张力机夹紧装置的研究与应用

单子谦

摘要：张力机夹紧装置主要是利用电气元件控制液压系统，使得夹紧装置自动夹紧液压张力机尾绳，而且夹紧装置还能实现与控制手柄连锁反应，在未松开夹紧装置时控制手柄无法实现牵引松线，防止出现误操作产生安全隐患。保障张力机放线换盘时不会跑绳，减少施工人员的工作量，提高张力机换盘工作效率。

关键词：夹紧装置；连锁反应；换盘

引言

在送电线路线行走向越来越复杂，重要跨越物越来越多，放线张力越来越大，牵引绳每盘长度一般根据直径大小长短在500m-1000m之间，每盘导线长度一般在2000m-2500m，放线长度一般5000m-8000m左右，所以牵引绳和导线需要更换线盘进行接续。现张力机换盘尾绳主要靠人力或卡线器进行临时受力，人力也只能在放线张力较小时把尾绳缠绕在葫芦链条等地锚上，张力较大时或潮湿天气需要直接用卡线器锚线，大大增加了换盘时间，同时必须两个以上人员进行尾绳拽拉操作。我司通过研究设计了张力机夹紧装置，利用电气元件控制液压系统，使得夹紧装置自动夹紧液压张力机尾绳，防止尾绳跑绳，提高液压张力机换盘效率。

1张力机夹紧装置主要用途

正常张力机放线时尾架需要根据牵引绳或导线的松紧度调节尾架力5Mp-12Mp。换盘时需要尾绳临时受力，尾架力需要降为0后在可以进行换盘工作，现张力机换盘尾绳主要靠人力或卡线器进行临时受力。张力机尾架加紧装置主要作用是张力机操作控制转换开关实现自动夹紧尾绳并保持，待换盘完成后尾架动力马达带力后可以控制转换开关实现夹紧装置松开，张力机马上可以进行正常的放线施工。无需人力或卡线器进行临时受力，减少人员投入和提高换盘效率。

2张力机夹紧装置技术原理

本项目所研究的张力机夹紧装置，主要利用设备本身尾架泵提供油压经过控制元件实现液压油缸的动作实现夹紧、松开，控制系统采用本身24V电压，通过三位控制开关控制电磁阀线圈实现夹紧、保持、松开。夹紧装置实现与控制手柄连锁反应，在未松开夹紧装置时控制手柄无法实现牵引松线，防止出现误操作产生安全隐患。

2.1液压系统原理

张力机主要动力为柴油发动机转动液压油泵实现液压传动，液压油泵主要分为主泵、尾架泵和风扇泵。主泵主要是实现主动力的传动，张力轮主马达的工作，张力机实现张力工况和牵引工况。风扇泵主要是散热器与支腿的传动，主要实现散热风扇马达动作完成整改液压系统的散热和设备支腿油缸的调节。尾架泵主要是实现尾架动力马达的工作，完成尾架尾绳带力和回卷（如图一）。

图一：尾架液压原系统示意图

为了与尾架受力保持一致，液压油路动力部分选择为尾架泵，让整个尾架与夹紧装置油缸形成一个液压模块。利用尾架泵提供动力经过三位四通换向阀进行控制油路变向实现夹紧油缸夹紧、松开和保持（如图二）。换盘时，换向阀P-B，T-A相通推动夹紧油缸，实现夹紧功能后换向阀转至中位，夹紧油缸B，A口自锁油路，夹紧油缸保持就可以把尾架力降为0后进行张力机尾架换盘。等张力机尾架换盘结束后调节张力机尾架压力5MP-12MP，操作手转换开关松开，换向阀换至右位P-A，T-B相通反向推动夹紧油缸实现夹紧油缸松开。

2.2电气控制系统原理

为了方便操作人员控制夹紧装置的动作，控制系统采用本身24V安全电压，无需增加电源。主要使用了三位开关实现夹紧、保持和松开功能，三位转换开关选择两组常开开关，转换选择两开关分别控制两个电磁阀线圈夹紧电磁阀和松开电磁阀线圈，转换开关只能使其中一组得电或两组都不得电，控制电磁阀线圈推动阀芯控制三位四通换向阀（如图四），控制线路线号为25、26号，融入到整个控制线路。夹紧装置开关直接安全在操作面板上，便于操作人员直接操作夹紧装置。

图三：控制回路部分电气图

图四：夹紧装置控制电气图

为了防止误操作控制手柄导致在夹紧装置夹紧状态下实施牵引或松线而破坏夹紧装置和机器其他构件，在电气控制中加载保护装置，实现与控制手柄连锁反应，在未松开夹紧装置时控制手柄无法实现牵引松线。现张力机控制手柄通过放大器放大电流后牵引松线的工作电流为200mA-640mA，在放大器的正极侧加设行程开关（如图四），行程开关设在夹紧装置中，当夹紧装置完全松开压住行程开关后放大器得电，整个控制手柄系统可以正常进行操作牵引或松线。当夹紧装置夹紧时压杆离开行程开关，行程开关断电，控制手柄放大器失电，控制手柄控制失效，形成连锁保护功能。防止在尾绳夹紧时误操作设备损坏夹紧装置和尾架等部件。

2.3夹紧装置结构原理

张力机设备主要是通过双卷筒依靠摩擦力拖曳钢丝绳带动导线而实现张力，张力机一般有5-7个线槽，从出线口第一个槽到尾架尾绳受力依次减小，正常放线施工尾架力5Mp-12Mp即可。为了提高夹紧装置安全性能，夹紧装置选择固定在尾架支撑架处，次处为最后一线槽，牵引绳或导线受力最小处。而且此处后有尾架导向轮，前为入槽处，牵引绳或导线在这两点固定线路，夹紧装置油缸推动距离可以缩短。

由于尾架导向轮间距为120mm，本装置设置为平躺式设计，为了不损坏牵引绳或导线，设计夹紧最大推距为140mm，装置两夹板间距大于导向轮间距20mm，单边留有余量10mm。油缸选择优瑞纳斯TUG21DL40/28-150，额定压力为21Mp，最大行程为150mm，满足设备最大压力12Mp，行程大于夹紧最大推距140mm，留有10mm余量保护油缸不被冲击，提高油缸使用寿命。

夹紧装置架主要选择材料为#8槽钢和#10扁铁，主要用于固定液压油缸和夹板支撑，为了方便牵引绳或导线套绳，夹紧装置架设置为“开门式”，当需要套绳时直接把顶上横板打开既可以把牵引绳或导线提出。整个架子部分多数采用螺丝连接，便于拆装与检修工作。

3关键技术

3.1实现与尾架同步连接

与尾架受力保持一致，液压油路动力部分选择为尾架泵，让整个尾架与夹紧装置油缸形成一个液压模块，实现与尾架同步连接。

3.2自动夹紧尾绳

张力机操作控制转换开关实现自动夹紧尾绳并保持，待换盘完成后尾架动力马达带力后可以控制转换开关实现夹紧装置松开，张力机马上可以进行正常的放线施工。无需人力或卡线器进行临时受力，减少人员投入和提高换盘效率。

3.3保护装置功能

在电气控制中加载保护装置，实现与控制手柄连锁反应，在未松开夹紧装置时控制手柄无法实现牵引松线。

3.4结构紧凑便于检修

当需要套绳时直接把顶上横板打开既可以把牵引绳或导线提出。整个架子部分多数采用螺丝连接，便于拆装与检修工作。

4使用效益

传统的换盘需要人工或锚线固定后进行换盘工作，通过使用张力机夹紧装置自动进行尾绳夹紧后可以直接进行换盘工作，减少人员投入，减少施工人员的体力消耗，具有显著的社会效益。

夹紧装置一套机需要改造3台张力机设备，共需要5套夹紧装置（2台张力机为2线张力机，1台为1线张力机），每套张力机夹紧装置的加工费为11000元，一套机的张力机夹紧装置需要5.5万元。传统的换盘需要人工或锚线固定后进行换盘工作，牵张场地需要6人进行尾绳拽拉，平均每段线架线施工需要10天，人工费平均每天为200元，每段线人工节约成本为：200×10×6=12000元，2018年我司使用张力机夹紧装置自动进行尾绳换盘共21段架线施工，共节省人工费25.2万元。共节约成本：25.2-5.5=19.7万元，大大提高了经济效益。

结束语：

张力机操作控制转换开关实现自动夹紧尾绳，无需人力或卡线器进行临时受力，提高换盘的安全系数，在电气控制中加载保护装置，实现与控制手柄连锁反应，实现对夹紧装置与设备的保护功能。保障张力机放线换盘时不会跑绳，减少施工人员的工作量，提高张力机换盘工作效率。

参考文献：

[1]国家能源局《架空输电线路施工机具基本技术要求DL／T875-2016》2016

[2]成大先，机械设计手册.北京：化学工业出版社

[3]邹慧君《机械原理课程设计手册》高等教育出版社1998