摘要：由于鸟类活动、风雪天气、白色漂浮垃圾等因素，给线路运行造成了很大的风险，因此线路异物清除工作非常重要。我们小组将会设计研制一种应用于输电线路异物清除的便携式组合操纵杆。该工具具有安全系数高、操作简单方便、高效率、便于携带等优点。该操作杆的应用，可以减轻清障时的工作强度、提高工作效率和作业人员的安全系数，及时消除高压输电线路安全隐患，确保高压输电电路安全供电。下面将从各个部件的材料、结构、工作原理等方面做详细介绍。
关键词：绝缘杆；伸缩杆；高压线路；异物清除
一、整体设计方案
操作杆由剪刀机构、可折叠长钩、绝缘杆、延长连接机构、棘轮夹持机构、绝缘牵引机构构成；操作杆具有剪、夹、取、钩一体化功能，即可剪断或钩去鸟巢与塔材连接处藤蔓（或漂浮物与塔材打劫捆扎处），夹住整个鸟巢或漂浮物，可靠方便取下鸟巢及漂浮物；考虑安全距离，即操作杆具有一定长度，且可根据现场实际情况调节操作杆长度；考虑收回操作杆时刀口和夹具应保持闭合状态，操作把手应有闭锁装置；操作要简单，省时省力。
二、剪切机构
剪切的主体部分由铝合金材料数控加工而成，即能保证强度，也可以减轻操作杆的整体重量：铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶及化学工业中已大量应用。工业经济的飞速发展，对铝合金焊接结构件的需求日益增多，使铝合金的焊接性研究也随之深入。目前铝合金是应用最多的合金。铝合金密度低，但强度比较高，接近或超过优质钢，塑性好，可加工成各种型材，具有优良的导电性、导热性和抗蚀性，工业上广泛使用，使用量仅次于钢。一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。硬铝合金属AI—Cu—Mg系，一般含有少量的Mn，可热处理强化．其特点是硬度大，但塑性较差。超硬铝属Al一Cu—Mg—Zn系，可热处理强化，是室温下强度最高的铝合金，但耐腐蚀性差，高温软化快。锻铝合金主要是Al—Zn—Mg—Si系合金，虽然加入元素种类多，但是含量少，因而具有优良的热塑性，适宜锻造，故又称锻造铝合金。
我们选用7075-T651，该铝合金是以锌为主要合金元素的铝合金，强度很高，用于薄壁且强度要求高的产品结构件。符合本产品需求。剪刀机构由刀片、锯齿钳口、铰链机构构成。不同于日常生活中的剪刀，此剪刀机刀片有两部分，一部分固定于操纵杆上，不可活动，为固定刀片，另一部分可活动，大致为L型。“L型刀片”拐角处有一个铆钉固定在固定刀片上，末端连接铰链。
剪切工作原理如下：工作时，铰链牵引活动刀片围绕固定于固定刀片上的铆钉做半圆周运动，配合固定刀片完成剪切活动。铰链上升时，刀口张开，此时应该夹住异物，铰链下降时，刀口闭合。注意，两片刀片应该有重合的部分，固定刀片在上，活动刀片在下，这样才能保证剪断异物。
在设计过程中我们有了新的想法，刀片平时应该处于张开状态，使用时，拉动铰链，刀口闭合，夹取异物，相当于只需要使用者重复“拉”这个动作就可以完成夹取异物的任务。想要完成这个功能，需要在两个刀片的合适的位置放置一个弹簧，弹簧的作用是将两个刀片分开，分开两个刀片的力量不需要很大，弹簧的体积可以缩小一些，拉动铰链的力量取决于异物的坚硬程度。适当的延长“L型刀片”下端长度可完成力度更大的夹取任务。
三、可折叠长钩
长钩选用强度高、刚性强的304不锈钢材质（抗拉强度 σb（MPa）≥515-1035，硬度：≤201HBW；≤92HRB；≤210HV，纵向弹性模量（20℃，KN/mm2）：193）。
长钩结构大致由六部分组成，钩子、固定板、活动板、滑轮、弹簧、绝缘绳。固定板固定在绝缘杆上，活动板位于固定板下方，活动板和固定板由孔槽连接在一起，活动板可以在固定板下面做上下往返运动。钩子固定在活动板左右，随活动板的活动而活动。弹簧的一端固定在绝缘杆上，另一端固定在活动板的下方，整体位于固定板下方。滑轮在绝缘杆内部，绝缘绳穿过滑轮，连接活动板上部分。
长钩工作原理如下：平时依靠弹簧的拉力，钩子与活动板保持收缩状态，不影响剪刀机构的工作。当拉动绝缘绳时，钩子伸出。因为滑轮的作用，使得绝缘绳的向下运动变成了活动板的向上运动。在这个问题上，我仔细思索了一下，滑轮的位置问题。如果放在绝缘杆内部，可能会影响铰链的运动、占用铰链的位置，可以改良为在固定板上半部分开一个小槽，必须要光滑，否则对绝缘绳的磨损太大，或者将小槽替换成滑轮，但是工艺要求太高，依据现场情况做调整。
四、操纵杆
操纵杆的材料选用电力行业专用的绝缘杆和绝缘棒。绝缘操作杆高压拉闸杆（又称绝缘操作棒、绝缘杆、高压操作杆，俗名多用令克棒）基本参数包括长度、电压等级和材质三个方面. 接扣式绝缘操作杆采用黄色绝缘杆，伸缩式绝缘操作杆一般采用上红下黄颜色处理，红色是做的防滑处理。杆拉开后是黄色的。选用5米110KV机械拉挤成型杆。绝缘杆结构简单，考虑到便携性，设计成了三段式伸缩结构，类似于伸缩天线，每一段都比前一段直径小，外径刚好为前一段的内径，可以方便的插进前一段，起到收缩的目的。绝缘杆工作原理：根据现场需求，调整操纵杆的长度。
五、小结
本文从材料的选取，结构介绍和工作原理等方面介绍了产品的各部分。设计时发现了很多技术性问题，也想到了很多改良性方法，比如取消齿轮结构，保证抓钩的稳定性，操纵杆的伸缩和铰链、绝缘绳的长度矛盾。发现问题集中解决，使设计更加完善。
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论文作者:陈煜兴
论文发表刊物:《河南电力》2018年12期
论文发表时间:2018/12/3
标签：刀片论文; 铰链论文; 铝合金论文; 操作论文; 异物论文; 操纵杆论文; 滑轮论文; 《河南电力》2018年12期论文;