一种高压线机械除冰车

一种高压线机械除冰车

技术领域

本发明专利涉及机械设计技术领域，尤其涉及一种高压线机械除冰车。

背景技术

目前国外一般采用喷火器进行高压线除冰，如图1所示。但是成本很高。针对2008 年初发生的低温雨雪冰冻灾害，导致南方电网区域的贵州大部分地区、广西桂北地区、广东 粤北地区、云南滇东北地区电网设施遭受到严重破坏，西电东送也受到严重影响。为提高电 网对极端气候、重大自然灾害的抵御能力，南方电网启动了包括“直流融冰装置样机研制” 重点攻关项目，如图2所示。直流融冰技术先进，不需要很大的负荷，一般只需要1至2万千 瓦，而且直流输出电压可调，可在一定范围内针对不同长短的单条线路进行融冰，不再需要 进行线路串接，操作比较简单，为线路的融冰工作提供了更为简便的方式。固定式（可控硅） 直流融冰装置是采用引入变电站10千伏电源，通过三绕组整流变压器后，送入12脉波可控 硅整流器，经整流后输出3000伏/1400安的直流。该装置可实现输出电压、电流调节功能，可 满足城前岭变电站除220千伏城烟线外的其余110千伏及以上电压等级线路的直流融冰。但 采用直流融冰虽是一种切实可行、经济有效的防冰灾措施，但直流融冰装置存在直流输出 电流大、大角度大电流长期运行、已建变电站的接入等多项新的问题。

发明专利内容

本发明专利涉及一种高压线机械除冰车，本发明提出了除冰车的整体方案设计，包括 悬挂问题、传动及驱动方式、除冰刀、行走轮和驱动轮的设计；进行了包括轴和除冰刀的设 计计算、锁紧机构和调节机构设计的机械部分设计计算以及控制部分的设计，并给出了轴 和除冰刀的加工工艺。

本发明的高压线除冰车不仅除冰方式独特、除冰效率高，而且其自动调节的结构 可以减少除冰车在除冰时对高压线的损伤，其体积小，方便人工携带，操作简单，具有广阔 的应用前景。

附图说明

图1：喷火器融冰图。

图2：直流融冰装置图。

图3：除冰车整体俯视图。

图4：除冰车整体右视图。

图5：除冰刀局部图。

图6：除冰车行走模拟图。

图7：后轮轴图。

图8：除冰刀方案图。

图9：锁紧机构方案（未锁紧状态）图。

图10：锁紧机构方案（锁紧状态）图。

图11：调节机构方案（原始状态）图。

图12：调节机构方案（极限状态）图。

图13：电动推杆的电路图。

具体实施方式

为了使本发明专利的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施 例，对本发明专利进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明专利，并不用于限定本发明专利。

本发明专利涉及一种高压线机械除冰车，本发明提出了除冰车的整体方案设计， 包括悬挂问题、传动及驱动方式、除冰刀、行走轮和驱动轮的设计；进行了包括轴和除冰刀 的设计计算、锁紧机构和调节机构设计的机械部分设计计算以及控制部分的设计，并给出 了轴和除冰刀的加工工艺。

进一步的，本设计所要解决的技术问题是实现机械除冰车在高压线上的行走，让 使用者只需要通过小巧的控制器就可以控制除冰车来达到其除冰的效果，并且不能对高压 线造成损伤。为此，除冰车在整体设计上要求结构尽量精简，在高压线上的悬挂和移动方式 可靠，传动方式优化，驱动和控制方便，零部件配置合理，除冰刀的形状及碎冰效果能达到 预期等。

进一步的，本发明提出的除冰车的整体结构如图3、图4所示。除冰车在工作时，其 运动传递过程如下：

（1）图3中直流电机1带动链轮3传动到链轮4，将运动传递到后轮轴，使驱动后轮转动， 并带动行走凹轮转动，从而使整个除冰车在高压线上行走；

（2）直流电机2驱动链轮1传动到链轮2，将运动传递到除冰刀轴，使如图5中所示的除冰 刀转动。

进一步的，悬挂在高压线上的设备会出现两侧剧烈晃动、坠落、行走不稳定的情 况，除冰车也不例外。为了解决此问题，本设计中除冰车采用摆动原理，选择两侧对称结构， 其两侧下方分别挂有相对较重的蓄电池和电动机，使得整个除冰车的重心偏下，从而避免 上述普通悬挂问题，如图3所示。

进一步的，链传动是应用较广的一种机械传动。与带传动相比，链传动能保持准确 的平均传动比，传动效率高，径向压轴力小，能在高温及低速情况下工作。与齿轮传动相比， 链传动安装精度要求较低，成本低廉。除冰车对传动的精度要求不是很高，更重要的一点是 链条的长度和松紧可以根据要求不断的调整，能够保证将除冰车的除冰效果调整到最佳， 故本设计选择链传动方案。

进一步的，采用两个12V的蓄电池为两个直流电机和两个电动推杆提供电能，并通 过链转动来驱动除冰车的行走及除冰刀的转动。由于此次属于高空作业，为了操作简便，采 用无线遥控方式控制除冰车的工作过程。由于考虑到高压线上的磁场可能对无线遥控系统 造成一定程度的影响，所以本设计采用简单的继电器和限位开关来控制电机的正转、反转、 启动、停止，如图6所示。

进一步的，本设计中，除冰刀中间呈圆形凹面，凹面为周期性波纹曲线，波纹曲面 上均匀分布有滚花状的微刃，除冰刀的两侧设计有鹰嘴型的除冰刃。

进一步的，行走轮与驱动轮均设计为凹轮，使之能够与高压导线外形贴合。凹轮采 用超耐磨材料，内凹处应粘有人字形橡胶以增大摩擦力，为除冰车在高压线上行走提供必 要条件。通过绕度的计算确定除冰刀和前后轮的相对位置，使结构更紧凑更稳定。

进一步的，除冰车必须能够除去线径20mm左右的高压线上包裹的直径为60mm以上 的冰柱，并保证其悬挂在高压线上除冰时的速度达到700米/小时，且除冰刀能够达到300r/ min以上的转速。

进一步的，直流电动机具有良好的启动、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速。 所以本设计选择直流电机。

进一步的，后轮轴如图7所示，前轮轴在高压线除冰车中起到平衡作用，因此结构 和后轮轴的412段完全相同。

进一步的，本发明采用鹰嘴型除冰刃（如图8所示），内凹处过度线采用正弦函数和 直线连接，使过度不再平缓，增强了震动除冰的效果。

进一步的，本发明选用pattman01电动机通过链传动带动除冰刀高速旋转。电动机 上的链轮齿数30，后轮轴上的链轮齿数17链传动的传动效率取0.95，则除冰轴的输出功率： 36.84W，除冰轴的转速：529r/min，除冰轴最小直径的估算：4.59mm，考虑经济性原则，同时 增强轴的刚性、强度，故加大轴的最小直径，取8mm。

进一步的，本发明通过铰链来连接锁紧机构和除冰车中间内板的左端，右端靠弹 簧插销来连接的，锁紧机构靠锁紧轮来锁紧除冰车，使除冰车紧贴高压线行走，在外力的作 用下可以偏转一定的角度，如图9、10所示。

进一步的，本设计选择的锁紧轮为内凹型，保证其内表面与高压导线外形基本贴 合，内凹处的半径为12mm。另外，要保证锁紧轮耐磨，选择超耐磨材料。

进一步的，本发明采用电动推杆调节，如图11、12所示。通过两个支撑座把12V的电 动推杆固定在悬臂板和电机支撑板上，通过远程控制模块，通过遥控手柄控制电动推杆伸 出量，从而实现高压线和除冰刀相对位置的确定。但其控制和结构相对手动调节复杂。

进一步的，根据高压线的绕度计算，确定其最大的极限位置。电动推杆的举力均为 15KG，满足强度要求。其绕铰链的旋转量大约为10°左右。电动推杆的电路图如图13所示。

以上所述仅为本发明专利的较佳实施例而已，并不用以限制本发明专利，凡在本 发明专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明专利 的保护范围之内。