摘要 本文针对目前电缆除冰人工操作效率低、不安全的现状，基于机械化除冰原理设计了一种简易电缆除冰机。该装置主要包括动力输出系统、传动系统、除冰系统、行进系统和控制系统，由汽油机输出的动力经各传动装置传送到行进轮和除冰冲击锤上，实现除冰与行进的稳步进行。模拟实验结果表明，该除冰机可以在高压电缆上以0.3m/s左右的速度除冰前进，除冰效果良好，大大增加了电缆除冰的工作效率，具有较强的实用价值。

关键词 电缆；除冰；传动；冲击锤

中图分类号TM726文献标识码A文章编号 1674-6708（2011）41-0046-02

0 引言

2008年的南方雪灾让人们开始认识到冰冻灾害的严重性，尤其是高压电缆结冰给人们生产生活带来的巨大的影响。在冬天电缆结冰是一种比较常见的自然现象，当电缆覆冰厚度达到一定程度时就会造成电缆断裂、电塔倒塌，甚至是人员伤亡。而目前在国内，主要的电缆除冰措施就是人工除冰，不仅除冰效率低下，而且给工作人员带来了很大的安全隐患。

目前，国内外研究电缆除冰的方向大致有两个：热力除冰法和机械除冰法。而研究表明，热力法除冰的除冰效率极低，能量利用率不足机械除冰的10%，能量浪费巨大，而且对技术、成本的要求非常高。因此，我们提供了一种机械式的电缆除冰机设计方案，该装置结构简单、操作简便、除冰效果好，具有实用意义。

1 设计思路与方案

考虑到电缆除冰机的工作性质和工作条件，其必须具备以下特点：

1）可以方便的安装在电缆上并与之接触良好而且可以自动行进，包括在电缆上上坡下坡；

2）具有较好的除冰效果，并且不能伤害电缆；

3）动力自给，并且可以连续工作较长的时间；

4）体积和重量适宜，太轻不利于除冰、太重不利于安装和行进。

为了满足以上要求，采用了以下设计：

位于除冰机后端的主动轮与张紧轮可以将电缆紧紧地夹住，张紧轮的松紧可调，除冰机前端设有导向轮，保证结构平衡稳定，不仅装卸方便而且行动自如；主要的破冰的装置是冲击锤，通过两个冲击锤的相反运动来除去大部分冰块；除了冲击锤破冰以外，两个从动轮也可以碾掉剩余的碎冰；各部分的装置见图2

2 主要结构设计

2.1 动力输出系统

除冰机采用了F50型小型汽油机作为动力装置，安装在装置底板，额定功率6kW，其输出动力提供给行进系统和除冰系统。

2.2 传动系统

传动系统包括皮带、减速器、联动杆、摇杆、支杆、曲轴、直轴等部件。皮带可以将减速器输出轴的转矩转至主动轮；减速器分别为行进系统和除冰系统不同的循环速度；联动杆随曲轴的带动做曲柄连杆运动；曲轴为冲击锤提供相反的运动。结构如图2。

2.3 除冰系统

除冰系统包括冲击锤和从动轮。冲击锤是主要的破冰的装置，两个冲击锤分别位于电缆上下侧，通过摇杆与传动杆连接，传动杆与减速器输出轴的曲轴相连，曲轴的圆周运动转化为传动杆的曲柄摇杆运动，进而通过支杆和摇杆转换为冲击锤的上下运动，两个冲击锤的运动始终相反，冲击锤的相对面都有尖齿，两个冲击锤尖齿的最近距离（可以通过更换尖齿改变间距）略大于电缆直径，这样就可以保证在破冰的同时不伤害电缆（图3）；除了冲击锤破冰以外，两个从动轮还可以调节两轮之间的距离碾掉电缆上剩余的碎冰。

2.4 行进系统

如图4，行进系统由一个导向轮、一个主动轮、两个从动轮、一个张紧轮和张紧轮限位槽、限位螺栓等组成。张紧轮可以通过张紧杆和张紧轮限位槽调节主动轮与从动轮的紧密程度；从动轮限位槽可以调节两个从动轮的紧密程度。

2.5 控制系统

控制系统主要是实现对装置的几个重要部位进行局部的调节，由汽油机油门、离合器、限位螺栓、从动轮限位槽等组成。限位螺栓是用来调节张紧轮与主动轮之间的距离，从而卡紧电缆；从动轮限位槽是为了调节上下两个从动轮之间的距离，使之达到最佳的碾冰效果。

3 装置技术参数和优势

在对简易电缆除冰机进行机械模拟仿真实验后得到以下技术参数及其优势：

1） 装置结构简单，使用简便，总重量为40kg左右，体积650mm×480mm×450mm，在相关装置的协助下一个人即可完成安装与拆卸；

2）除冰机工作时的行进速度约为0.3m/s，同时可以很好的在电缆上下坡、爬坡（坡度不超过20°）；

3）冲击锤的工作频率为8次/s，主动轮转速1转/s。

4 结论

本研究课题来源自“中北大学大学生科技创新选题立项竞赛”，课题很好的结合了现实生活，为大学生提供了用科学知识解决生产生活中的问题的机会和平台，增强了学生的创新能力以及解决问题的能力。提供了一种电缆自动除冰装置的解决方案，装置结构简单、操作简便，可以再很大程度上代替现有的人工除冰工作，安全高效，具有一定的实用价值。

参考文献

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