谈导线防震锤复位装置方案设计

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摘要:因为外部原因高压线路防震锤会发生偏移，只有当防震锤恢复到原来位置时才能发挥防震锤应有的作用，所以其复位装置尤其凸显。主要讲述了一种具有越障功能与移动功能和机械对中功能的防震锤复位装置。

关键词:防震锤;复位装置;架空线路

1方案设计要求

想要完成复位装置所要实现的功能首先就要解决复位装置如何在高压电线上安全稳定的行走，以及在行走过程中如何控制其行动方式和行动轨迹。在行走中有时会遇见高压电线的间隔棒和需跨越其他的防震锤，以及所要移动的防震锤的跨越，所以在行走过程中需要解决障碍阻挡的问题(改进行走机构，解决行走中的越障)。在越过障碍后已经初步找准防震锤的位置，但所要找准的最重要的是防震锤安装处的螺栓。如何能够使拧紧机构和螺栓的对中，在此问题中主要涉及机器的多方向、多角度的运动问题，以及视觉识别等问题。在对中之后需要解决“松－带－紧”的过程，即先送开紧固螺栓使防震锤能够被顺利拖动，然后带动防震锤移动到需要重新放置的位置，最后拧紧螺栓。在这个问题上就要设法实现螺栓松紧问题，以及带动防震锤移动的方式。根据以上方案设计要求，本次的设计主要涉及到三大部分(行走越障部分、对中拧紧部分、加持带动部分)。以及六个功能(行走功能、越障功能、对中功能、卸装功能、加持功能、带动功能)。因此，必须针对不同的部分与功能设计出可实行的方案。

2移动越障部分

根据对高压线路环境的分析以及作业的要求，通过分析国内外现有的巡线机器人机械方案的优缺点，然后优化设计组合，最终提出了一种适合高压线路特点的单导线复位装置结构方案。行走部分选择轮子悬挂在高压电线的形式进行移动，由电机链轮带动。使用螺旋转动转变为移动，通过导轨演变成伸缩杆机构，利用伸缩杆使轮子升起和落下来控制轮子进行越障。具体越障过程如图1所示。过程①，发动机通过链轮带动轮子进行移动，当移动到障碍物处(例如防震锤)，前轮通过伸缩杆升起，高度超过防震锤线夹高度;过程②，由中轮和后轮保持装置稳定继续前行，直到前轮越过防震锤线夹;过程③，前轮下降，当前轮悬挂在高压线上后中轮上升，此时由前轮和后轮支撑装置移动;过程④，装置继续前行，当中轮越过防震锤线夹同过程③一般，中轮悬挂在高压线上后后轮上升，由前轮和中轮支撑装置移动;过程⑤，当后轮行进超过防震锤时后轮下降，此时整个越障过程完成。该机器人采用对称结构，由完全相同的三个吊臂组成支撑结构，如图2，每个吊臂包含了开合驱动装置、压紧装置和行走单元，两部分之间再由中间主梁加两个转动关节连接起来。从图2中看出，该机构主要包括升起模块、行走模块、压紧单元和驱动单元。由于本方案是采用两个直流电机驱动，每两单元间相互独立。因此，四个功能单元可以同时驱动，也可以单独驱动，从而可以最大化地提高越障效率。驱动模块采用链轮传动，传动比精确，结构紧凑，可以有效减小机器人的体积。实现力矩与动力的传递，控制整个行走单元的前后移动。因为轮子需要上下移动，所以链轮转动包括大链轮、小链轮、张紧轮，用链轮驱动轴系转动。为了保证链轮不影响越障，链轮分布在机器外侧，大链轮与小链轮有角度的分布，在一边放置张紧轮。行走模块主要由行走轮组成，挎在高压电线上，由轮系传动带动轮子滚动，其轮子下有凹槽，可以横跨在高压电线上。要实现机器人在高压线上的行走动作，至少需要两组轮子独立驱动:升起模块由利用轮旋传动带动轮子的升起，并保障越障的快速性和稳定性，在轴系下的箱座按有螺母，两侧按有导轨引导轮子上升，以实现机器人在高压线上的行走动作。需要至少两组轮系独立驱动，又因为越障时有一轮子需要升起，因此设计为三组轮系。其中中间一组可以不设置驱动模块只进行支撑即可，这样实现机器人在线上的来回移动和越障;压紧单元是在机器人在行走时时，通过压紧单元与行走轮配合压紧高压电线，实现驱动其向前运动，实现跨越障碍物。其在越障时用螺旋转动向下移动并且旋转到背后防止和防震锤碰撞。在此处说明升起螺杆和压紧螺杆为同一根轴设计，以减少提及以及点击的使用。

3对中卸装部分

底座的移动也选用螺杆进行带动，三个方向设置三个螺旋传动，这样就可以满足三维空间里三个正方向的对中，底座之上是一个旋转机构可以控制扳手的角度，从而满足螺栓角度问题，在旋转机构之上安装筒状扳手负责拧紧螺栓。如图3所示，对中部分需要满足三个方向的移动以及转动，拧紧需要扳手或加持机构进行扭转，此部分分为三个模块，移动模块、转动模块、拧紧模块。移动模块主要控制三个方向的移动，最下面通过螺杆传动和轨道辅助控制X方向的移动，同理控制Y和Z方向的移动，螺杆两端由支撑座固定，中间连螺母带动原件移动;转动模块主要控制拧紧模块的角度，用以满足螺栓的角度要求，在旋转轴上按有键来带动拧紧模块的转动，键安装为可滑动键，两侧按有弹簧，在对中的时候如果有偏移可以使知满足此偏移;拧紧模块主要负责拧紧和拧松螺栓，在此结构的下侧为一个小型的导杆下方案有弹簧，因为在旋转螺栓时螺母不只有转动还有移动。

4夹持带动结构设计

本设计采用四杆机构进行夹持，具体实施方式如图4。夹持部分主要功能是夹住防震锤防止防震锤的颤动，此结构分为连杆模块和驱动模块。连杆模块为四杆机构来实现加紧，其结构形状为一般的圆柱形连杆;驱动模块是连杆机构是靠最下方一个移动杆带动的，所以在下方需要一个螺杆带动移动。

5复位装置展示及其3D效果

根据以上方案内容进行设计与组装，在满足设计要求的条件上绘制了机箱内的3D效果图，如图5所示。6结语本文给出了一种防震锤复位装置的设计思路与方案，并且在此方案根据防震锤复位的需求提出了如何越障、对中等问题的解决方法。总体上此方案的应用可以解决防震锤由于固定螺栓松动，导致防震锤沿电线滑移的问题，增加了高压线路的稳定性。

参考文献:

［1］唐大为，陈殿生.一种架空线路防震锤复位器执行机构:中国:105896374A［P］2016－08－24.

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［5］濮良贵，陈定国，吴立言.机械设计［M］.9版.北京，高等教育出版社，2013.

作者：王博通 张家田 周思迪 李磊 刘浩 单位： 西安石油大学电子工程学院