便携式自适应电缆除冰器结构设计

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摘要：文章针对便携式自适应电缆除冰器进行了结构设计，该装置能够对架空输电线上覆盖的冰层进行去除，除冰器由除冰模块和蓄电池及控制模块组成。在除冰模块沿电缆进行除冰时，蓄电池及控制模块处在垂直位置以保证除冰模块的前后导向轮对电缆有均衡压力。整个除冰器通过除冰模块的前后导向轮支承在电缆上，通过驱动轮组件驱动前进。

关键词：除冰器；架空输电线；结构设计；除冰模块；蓄电池；控制模块 文献标识码：A

中图分类号：TP242 文章编号：1009-2374（2015）36-0016-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.36.007

1 国内外同类课题研究水平概述

目前应用最普遍的除冰方法有两种，即融解法和机械法。融解法是依靠热作用或撒布化学药剂使冰雪融化，其优点是除净率高，但这种方法成本高且容易造成环境污染。虽然环保型融雪剂已经问世，对环境和植被的影响也减少了，但并未彻底根除，因此使用范围受到一定的限制。机械法是通过机械直接作用解除冰雪的危害，虽然除净率较低，但是对环境及植被无污染，能实现冰雪的异地转移，应用范围比较广。随着设备液压化、电气化、自动化研究的进行，除冰器在设计上也涌现出不少的新方法和新技术。目前的架空电缆除冰器机械法的应用方面主要集中在切削法和敲击法两种，切削法除冰比较干净，敲击法清洁度较差。但目前的设备很难适应电缆悬挂时的倾斜角度，稳定工作存在问题。同时刀具的连接方式目前还存在不少问题，擦伤或打伤电缆的现象时有发生。

2 便携式自适应电缆除冰器的特点

2.1 除冰器的自适应特点

该装置的中心旋转轴结构使除冰器能够自动适应悬挂电缆线的不同倾斜角度，如图1和图2所示无论电缆的倾斜角度是多少，除冰组件的前后导向轮始终能和电缆有严密的接触，保证了除冰组件工作的稳定性，同时蓄电池及控制模块由于重力的作用方向始终处在垂直的位置。除冰器采用开放式结构，该除冰器可方便地安放在输电线缆上。通过在除冰器两端安装探测器，除冰器可以在碰到电线杆或者铁塔之后自动停止或换向。除冰器上装有遥控开关，可以在地面控制它的工作状态。

2.2 除冰组件的角度调节

根据电缆覆冰厚度情况的不同，可以通过除冰组件的角度调整机构调整除冰组件的角度。如图3所示每套除冰组件都配有一个角度调整装置。如图4所示电动机带动传动机构使外齿轮和内齿圈啮合，内齿圈能够在机架的外滑道中滑动从而实现除冰组件的角度调节。一般情况下前后两套除冰组件纵横交叉90度布置，用以保证除冰的清洁程度。

2.3 螺旋冰刀浮动联接机构及螺旋冰刀距离调节机构

为了避免螺旋冰刀切到电缆，两个螺旋冰刀的固定支架与机架采用浮动连接，通过如图4所示的滑道和弹簧实现了浮动组件在滑道中的浮动。为了使除冰器能够适应不同电缆直径的除冰工作，两螺旋冰刀之间的距离是可以调节的，如图4所示通过旋转调整旋钮由齿形带带动调整推杆转动，进而实现两螺旋冰刀轴间距离的调整。

2.4 螺旋冰刀及其特点

螺旋冰刀是除冰器中的主要工作部件，螺旋冰刀的形状如图4所示，下部的锥形可以方便地使带有覆冰的电缆顺利地进入到两个螺旋冰刀之间，保证了工作启动时的平稳性。螺旋冰刀的刀刃根部呈锥形，从上到下螺旋冰刀的刀刃根部深度逐渐增大，这样在除冰过程中切下的冰屑能顺利地向下滑动，保证不会有冰屑堆积在刀刃根部影响正常除冰作业。

3 便携式电缆除冰器工作过程

在图1和图2中，便携式自适应电缆除冰器通过顶部的吊环由遥控直升飞机吊装到架空输电线缆上，整个除冰器由除冰模块和蓄电池及控制模块组成，蓄电池用于提供电力。除冰器靠除冰模块中的前支撑轮和后支撑轮支承在电缆上，如图3所示。吊装好后可以通过地面操作人员手中的遥控器控制除冰器开始工作。

在图5中介绍了除冰模块的布置情况，带有覆冰（1）的电缆（2）从除冰器的前端进入除冰器，前支承轮支承在带有覆冰的电缆上，经过前导向轮后带有覆冰的电缆进入纵向除冰组件（3），此时大部分的覆冰将被除去，然后电缆进入横向除冰组件（4）除去残余的覆冰，接着电缆进入清洁毛刷组件（5）电缆上的冰屑将被清除干净，最后电缆进入两套驱动轮组件（6）中，驱动轮组件控制除冰器在电缆上行走的速度，除完覆冰的电缆经过后支承轮。最终带有覆冰的电缆经过除冰器后电缆上的覆冰被清理干净。

4 结语

为了开发适应我国国情的电缆除冰器，本文设计了一种可以用于架空输电线缆除冰的装置。本文解决其技术问题所采用的技术方案是：利用软件建立机架、螺旋冰刀、传动齿轮、传动带轮以及其他调整装置的三维CAD模型；以多体系统动力学理论为基础，应用机械系统动力学仿真分析软件UGNX运动仿真，建立了除冰组件、清洁毛刷组件、驱动轮组件等多体系统动力学模型，在此基础上创建了包括机架、蓄电池等结构的模型。本除冰器的有益效果是，可以对任意位置任意倾斜角度的电缆进行除冰，对于电缆的倾斜角度具有自适应的功能，并能够实现可根据不同的电缆直径调节除冰刀片之间的距离以及螺旋冰刀的浮动安装。

参考文献

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作者简介：祁晨宇（1984-），男，内蒙古乌兰察布人，包头职业技术学院讲师，研究生，研究方向：机械设计与