一種無線遙控電動(dòng)自動(dòng)卸扣系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

李浩正 陳良展 唐博

摘 要：設(shè)計(jì)一種能承載無線遙控電動(dòng)自動(dòng)卸扣的機(jī)械裝置，可遠(yuǎn)程遙控自動(dòng)卸扣，來解決在傳統(tǒng)的拆卸銷軸作業(yè)中，需要高空作業(yè)和人工敲擊的問題，以此降低拆卸銷軸的勞動(dòng)強(qiáng)度、效率和安全隱患。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)卸扣;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

一、引言

隨著國家電網(wǎng)的發(fā)展和特高壓輸電技術(shù)的應(yīng)用，輸電線路帶電作業(yè)在整個(gè)電路的安全運(yùn)行方面發(fā)揮著巨大的作用，其經(jīng)濟(jì)性和安全性引起重視。在輸電線路帶電作業(yè)中，常常遇到使用卸扣帶電起重吊裝作業(yè)后需要人工卸銷軸，對(duì)吊在空中的物件進(jìn)行卸扣，無可不免地需要爬到空中進(jìn)行作業(yè)，高空作業(yè)操作高度大、帶電危險(xiǎn)性大、操作空間狹小等問題給作業(yè)人員帶來非常大的安全隱患。并且卸扣是需要拆解人員反復(fù)的敲擊，效率低，危險(xiǎn)性較大。國內(nèi)有液壓代替敲擊卸扣可降低了拆卸時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度和效率，但仍不能解決高空作業(yè)的安全問題。為了解決高空作業(yè)問題，本文在基于原本裝配卸扣的機(jī)械基礎(chǔ)上，進(jìn)行修改，設(shè)計(jì)了一種可以無線遙控的卸扣裝置。

二、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

（一）動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

從結(jié)構(gòu)簡單、成本低方面考慮，采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋傳動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸扣。用螺桿作為銷軸，在卸扣本體上開通孔。電機(jī)與螺母一體，由螺母施加扭轉(zhuǎn)力，產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過螺旋副使旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，再將螺母進(jìn)行軸向固定，可實(shí)現(xiàn)卸扣、裝扣。

為實(shí)現(xiàn)螺母軸向固定與徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)計(jì)一個(gè)零件為螺母支撐。將螺母分為倆個(gè)部分，螺母左側(cè)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)空心轉(zhuǎn)子、右側(cè)螺紋孔部分外表面為球面，螺母支撐在相對(duì)應(yīng)的位置設(shè)有螺母驅(qū)動(dòng)電機(jī)定子和螺母安裝球面孔，螺母與螺母支撐通過球面接觸組成電機(jī)驅(qū)動(dòng)球副可實(shí)現(xiàn)徑向轉(zhuǎn)動(dòng)。在螺母支撐上開通孔配合螺桿，并將球副置于螺母支撐通孔內(nèi)部可避免螺母軸向移動(dòng)。同樣可將無線控制器、充電鋰電池安放于螺母支撐上。

（二）受力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

理想受力面為螺桿與卸扣本體在通孔上的接觸面，但為方便拆裝與脫卸扣效率高，為減小阻力，螺桿與通孔之間采用間隙配合，接觸面積可忽略不計(jì)。這便容易導(dǎo)致受力面為螺母與螺桿之間的接觸面，所以在螺母支撐面與卸扣本體之間增設(shè)燕尾槽和燕尾滑塊。當(dāng)卸扣本體受力時(shí)，螺母支撐面與卸扣本體產(chǎn)生相對(duì)位移，使得螺桿與卸扣本體通孔充分接觸，成為受力面。

三、機(jī)械總裝配與運(yùn)行過程

該種電動(dòng)自動(dòng)卸扣機(jī)械設(shè)計(jì)，由卸扣、螺母、螺桿、支撐、控制板、電源組成。

（一）卸扣本體上端為斷口圓環(huán)柱，下端為兩個(gè)圓環(huán)柱，圓環(huán)柱通孔與螺桿采用間隙配合，下端左側(cè)的外壁開有豎直方向上用于安裝的槽口。

（二）螺桿為單線矩形螺紋螺桿或者單線梯形螺紋螺桿。

（三）螺母左部分為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的空心轉(zhuǎn)子，右部分外表面加工為球面，內(nèi)孔加工內(nèi)螺紋，與螺桿旋合構(gòu)成螺旋副。

（四）螺母支撐下端開有通孔，通孔左端為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的空心定子，與螺母左側(cè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的空心轉(zhuǎn)子組成螺母的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，可提供扭轉(zhuǎn)力，實(shí)現(xiàn)螺母支撐與螺母之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在無線控制器控制下，改變充電鋰電池提供螺母驅(qū)動(dòng)電機(jī)通電方向和斷電，實(shí)現(xiàn)螺母施加扭轉(zhuǎn)力的方向和是否存在。通孔中部為球面孔，將螺母右部分的球面壓入螺母支撐4通孔中部球面孔構(gòu)成球副連接，即不約束螺母支撐與螺母之間的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)，又約束了螺母支撐與螺母之間的軸向移動(dòng)。螺母支撐上部分右側(cè)開有電池安裝孔，與充電鋰電池過盈配合。螺母支撐上部分左側(cè)開槽，利用膠結(jié)的方式將無線控制器固定于螺母支撐4的槽上。螺母支撐右側(cè)端面對(duì)稱于卸扣本體對(duì)稱面布置燕尾槽滑塊，與卸扣本體的燕尾槽相配合，可實(shí)現(xiàn)螺母支撐與卸扣本體之間沿受力方向的自由移動(dòng)。

（六）當(dāng)螺桿受鋼絲繩起吊帶電設(shè)備的重力載荷時(shí)，螺母支撐由于受到垂直方向的作用力，將產(chǎn)生相對(duì)卸扣本體沿垂直方向的相對(duì)位移，使得螺桿表面與卸扣本體通孔表面之間充分接觸，作為鋼絲繩起吊帶電設(shè)備重力載荷的主要受力面，實(shí)現(xiàn)起吊帶電設(shè)備的功能。

（七）當(dāng)接收到起吊指令時(shí)，便啟動(dòng)螺母驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)螺母轉(zhuǎn)動(dòng)，通過螺旋傳動(dòng)，產(chǎn)生螺母與螺桿之間的軸向位移，由于螺母受到軸向約束，帶動(dòng)螺桿做軸向移動(dòng)，使得螺桿退出卸扣本體的通孔，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)卸扣功能。

四、總結(jié)

順應(yīng)智能制造的潮流，研發(fā)設(shè)計(jì)一種能承載無線遙控電動(dòng)自動(dòng)卸扣系統(tǒng)的機(jī)械裝置，能解決在傳統(tǒng)使用卸扣進(jìn)行輸配電線路帶電吊裝工程作業(yè)時(shí)，在拆卸銷軸作業(yè)時(shí)需人工登高進(jìn)行拆解存在的作業(yè)速度慢，勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性大的問題，實(shí)現(xiàn)工作人員在地面能遠(yuǎn)程遙控自動(dòng)卸扣的功能，保障了工作人員的生命安全，同時(shí)又提高了效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]許春生 輸配電線路帶電作業(yè)技術(shù)的研究發(fā)展[J] 低碳世界 2016（32）

[2]王東陽 輸配電線路帶電作業(yè)技術(shù)的應(yīng)用研究與發(fā)展[J] 通訊世界 2016（12）

作者簡介：

李浩正，男，漢族，山西忻州人，江蘇大學(xué)本科在讀，機(jī)械電子方向

陳良展? 男，漢族，浙江溫州人，江蘇大學(xué)本科在讀，機(jī)械電子方向

唐博，? 男，漢族，甘肅寧夏人，江蘇大學(xué)本科在讀，機(jī)械電子方向

基金項(xiàng)目：江蘇大學(xué)第十八批大學(xué)生科研立項(xiàng)項(xiàng)目基金（項(xiàng)目編號(hào)18A181）