旋转型输电线除冰机 【技术领域】
本发明涉及一种高压输电线除冰机，主要应用于小型变电站、城市架空电力线路等小范围高压输电线的除冰。
背景技术
现有的机械除冰的方法主要有铲刮法和振动(敲击)除冰法。铲刮法耗能小，价格低廉，但操作困难，安全性能也需完善。而强烈的振动(敲击)除冰，对雾凇有一定的效果，但对雨凇效果有限，除冰效果不佳。
《电力建设》2009年03期《架空输电线路除冰机器人的结构设计》一文中，阐明的除冰机器人结构比较复杂，在实际使用中稳定性和可靠性不是很好，效率较低，且除冰成本较高。而当前，国内外还未见使用旋转的机械除冰方法来扭碎输电线上的覆冰。
【发明内容】
发明所要解决的是克服现有的对高压输电线除冰技术的不足，提供一种旋转型输电线除冰机。实现小范围输电线低成本快速除冰的目的。
本发明的技术方案：
一种旋转型输电线除冰机，其特征在于，该除冰机包括：前轮箱、后轮箱、前扭转箱、后扭转箱、上半中间旋转机构、下半中间旋转机构、连线机构；各部件之间的连接如下：
前轮箱和前扭转箱通过前合页连接；后轮箱和后扭转箱通过后合页连接；
非工作状态时，上半中间旋转机构通过第一插销和前轮箱连接，通过第二插销和后轮箱连接；下半中间旋转机构通过第三插销和后扭转箱连接，通过第四插销和前扭转箱连接；
工作状态时，前轮箱与前扭转箱固定连接和后轮箱与后扭转箱固定连接，使得前上半齿轮和前下半齿轮构成前大齿轮，后上半齿轮和后下半齿轮构成后大齿轮；前扭转箱中的前小齿轮和前大齿轮啮合；后扭转箱中的后小齿轮和后大齿轮啮合。
连线机构通过它的中间长连杆、螺栓和螺母固定在前轮箱上。
本机构的技术方案主要分为三个部分，即加紧、扭转、行进。现分别阐述：
1.加紧方面，考虑到一般的加持机构由普通电机带动，不能提供足够的加持力，而且需要增加额外的控制电路，使系统在恶劣的环境下工作的稳定性下降，选择了纯机械的外摩擦棘轮-上下夹紧组件作为加紧机构，运用它的反向制动原理进行加紧。通过上下中间旋转机构的旋转给棘轮提供工作动力。
2.扭转方面，由于整个机构是需要在电线上可以方便安装，但是在工作的时候，为达到任意角度旋转，整个机构需要包裹住电线，把机构做成对称的上下中间旋转机构，两边各有一个半齿轮，工作的时候，合并前轮箱和前扭转箱、后轮箱和后扭转箱，使得前上半齿轮和前下半齿轮构成，后上半齿轮和后下半齿轮构成后大齿轮；前扭转箱中的前小齿轮和前大齿轮啮合；后扭转箱中的后小齿轮和后大齿轮啮合，即可由前后扭转电机带动齿轮系进行完整的扭转工作。
3.行进方面，在冰雪天气下，时常伴有强风，靠前后两个行走轮子在一根电线上行走，是很不稳定的，于是制作了一个连线机构，在原有机身上伸出一根连杆到旁边的一根电线上，并装有轮子，这样在行走时就是三个轮子成三角形布置，使机构更加稳定。更重要的是，它为扭转提供了力矩，实现了旋转的目标。
本发明的有益效果：
本发明可以直接除去高压输电线上10mm的冰层，而且在除冰过程中，相邻部分的冰层受到扭转力也会同时脱落，非常高效。旋转型除冰机械可以单独完成除冰工作，大大降低了人的劳动强度，提高了工作的安全性。整个机构结构简单，体积小，重量轻，方便实用。使用稳定性和效率比较高，在小范围除冰的效果显著，成本较低。
【附图说明】
图1旋转型输电线除冰机的总装配图。
图2旋转型输电线除冰机的后视图。
图3前轮箱主视图。
图4图3的A-A剖视图。
图5后轮箱主视图。
图6图5的B-B剖视图。
图7前扭转箱的主视图。
图8前扭转箱的右视图。
图9上下半中间旋转机构的主视图。
图10上下半中间旋转机构的左视图。
图11旋转箱的主视图。
图12图11的C-C剖视图。
图13夹紧机构的主视图。
图14夹紧机构的右视图。
图15连线机构的主视图。
图16连线机构的仰视视图。
图中：前轮箱1、前轮箱插销2、后轮箱插销3、后轮箱4、上半中间旋转机构5、后扭转箱6、后扭转箱插销7、下半中间旋转机构8、前扭转箱插销9、前扭转箱10、中间长连杆11、手提杆12、后合页21、前合页22、行走轮架30、行走轮31、行走连轴器32、行走电机33、前薄法兰34、前轮箱外圈35、前厚法兰36、前轮箱半轴瓦37、螺纹孔41、通孔42、前轮箱插销孔43、前轮箱连接孔44、后行走轮51、后行走轮架52、后薄法兰53、后轮箱外圈55、后厚法兰56、螺纹孔61、后轮箱半轴瓦62、后轮箱插销孔63、后轮箱连接孔64、前扭转箱厚法兰71、前扭转箱外圈72、前扭转箱薄法兰73、扭转电机座74、前扭转电机75、前扭转连轴器76、前扭转轴77、前小齿轮78、前扭转箱连接孔79、螺纹孔80、前扭转箱半轴瓦81、前扭转箱插销孔83、前上半齿轮91、后上半齿轮92、上半旋转箱93、下半旋转箱94、后下半齿轮95、前下半齿轮96、上夹紧凸块97、下夹紧凸块98、左卡簧132、凸块轴133、左端扭簧134、右端扭簧135、右卡簧136、短臂轮架151、辅助行走上轮轴152、辅助行走上轮153、电线154、长臂轮架155、弯臂轮架156、辅助行走下轮157。
【具体实施方式】
结合附图对本发明作进一步说明。
一种旋转型输电线除冰机。该除冰机包括：前轮箱1、后轮箱4、后扭转箱6、上半中间旋转机构5、下半中间旋转机构8、前扭转箱10、连线机构，见图1。
各部件之间的连接如下：
前轮箱1和前扭转箱10通过前合页22连接；后轮箱4和后扭转箱6通过后合页21连接，见图2。
非工作状态时，上半中间旋转机构5通过前轮箱插销2和前轮箱1连接，通过后轮箱插销3和后轮箱4连接；下半中间旋转机构8通过后扭转箱插销7和后扭转箱6连接，通过前扭转箱插销9和前扭转箱10连接，见图1。
工作状态时，前轮箱1与前扭转箱10地固定连接和后轮箱4与后扭转箱6的固定连接，使得前上半齿轮91和前下半齿轮96构成前大齿轮，后上半齿轮92和后下半齿轮95构成后大齿轮，见图9、10。前扭转箱10中的前小齿轮和前大齿轮啮合；后扭转箱6中的后小齿轮和后大齿轮啮合，见图1。
连线机构通过它的中间长连杆11、螺钉和螺母固定在前轮箱1上，见图1。
手提杆10用螺钉固定在前轮箱1和后轮箱4上。
前轮箱1，见图3，它包括：驱动行走部分的行走轮架30、行走轮31、行走连轴器32、行走电机33；前薄法兰34、前轮箱外圈35、前厚法兰36、前轮箱半轴瓦37。
前轮箱外圈35夹在前厚法兰36、前薄法兰34之间，周向用三个螺栓和三个螺母固定构成前轮箱。
驱动行走部分依靠行走轮架30连在薄法兰的圆心位置上，行走电机33连接在行走轮架30上，通过行走连轴器32与行走前轮31轴连接。
前轮箱半轴瓦37镶嵌在前厚法兰36的中心孔中，见图3。
前轮箱外圈35，见图4，其左下端设螺纹孔41，用于固定前轮箱1与前扭转机箱10的连接前合页22，前轮箱外圈35的正上部设通孔42，用于与连线机构连接；前轮箱外圈35的左上端设前轮箱连接孔44，用于和前扭转箱的相同位置的连接。
前厚法兰36面的中间位置上设有前轮箱插销孔43，用于在非工作状态时，与固定于上半中间旋转机构5上前轮箱插销2的连接。
后轮箱4，见图5、6，它包括：后行走轮51、后行走轮架52、后薄法兰53、后轮箱外圈55、后厚法兰56、后轮箱半轴瓦62。
后轮箱外圈55夹在后厚法兰56、后薄法兰53之间，用周向用三个螺钉54和三个螺母固定构成后轮箱2。
后行走轮51连接在后行走轮架52上，通过角铁和螺钉把行走后轮架52用螺钉固定在后薄法兰53上。
后轮箱半轴瓦62镶嵌在后厚法兰56的中心孔上，见图6。
后轮箱外圈55，见图6，其左下设螺纹孔61，用于固定后轮箱4与后扭转机箱6的连接后合页21；后轮箱外圈55的左端设前轮箱连接孔64，用于和后扭转箱的相同位置的连接。后轮箱外圈55的中间设后轮箱插销孔63，用于在非工作状态时与上半中间旋转机构5的连接。
前、后厚法兰、前、后薄法兰的结构和尺寸完全相同。前、后半轴瓦的结构和尺寸完全相同。前行走轮和前行走轮架的结构和尺寸与后行走轮和后行走轮架结构和尺寸完全相同。
前扭转箱10，见图7、8，它包括前扭转箱厚法兰71、前扭转箱外圈72、前扭转箱薄法兰73、前扭转电机座74、前扭转电机75、前扭转连轴器76、前扭转轴77、前小齿轮78、前扭转箱半轴瓦81。
前扭转箱外圈72夹在前扭转箱厚法兰71和前扭转箱薄法兰73之间，用周向三个螺钉和三个螺母连接固定构成前扭转箱。
前扭转箱半轴瓦81镶嵌在前扭转箱厚法兰71的中心孔上，见图8。
前扭转电机座74固定在前扭转箱薄法兰73上，前扭转电机75固定在前扭转电机座74上。
前扭转轴77通过键与前小齿轮78连接，前扭转轴77支撑在安装于前扭转箱厚法兰71和前扭转箱薄法兰73的轴承中。
前扭转轴77的左端通过前扭转连轴器76与前扭转电机74连接。
前扭转箱外圈72，见图8，其左上端设螺纹孔80，用于固定前轮箱1与前扭转机箱10的前合页22，见图2；前扭转箱外圈72的左下端设前扭转箱连接孔79，用于与前轮箱1相同位置的连接。
前扭转箱厚法兰71上设前扭转箱插销孔83用于在非工作状态时，与固定在下半中间旋转机构8上的第四插销9的连接。
后扭转箱3与前扭转箱5的结构尺寸完全相同。
上半中间旋转机构5，见图9、10，包括前上半齿轮91、后上半齿轮92、上半扭转箱93、前、后轮箱插销2、3和上加紧组件。
前上半齿轮91通过周向的螺钉固定在上半扭转箱93(见图9、12)的右端；
后上半齿轮92通过周向的螺钉固定在上半扭转箱93(见图9、12)的左端；
上加紧组件见图10、13、14，上加紧组件连接在上半旋转箱93中的两个凸耳(见图11、12)间。
前、后轮箱插销插销2、3，见图1、9，连接在上半旋转箱93外部的中间。
下半中间旋转机构8，见图9、10，包括下半旋转箱94、后下半齿轮95、前下半齿轮96、第三和第四插销7、9下加紧组件。
后下半齿轮95通过周向的螺钉固定在下半扭转箱94(见图9、12)的左端；
前下半齿轮96通过周向的螺钉固定在下半扭转箱94(见图9、12)的右端；
下加紧组件见图10、13、14，下加紧组件连接在下半旋转箱94箱内中的两个凸耳间。
前后扭转箱插销7、9，见图1、9，连接在下半旋转箱94外部的中间。
下加紧组件与上加紧组件结构和尺寸完全相同，其在下半扭转箱94内的连接方式和上加紧组件与上半旋转箱93连接方式也完全相同。
上、下加紧组件包括上夹紧凸块97、左卡簧132、凸块轴133、左端扭簧134、右端扭簧135、右卡簧136。下夹紧凸块为98。
夹紧凸块97通过凸块轴133、左端扭簧134、右端扭簧135、左卡簧132和右卡簧136连接在上半扭转箱93内的两个凸耳(见图11、12)间。
上半旋转箱93和下半旋转箱94的结构和尺寸完全相同。
本机所使用的四个半轴瓦的结构和尺寸完全相同。
安装在前轮箱厚法兰上的、安装在后轮箱厚法兰上的半轴瓦、安装在前扭转箱厚法兰上的、安装在后扭转箱厚法兰上的半轴瓦，除冰机工作时，均嵌入上半旋转箱93和下半旋转箱94外周的两个凹槽(见图12)中，半轴瓦的内环面与凹槽底环面形成转动副。
连线机构包括：中间长连杆11、短臂轮架151、辅助行走上轮轴152、辅助行走上轮153、电线154、长臂轮架155、弯臂轮架156、辅助行走下轮157。
辅助行走上轮153通过辅助行走上轮轴152连接在短臂轮架151上，形成转动副；辅助行走下轮157通过辅助行走下轮轴与弯臂轮架156连接，形成转动副。
长臂轮架155与弯臂轮架156呈90度固定连接。
电线154在辅助行走上轮153和辅助行走下轮157两个轮子间，如图15、16。整个连线机构是架在除冰输电线旁边的另一根电线154上，使行走稳定，而且可以提供旋转的扭矩。
本机构易于加工，机身主体部分都可以采用铸造完成，采用铝制材料，机构简易轻巧，对于加紧棘轮，凸块，行走轮，轴，轮架等等，皆可在普通数控车(铣)床上加工得到。
使用方式：
1.将前轮箱插销插入前轮箱，后轮箱插销插入后轮箱；
2.从前轮箱连接孔与前扭转箱连接孔处和后轮箱连接孔与后扭转箱连接孔打开；
3.将覆冰的高压输电线置于上下两个夹紧凸块间，前后行走轮架在覆冰的高压输电线上；
4.连线机构的两个轮子分别处在旁边另一个高压输电线的上下面上；
5.用螺栓和螺母使前轮箱与前扭转机箱和后轮箱与后扭转机箱固定；拔出前轮箱插销和后轮箱插销；
6.启动前后扭转电机，前小齿轮驱动前大齿轮，同时后小齿轮驱动后大齿轮，通过前后扭转电机的正反不停转动，带动两个夹紧凸块起初在两个扭簧的作用下，贴合在覆冰的高压输电线上，随着大小齿轮的转动，根据夹紧凸块本身的反向制动原理，夹紧凸块会加紧覆冰并继续进行旋转，达到扭转高压输电线上的覆冰使其脱落。