以看出通過溢流閥控制液壓系統(tǒng)的壓力p，即可以很方便的無級控制導(dǎo)線上張力T的大小。2、設(shè)計液壓原理圖難點：液壓系統(tǒng)是牽張機工作的主要系統(tǒng)，必須設(shè)計合理正確的液壓工作原理，本張力機液壓系統(tǒng)采用無動力驅(qū)動，散熱器的驅(qū)動也依靠被動的液壓油路產(chǎn)生，可以減少動力裝置。目前在國內(nèi)還沒有這種設(shè)計的產(chǎn)品，一般都附帶發(fā)動機產(chǎn)生動力

28、。原理設(shè)計：國外有采用組合插裝閥結(jié)構(gòu)，主系統(tǒng)運行平穩(wěn)，散熱系統(tǒng)靠插裝背壓取得動力，管路簡單，但散熱系統(tǒng)不能調(diào)節(jié)，設(shè)計加工制作復(fù)雜；國內(nèi)一般采用液壓閥背壓獲得張力和散熱驅(qū)動力，管路復(fù)雜，易損壞，運行不穩(wěn)定。因此一般常采用配帶發(fā)動機產(chǎn)生補油和動力，彌補不足。液壓系統(tǒng)由主液壓馬達（作液壓泵使用）、散熱器液壓馬達、控制元件（各種閥）和輔助元件（過濾器、油箱、油管、散熱器等）組成。根據(jù)本張力機的實際工況，對其進行液壓原理設(shè)計，可分為主系統(tǒng)、散熱系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)等組成。主系統(tǒng)的工作職責(zé)主要為張力的產(chǎn)生、張力的控制；散熱系統(tǒng)的工作職責(zé)為液壓油的散熱；輔助系統(tǒng)主要為張力輪的制動控制。在輔助系統(tǒng)之間設(shè)置一個蓄能器

29、，通過輔助系統(tǒng)對其進行充壓，保證工作開始前的制動器的打開。主系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)兩個系統(tǒng)存在內(nèi)在的聯(lián)系，在兩個系統(tǒng)之間設(shè)置一個蓄能器，當(dāng)主系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)連接后，蓄能器可以對主系統(tǒng)的泄漏，起到補充泄漏的作用，使系統(tǒng)能夠平穩(wěn)的運行。制動方式采用密封式液壓制動器，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)壓力突然下降的情況，制動器會自動關(guān)閉，保證導(dǎo)線張力不消失，防止下落，保證安全作業(yè)。圖13為設(shè)計的液壓原理簡圖。圖13 張力機液壓原理簡圖創(chuàng)新點：采用無外配動力裝置，利用組合插裝閥結(jié)構(gòu)，并在組合插裝閥管路上裝配散熱馬達調(diào)速裝置，適合冬夏環(huán)境需要，解決了同類進口設(shè)備散熱馬達不能調(diào)速的不足。3、液壓元件的選擇 液壓系統(tǒng)由液壓泵，壓力控制閥、方

30、向控制閥等各種閥，油箱，油管，過濾器，散熱器，液壓馬達、蓄能器等組成。難點: 1、組合插裝閥的設(shè)計加工; 2、液壓泵的設(shè)計選擇; 3、散熱系統(tǒng)設(shè)計選擇。選擇過程：1、根據(jù)液壓原理的設(shè)計要求，對液壓元件進行選擇，搜集大量的國內(nèi)外知名的液壓件廠家的產(chǎn)品樣本，選擇適合本系統(tǒng)液壓元件。2、根據(jù)現(xiàn)有液壓產(chǎn)品實際情況，國內(nèi)液壓產(chǎn)品的使用性能有限，所以本系統(tǒng)的主要部件采用國外液壓產(chǎn)品的著名公司產(chǎn)品，輔助元件采用國內(nèi)知名液壓件產(chǎn)品。3、進行市場調(diào)研，選擇最佳的性能價值比，即保證液壓元件的使用壽命，同時將生產(chǎn)成本將到最低。4、組合插裝閥的設(shè)計加工原理復(fù)雜，沒有加工圖紙，加工精度高。分析研究國外產(chǎn)品，消化吸收。利

31、用計算機仿真設(shè)計分析，創(chuàng)新性設(shè)計出具有調(diào)速功能的插裝閥，根據(jù)研制的目標設(shè)計圖紙，外委專業(yè)廠家制作，如圖14所示。 圖14 自行設(shè)計加工的插裝閥5、液壓泵的選擇由于無動力外補油裝置，要求液壓泵必須具有較好的自吸性，同時滿足系統(tǒng)設(shè)計要求的轉(zhuǎn)速、壓力、排量的組合優(yōu)化要求，選擇的意大利MAZUCHI齒輪液壓泵如圖15所示。6、散熱系統(tǒng)滿足能量散熱要求，同時具有一定的流量和壓力要求，防止寒冷天氣易發(fā)生爆裂的現(xiàn)象。散熱器選擇的為德國AKG產(chǎn)品，如圖16所示。 圖15 選擇的意大利MAZUCHI液壓泵 圖16 選擇的德國AKG散熱器4、控制系統(tǒng)設(shè)計控制系統(tǒng)裝置要求安全可靠，操作方便，可隨時無級迅速調(diào)整張力大

32、小，張力值及系統(tǒng)壓力直觀顯示，速度平穩(wěn)；停止時即可制動，安全可靠，無爬行現(xiàn)象；液壓保護，失壓即制動，發(fā)生故障張力消失時能快速制動，防止線纜落地或觸及被跨越物，因此選用的元件必須性能穩(wěn)定，根據(jù)液壓元件國內(nèi)外現(xiàn)狀選擇的主要為國外進口品牌產(chǎn)品。圖17為設(shè)計加工的控制面板。圖17 設(shè)計加工的控制面板實施二：多槽齒輪連接雙驅(qū)動摩擦卷筒參考國外張力機成功的設(shè)計經(jīng)驗，結(jié)合本張力機的實際工況，對張力輪雙摩擦卷筒、齒輪、尼龍瓦進行設(shè)計、校核、繪制圖紙，根據(jù)本廠實際情況沒有大型零件的加工能力，采取外委加工方式。選擇好的尼龍瓦生產(chǎn)廠家，訂購尼龍瓦片。1、 雙摩擦張力輪卷筒的設(shè)計 張力輪卷筒是張力機作業(yè)的主要機構(gòu)，通

33、過線纜在卷筒上纏繞一定的圈數(shù)產(chǎn)生的摩擦力矩來帶動卷筒轉(zhuǎn)動，卷筒再和相應(yīng)的制動裝置通過各種增速機構(gòu)后帶動液壓泵和液壓馬達轉(zhuǎn)動，通過液壓系統(tǒng)得到阻力矩。根據(jù)所需張力和放線速度的大小以及通過導(dǎo)線的直徑要求對張力輪卷筒進行受力分析，進而確定卷筒的直徑、槽型和槽數(shù)。張力放線機主卷筒槽底直徑D按下式計算： D40d100mm式中d-導(dǎo)線直徑，mm。取d=35 mm，可的D=1300 mm張力放線卷筒襯墊應(yīng)采用高強耐磨材料制成，選用MC鑄造尼龍。2、張力輪卷筒槽形設(shè)計張力機主卷筒襯墊應(yīng)保證不損傷導(dǎo)線，放線卷筒槽數(shù)應(yīng)保證尾部導(dǎo)線張力500N時不打滑。（1）槽型的計算圖18所示設(shè)計為淺槽型。 圖18 淺槽型各參

34、數(shù)關(guān)系為： 式中：其尺寸為，取，。（2）張力輪槽數(shù)的確定一般廠家設(shè)計張力機時一般只考慮展放導(dǎo)線的狀況，很少注意實際上一牽一張力機很多情況也展放鋼絲繩，摩擦系數(shù)選擇的大，因此展放鋼絲繩易出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。為保證在500N的尾部拉力情況下，最大張力展放鋼絲繩時不打滑。必須選用鋼絲繩與尼龍的摩擦系數(shù)，使槽數(shù)滿足尾部張力的大小。鋼絲繩和張力輪槽之間的摩擦系數(shù)，取=0.13式中：圓整后取T1張力機最大張力，T1=40KNT2尾部張力，T20.5KN為解決展放鋼絲繩，常出現(xiàn)打滑的現(xiàn)象。與尼龍瓦片接觸導(dǎo)線比鋼絲繩的摩擦系數(shù)大，一般設(shè)計以導(dǎo)線計算，這里根據(jù)實際以鋼絲繩計算，解決了問題。3、設(shè)計保護裝置，防止調(diào)槽跑

35、線為解決易跳槽和磨繩的現(xiàn)象，采用安裝護板防止線纜出槽發(fā)生安全危險，增加槽間距寬度適合粗線纜通過不發(fā)生磨繩產(chǎn)生破壞。4、卷筒、齒輪的機械加工卷筒和齒輪是放線機構(gòu)的關(guān)鍵主要部件，二者相配合，加工時必須保證形位公差，確保同軸度和徑向跳動在設(shè)計范圍內(nèi)。采取的加工工藝為：（1）用卷板機卷筒焊接；（2）制作卷筒內(nèi)部筋板，與卷筒焊接一體；（3）加工卷筒中心孔，以中心孔為基準，車削卷筒外表面至規(guī)定尺寸；（4）鏜削鑄造MC尼龍瓦內(nèi)表面，使之與卷筒外表面尺寸匹配；（5）鉆孔攻絲在卷筒外表面鑲嵌鑄造MC尼龍瓦;(6) 加工卷筒中心孔為基準，車削鑄造MC尼龍瓦至規(guī)定的槽型尺寸；（7）加工齒輪并進行熱處理；（8）卷筒和

36、齒輪鑲嵌為一體。圖19為設(shè)計加工的放線卷筒。 圖19 設(shè)計加工的卷筒和齒輪實施三：機架和輔助裝置 1、設(shè)計繪制圖紙按照單支撐軸和單點起吊的方案，根據(jù)張力機自重和負載力，并依據(jù)保證3倍的安全系數(shù)，設(shè)計、校核機械系統(tǒng)，繪制裝配圖以及零件圖，保證強度大、重量小，運輸方便。2、機械加工 張力機的兩個放線機構(gòu)卷筒齒輪和減速器輸出齒輪同時嚙合，必須保證機架體上兩個放線機構(gòu)卷筒中心軸的安裝孔、減速器安裝法蘭的平行度以及位置精度，否則將無法安裝不能使用。設(shè)計科學(xué)合理的加工工藝保證使用要求，采取鏜孔、焊接、大型立式車床一次鏜孔完成，保證各個精度要求。 張力輪與軸配合、軸與架體橫梁配合、減速機輸出齒輪與張力輪大齒

37、輪配合，因此必須保證正確的焊接。各個機構(gòu)焊接冷卻后必然發(fā)生變形，如何控制變形是主要解決的問題。采用設(shè)計加工胎具的方式，保證焊接前后的位置度，確保不發(fā)生變形。圖20為加工焊接中的機架。 圖20 加工焊接中的機架實施四：全盤式濕式制動器1、設(shè)計技術(shù)參數(shù)制動器是確保作業(yè)安全可靠不可缺少的部件，在臨時停機、緊急停機或過載保護停機等情況下，起制動防止跑線的作用。采用濕式全盤式制動器，具有液壓釋放，操作簡單，反映時間快，安全可靠，散熱能力大、磨損小，制動平穩(wěn)等特點。主系統(tǒng)和制動管路相通，一旦主系統(tǒng)失壓，發(fā)生故障張力消失時，制動器就能快速制動，防止線纜落地或觸及被跨越物。選擇的制動器要保證額定制動力矩要大于

38、計算制動器輸出力矩制動的1.5倍。2、選型采購 經(jīng)過市場調(diào)研，比較世界各地制動器性能和價格，選擇性價比較高的意大利戴納密克全盤式濕式制動器，額定制動力矩是計算制動器輸出力矩制動的3倍，達到性能要求。如圖21所示。 圖21 意大利全盤式濕式制動器實施五：行星齒輪傳動機械傳動系統(tǒng)對整個設(shè)備致關(guān)重要，直接關(guān)系到機械效率和工作平穩(wěn)性。 1、設(shè)計技術(shù)參數(shù)采用兩級減速系統(tǒng)，第一級為行星齒輪減速器，體積小，為主減速機構(gòu)；末級為單輸入、雙輸出開式齒輪減速器。根據(jù)張力和速度大小的要求選擇合適的傳動比，達到符合作業(yè)工況的要求。張力輪的轉(zhuǎn)速為 （2）則總傳動比為 （3）根據(jù)式（3）計算的總傳動比選擇合適的減速器確定

39、，確定第一級行星齒輪減速器和末級開式齒輪的傳動比。2、選型采購經(jīng)過市場調(diào)研，比較世界各地制動器性能和價格，選擇性價比較高的意大利戴納密克行星齒輪減速器。如圖22所示。3、連接法蘭的設(shè)計加工液壓泵和減速器的連接需要安裝過渡連接法蘭，必須具有規(guī)定范圍內(nèi)的安裝位置精度、同軸度等形位公差，否則高速運轉(zhuǎn)時將出現(xiàn)震動，損壞液壓泵和減速器?？茖W(xué)地設(shè)計過渡安裝連接法蘭，制定合理加工工藝和胎具，保證加工精度要求。圖23為設(shè)計加工的連接法蘭。 圖22 選擇的減速機 圖 23設(shè)計加工的連接法蘭實施六：裝配精度要求高1、控制機械系統(tǒng)裝配公差，保證配合在裝配過程中，制定一套裝配方案，使整體裝配靈活、快捷1、張力機的裝配

40、過程中有些部件的裝配精度要求很高，張力輪與軸配合、軸與架體橫梁配合、減速機輸出齒輪與張力輪大齒輪配合，這些部件的裝配精度都很高。2、按照機械設(shè)計手冊設(shè)計要求選擇合理的配合方式和配合間隙，嚴把質(zhì)量關(guān)，使各部件加工尺寸在尺寸公差以及形位公差范圍內(nèi)。3、根據(jù)設(shè)計的張力輪實際尺寸以及減速機輸出齒輪尺寸，確定張力機架體上的兩個張力輪軸的定位孔，保證張力輪齒輪和減速機輸出齒輪精確配合。如下圖24為三個齒輪的正確嚙合。圖24三個齒輪的正確嚙合4、根據(jù)減速機的接口尺寸設(shè)計安裝板，將減速機固定在安裝板上，根據(jù)設(shè)計尺寸和張力輪齒輪與減速機齒輪實際運行情況，將安裝板焊接固定。5、將液壓馬達減速機、制動器的連接、緊固

41、。圖25為裝配中的張力機。 圖25 裝配中的張力機2、合理科學(xué)的設(shè)計安裝液壓管路 液壓管路的設(shè)計必須符合整個系統(tǒng)壓力和流量要求，并且布局合理。根據(jù)系統(tǒng)特點，設(shè)計了多個集成塊，使管路簡單，減少管路和連接點，避免了漏油又節(jié)省了管件。根據(jù)壓力和流量要求計算設(shè)計各個管路。圖26 液壓管路的設(shè)計安裝，圖27為打磨噴漆后的張力機。 圖26 液壓管路的設(shè)計安裝 圖27 打磨噴漆后的張力機八、確認效果（一）性能檢驗（1）模擬試驗測試經(jīng)過小組成員認真嚴格的實施對策，產(chǎn)品各部件設(shè)計、加工完成和最后的總裝配，2008年7月18日產(chǎn)品樣機研制出來。產(chǎn)品研制后在廠內(nèi)進行了一周的模擬試驗運行（見圖28），測試出性能參數(shù)和

42、性能特點。 圖28 模擬試驗中的張力機 性能參數(shù)：最大張力40KN；持續(xù)張力35KN；最高速度5Km/h；張力輪直徑1300 mm；最大適用導(dǎo)線、地線、光纜直徑35mm；適用連接器直徑60mm；張力機能夠?qū)崿F(xiàn)張力可以任意無機調(diào)節(jié)，張力值及系統(tǒng)壓力直觀顯示，速度平穩(wěn)；制動器工作穩(wěn)定，散熱器散熱效果良好，各部件工作穩(wěn)定牢固有效，運行平穩(wěn)。性能特點：適用于光纜、導(dǎo)線和鋼絲繩的展放；可隨時無級迅速調(diào)整張力大小，張力值及系統(tǒng)壓力直觀顯示，速度平穩(wěn)；停止制動，安全可靠，無爬行現(xiàn)象；液壓保護，失壓即制動，發(fā)生故障張力消失時能快速制動，防止線纜落地或觸及被跨越物；噪音小，具有高環(huán)保性；操作簡單，使用可靠，單點

43、起吊，轉(zhuǎn)場運輸方便。 （2）現(xiàn)場實際測試該研制成果經(jīng)廠內(nèi)模擬施工現(xiàn)場測試運行各方面性能指標達到設(shè)計目標，符合施工技術(shù)要求后，于2008年7月29日至12月20日在施工現(xiàn)場實際運行約5個月，架線108公里，圖29為張力機正在施工現(xiàn)場使用的照片。 圖29 正在施工現(xiàn)場使用中的張力機具體使用單位和工程有：（1）送電第三分公司500kV吉遼四回線高壓輸電線路架設(shè)導(dǎo)線50公里；（2）送電第一分公司500kV徐遼高壓輸電線路更換光纜48公里；（3）送電第五分公司220kV沈渾高壓輸電線路改造架設(shè)導(dǎo)線10公里。根據(jù)張力架線實際應(yīng)用，統(tǒng)計新型一牽一張力機在施工中故障調(diào)查統(tǒng)計表。新型一牽一張力機施工應(yīng)用調(diào)查統(tǒng)計

44、表線路名稱公里數(shù)打滑不走（次）跑線（次）跳槽卡繩（次）擠壓磨繩（次）人身傷害（次）500kV吉遼四回5000000500kV徐遼線4800000220kV沈渾線1000000合計10800000分項故障（故障數(shù)/公里）00000總故障（故障數(shù)/公里）0經(jīng)過現(xiàn)場的使用驗證，研制的新型張力機各項指標特點達到設(shè)計目標和國家標準，沒有發(fā)生質(zhì)量安全故障，解決了現(xiàn)有設(shè)備存在的不足，消除了打滑跑線、跳槽、磨繩等缺陷，能夠展放直徑28鋼絲繩，滿足特高壓電網(wǎng)大截面導(dǎo)線建設(shè)一牽一張力機需求，提高了張力架線的安全性和質(zhì)量，完全滿足高壓輸電線路架線技術(shù)要求。（3）資質(zhì)單位鑒定研制的設(shè)備經(jīng)過現(xiàn)場實際施工運行，沒出現(xiàn)任何故障，達到施工使用技術(shù)、安全要求。2008年12月底委托國電鄭州牽張設(shè)備檢測中心經(jīng)進行了性能鑒定，經(jīng)過拉力試驗測試，最大張力40KN，相應(yīng)速度2.5km/h；持續(xù)張力35KN，相應(yīng)速度3km/h；最高速度5Km/h，相應(yīng)張力20KN。張力機的機架、起吊吊環(huán)和地錨耳等主要安全結(jié)構(gòu)件的強度及焊接強度達到設(shè)計要求并滿足國家標準。張力機能夠展放各種導(dǎo)線、地線和鋼絲繩，能夠?qū)崿F(xiàn)張力大小無級調(diào)節(jié)，制動可靠穩(wěn)定、