一种无线遥控电动自动卸扣系统的机械结构设计

李浩正 陈良展 唐博

摘 要：设计一种能承载无线遥控电动自动卸扣的机械装置，可远程遥控自动卸扣，来解决在传统的拆卸销轴作业中，需要高空作业和人工敲击的问题，以此降低拆卸销轴的劳动强度、效率和安全隐患。

关键词：自动卸扣;结构设计

一、引言

随着国家电网的发展和特高压输电技术的应用，输电线路带电作业在整个电路的安全运行方面发挥着巨大的作用，其经济性和安全性引起重视。在输电线路带电作业中，常常遇到使用卸扣带电起重吊装作业后需要人工卸销轴，对吊在空中的物件进行卸扣，无可不免地需要爬到空中进行作业，高空作业操作高度大、带电危险性大、操作空间狭小等问题给作业人员带来非常大的安全隐患。并且卸扣是需要拆解人员反复的敲击，效率低，危险性较大。国内有液压代替敲击卸扣可降低了拆卸时的劳动强度和效率，但仍不能解决高空作业的安全问题。为了解决高空作业问题，本文在基于原本装配卸扣的机械基础上，进行修改，设计了一种可以无线遥控的卸扣装置。

二、机械结构设计

（一）动力系统设计

从结构简单、成本低方面考虑，采用电机驱动螺旋传动的方式实现自动卸扣。用螺杆作为销轴，在卸扣本体上开通孔。电机与螺母一体，由螺母施加扭转力，产生相对转动，通过螺旋副使旋转运动转化为直线运动，再将螺母进行轴向固定，可实现卸扣、装扣。

为实现螺母轴向固定与径向转动，设计一个零件为螺母支撑。将螺母分为俩个部分，螺母左侧为驱动电机空心转子、右侧螺纹孔部分外表面为球面，螺母支撑在相对应的位置设有螺母驱动电机定子和螺母安装球面孔，螺母与螺母支撑通过球面接触组成电机驱动球副可实现径向转动。在螺母支撑上开通孔配合螺杆，并将球副置于螺母支撑通孔内部可避免螺母轴向移动。同样可将无线控制器、充电锂电池安放于螺母支撑上。

（二）受力系统设计

理想受力面为螺杆与卸扣本体在通孔上的接触面，但为方便拆装与脱卸扣效率高，为减小阻力，螺杆与通孔之间采用间隙配合，接触面积可忽略不计。这便容易导致受力面为螺母与螺杆之间的接触面，所以在螺母支撑面与卸扣本体之间增设燕尾槽和燕尾滑块。当卸扣本体受力时，螺母支撑面与卸扣本体产生相对位移，使得螺杆与卸扣本体通孔充分接触，成为受力面。

三、机械总装配与运行过程

该种电动自动卸扣机械设计，由卸扣、螺母、螺杆、支撑、控制板、电源组成。

（一）卸扣本体上端为断口圆环柱，下端为两个圆环柱，圆环柱通孔与螺杆采用间隙配合，下端左侧的外壁开有竖直方向上用于安装的槽口。

（二）螺杆为单线矩形螺纹螺杆或者单线梯形螺纹螺杆。

（三）螺母左部分为驱动电机的空心转子，右部分外表面加工为球面，内孔加工内螺纹，与螺杆旋合构成螺旋副。

（四）螺母支撑下端开有通孔，通孔左端为驱动电机的空心定子，与螺母左侧驱动电机的空心转子组成螺母的驱动电机，可提供扭转力，实现螺母支撑与螺母之间的相对转动，在无线控制器控制下，改变充电锂电池提供螺母驱动电机通电方向和断电，实现螺母施加扭转力的方向和是否存在。通孔中部为球面孔，将螺母右部分的球面压入螺母支撑4通孔中部球面孔构成球副连接，即不约束螺母支撑与螺母之间的径向转动，又约束了螺母支撑与螺母之间的轴向移动。螺母支撑上部分右侧开有电池安装孔，与充电锂电池过盈配合。螺母支撑上部分左侧开槽，利用胶结的方式将无线控制器固定于螺母支撑4的槽上。螺母支撑右侧端面对称于卸扣本体对称面布置燕尾槽滑块，与卸扣本体的燕尾槽相配合，可实现螺母支撑与卸扣本体之间沿受力方向的自由移动。

（六）當螺杆受钢丝绳起吊带电设备的重力载荷时，螺母支撑由于受到垂直方向的作用力，将产生相对卸扣本体沿垂直方向的相对位移，使得螺杆表面与卸扣本体通孔表面之间充分接触，作为钢丝绳起吊带电设备重力载荷的主要受力面，实现起吊带电设备的功能。

（七）当接收到起吊指令时，便启动螺母驱动电机驱动螺母转动，通过螺旋传动，产生螺母与螺杆之间的轴向位移，由于螺母受到轴向约束，带动螺杆做轴向移动，使得螺杆退出卸扣本体的通孔，实现自动卸扣功能。

四、总结

顺应智能制造的潮流，研发设计一种能承载无线遥控电动自动卸扣系统的机械装置，能解决在传统使用卸扣进行输配电线路带电吊装工程作业时，在拆卸销轴作业时需人工登高进行拆解存在的作业速度慢，劳动强度大、危险性大的问题，实现工作人员在地面能远程遥控自动卸扣的功能，保障了工作人员的生命安全，同时又提高了效率。

参考文献：

[1]许春生 输配电线路带电作业技术的研究发展[J] 低碳世界 2016（32）

[2]王东阳 输配电线路带电作业技术的应用研究与发展[J] 通讯世界 2016（12）

作者简介：

李浩正，男，汉族，山西忻州人，江苏大学本科在读，机械电子方向

陈良展  男，汉族，浙江温州人，江苏大学本科在读，机械电子方向

唐博，  男，汉族，甘肃宁夏人，江苏大学本科在读，机械电子方向

基金项目：江苏大学第十八批大学生科研立项项目基金（项目编号18A181）