CN113530347B - 一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置及方法，主要包括触发机构、防倾倒机构；触发机构包括触发盒，触发盒安装在抱杆上，触发盒内设有沟道，沟道中间低、外侧高，沟道位于较低处安装有触发球，沟道位于较高端安装有凹槽，凹槽内设置有压力传感器；防倾倒机构包括多个支撑，每个支撑上部与抱杆的纵梁铰接、下部安装有第一电磁铁、第二电磁铁；在第一电磁铁通电，第二电磁铁断电时，第一电磁铁与抱杆吸附固定；在第一电磁铁断电，第二电磁铁通电时，强力弹簧将支撑展开并顶在铁塔上。本发明提供的一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置及方法，防止内悬浮拉线抱杆倾倒，保证塔身不受破坏、施工人员不受伤。

Description

一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置及方法

技术领域

本发明涉及铁塔组立施工领域，尤其是一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置及方法。

背景技术

在输电铁塔组立时，经常采用内悬浮拉线抱杆起吊塔材，一般内悬浮拉线抱杆被底部承托绳和顶部承托绳支撑固定。铁塔组立一般在偏远山区，山区风力大会导致抱杆晃动。当风力过大时，可出现两种情况，一种是内悬浮拉线抱杆倾斜15度后倾倒砸向塔身，一种是承托绳断裂，内悬浮拉线抱杆掉落。例如2017年，某施工单位在某±500kV直流输电铁塔组立过程中，因拉线突然塑性变形，致使抱杆倾倒，造成了人员伤亡。

在目前铁塔组立施工时，很少考虑到内悬浮拉线抱杆倾倒而设计单一的安全装置，主要是内悬浮拉线抱杆的位置会随着铁塔组立高度上升而被架设的更高，防倾倒装置也会先拆除再安装，影响施工效率。其次，一般承托绳拉力较大，可以固定内悬浮拉线抱杆。可是，目前也出现过几起内悬浮拉线抱杆倾倒而导致的安全施工事故，为了保证施工人员的作业的绝对安全性和不影响施工效率，有必要设计一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置及方法，可以保证内悬浮拉线抱杆因风力或其他因素倾倒时，将其快速支撑，从而保证施工人员的绝对安全性和使得已组塔身不被破坏。同时，将防倾倒装置安置在内悬浮拉线抱杆上，这样就避免防倾倒装置的重复安装，提高施工效率。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置，包括触发机构、防倾倒机构；

触发机构包括触发盒，触发盒通过固定架安装在抱杆上，所述触发盒内设有沟道，沟道中间低、外侧高，沟道位于较低处安装有触发球，沟道位于较高端安装有凹槽，凹槽内设置有压力传感器；

防倾倒机构包括多个支撑，每个支撑上部与抱杆的纵梁铰接、下部安装有第一电磁铁、第二电磁铁；在第一电磁铁通电，第二电磁铁断电时，支撑与抱杆贴合，第一电磁铁与抱杆吸附固定；在第一电磁铁断电，第二电磁铁通电时，强力弹簧将支撑展开并顶在铁塔上，第二电磁铁与铁塔吸附固定。

所述固定架包括与触发盒固定连接的磁吸上层，磁吸上层与磁吸下层磁吸附固定，磁吸下层与连接板固定连接，连接板与抱杆通过抱箍可拆卸连接。

所述磁吸上层内设有滑槽，磁吸下层与磁吸上层滑动配合并磁吸附固定；所述磁吸上层左右两侧设有弹性杆，弹性杆对磁吸下层卡紧；弹性杆包括套筒，套筒内滑动设有拉杆，拉杆通过伸缩弹簧顶在磁吸下层的孔内。

所述沟道为多条，多条沟道之间交叉形成触发球初始位且触发球初始位与多条沟道均保持连通。

沟道与水平面的夹角在0°-15°之间。

所述沟道为两条，包括左沟道、右沟道，左沟道、右沟道相背一侧分别设有左凹槽，右凹糟。

一种内悬浮拉线抱杆防倾倒方法，包括以下步骤：

步骤1)、触发机构安装及固定：触发盒底部与磁吸上层进行焊接，磁吸下层与连接板进行焊接，磁吸下层与磁吸上层利用磁力吸引从而固定；将U型环穿过连接板上的抱杆固定孔，将螺栓与螺帽穿过U型环连接口进行拧合。从而固定连接板与抱杆；在触发盒内部，将每个沟道与对应的凹槽进行连接；

步骤2)、根据工程实际经验，抱杆在倾斜15°时会倾倒；对沟道的倾斜角度进行合理设计，当抱杆倾斜大于14°时，触发球沿着某条沟道掉入对应的凹槽内，从而触发压力传感器；

步骤3)、压力传感器检测到压力达到阈值后将信号传递到第一微控制中心，第一微控制中心发出指令使内置无线信号发射器将信号传送到无线信号接收器上，无线信号接收器将信号传到第二微控制中心，第二微控制中心控制四个第一电磁铁同时断电，在强力弹簧的作用下，支撑绕支撑顶点旋转使其下部抵住塔身；同时，第二微控制中心控制四个第二电磁铁通电，使支撑与塔身吸附固定，这样完成对抱杆的支撑。

本发明一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置及方法，具有以下技术效果：

1)、可以保证内悬浮拉线抱杆因风力或其他因素倾倒时，将其快速支撑，从而保证施工人员的绝对安全性和使得已组塔身不被破坏。

2)、将防倾倒装置安置在内悬浮拉线抱杆上，这样就避免防倾倒装置的重复安装，提高施工效率。

3)、采用触发小球掉落的触发装置，相比电子装置，对下雨、下雪等天气影响相对较小，机械装置动作可靠性高。

4)采用本机械触发装置的触发时间短，可以将内悬浮抱杆迅速支撑起来，防止意外发生。

5)因采用弹簧将抱杆撑起，装置撑起后可以恢复原状，本装置可以达到重复利用的效果。

6)本装置因其贴片安装在抱杆上，可以保证内悬浮抱杆的正常使用，从而因安装抱杆影响施工。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A处的结构示意图。

图3为本发明中触发机构的局部结构示意图。

图4为本发明中触发机构的主视图。

图5为本发明中连接板的俯视图。

图6为本发明中螺栓的结构示意图。

图7为本发明中抱箍的结构示意图。

图8为本发明中磁吸上层与磁吸下层的截面图。

图9为本发明中磁吸上层与磁吸下层的主视图。

图10为本发明中触发盒的内部结构示意图。

图11为本发明中防倾倒机构的第一种状态示意图。

图12为本发明中防倾倒机构的第二种状态示意图。

图13为本发明中防倾倒机构的结构示意图。

图14为本发明中沟道的结构示意图。

图15为本发明的电控框图。

图中：内置无线发射器1，触发盒2，磁吸上层3，磁吸下层4，抱杆5，连接板7，抱杆固定孔8，螺栓9，螺帽10，U型环11，U型环连接口12，铁塔13，左凹槽14，右凹糟15，左沟道16，右沟道17，触发球18，支撑19，第一电磁铁20，无线信号接收器21，塔身22，压力传感器23，强力弹簧24，第一微控制中心25，第二微控制中心26，第二电磁铁27，弹性杆28，套筒28.1，拉杆28.2，伸缩弹簧28.3。

具体实施方式

如图1所示，一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置，包括触发机构、防倾倒机构。

如图2-7所示，触发机构包括触发盒2，触发盒2底部通过焊接方式与磁吸上层3进行固定，磁吸上层3与磁吸下层4磁吸附固定，磁吸下层4则与连接板7通过焊接方式固定。连接板7共2块，呈十字型分布。连接板7采用铝板加工而成，且选用硬度大、不易折断的铝板。在每块连接板7的两边共有4个抱杆固定孔8，U型环11穿过铝板7的抱杆固定孔8与抱杆5固定。螺栓9与螺帽10穿过U型环连接口12进行固定。安装后，触发盒2位于抱杆5内。

磁吸上层3与磁吸下层4采用钕铁硼N30-N52型强磁铁。

如图3所示，磁吸上层3与磁吸下层4各一个，形状大小相同、磁极相反的磁铁。

如图8-9所示，或者，磁吸上层3与磁吸下层4各一个，在磁吸上层3内设有滑槽，磁吸下层4与磁吸上层3滑动配合并磁吸附固定。所述磁吸上层3一端左右两侧设有弹性杆28，弹性杆28对磁吸下层4卡紧。弹性杆28包括套筒28.1，套筒28.1外部与磁吸上层3螺纹连接，套筒28.1内部安装有弹簧28.3，弹簧28.3将拉杆28.2顶入到磁吸下层4的孔内。当需要拆卸时，可向外拉动拉杆28.2，使拉杆28.2脱离磁吸下层4的孔，拉出磁吸下层4即可。通过该结构既方便安装，同时固定牢靠。

在触发盒2内设有多条沟道，沟道中间低、外侧高，沟道位于较低处安装有触发球18，沟道位于较高端安装有凹槽，凹槽内设置有压力传感器23。

这里沟道与水平面的夹角在0°-15°之间。优选地，沟道与水平面的夹角为14°。

如图10所示，沟道为两条，包括左沟道16、右沟道17，左沟道16、右沟道17相背一侧分别设有左凹槽14，右凹糟15。

如图14所示，沟道也可为四条，按前后左右分布，每条沟道对应一个凹糟。

另外，沟道也可沿触发球初始位轴线均匀分布多条，可为五条或超过五条，可均匀分布。本申请对沟道的数量不限，以合适为宜。

如图11-13所示，所述防倾倒机构包括多个支撑19，采用铝板加工而成，且选用硬度大、不易折断的铝板。这里支撑19可为4根，也可为8根，要保证均匀分布，保证后期受力均匀。每个支撑19上部与抱杆5的纵梁铰接、下部安装有第一电磁铁20、第二电磁铁27。在第一电磁铁20通电，第二电磁铁27断电时，支撑19与抱杆5贴合，第一电磁铁20与抱杆5吸附固定；在第一电磁铁20断电，第二电磁铁27通电时，强力弹簧24将支撑19展开并顶在铁塔13上，第二电磁铁27与铁塔13吸附固定。

一种内悬浮拉线抱杆防倾倒方法，包括以下步骤：

步骤1、触发机构安装及固定：触发盒2底部与磁吸上层3进行焊接，磁吸下层4与连接板7进行焊接，磁吸下层4与磁吸上层3利用磁力吸引从而固定；将U型环11穿过连接板7上的抱杆固定孔8，将螺栓9与螺帽10穿过U型环连接口12进行拧合。从而固定连接板7与抱杆5；在触发盒2内部，将每个沟道与对应的凹槽进行连接；

步骤2、根据工程实际经验，抱杆5在倾斜15°时会倾倒；对沟道的倾斜角度进行合理设计，当抱杆5倾斜大于14°时，触发球18沿着某条沟道掉入对应的凹槽内，从而触发压力传感器23；

步骤3、压力传感器23检测到压力达到阈值后将信号传递到第一微控制中心25，第一微控制中心25发出指令使内置无线信号发射器1将信号传送到无线信号接收器21上，无线信号接收器21将信号传到第二微控制中心26，第二微控制中心26控制四个第一电磁铁20同时断电，在强力弹簧24的作用下，支撑19绕支撑19顶点旋转使其下部抵住塔身；同时，第二微控制中心26控制四个第二电磁铁27通电，使支撑19与塔身22吸附固定，这样完成对抱杆5的支撑。

另外，为了确保支撑19底部在伸出时可抵在塔身22上，可在支撑19底部焊接一块支撑板，支撑板与支撑19下底面齐平且位于第二电磁铁27一侧。

第一微控制中心25在贴片安装在内置无线发射器1顶部，第二微控制中心26安装在支撑19上，第一微控制中心25、第二微控制中心26均为AT89C51单片机。

力学分析：

根据起吊绳、内悬浮抱杆自重、控制绳、支撑装置之间的力平衡关系，可得出施加支持装置在抱杆上的力，具体见附图12。

其中，T为起吊绳(起吊滑车组、吊点绳)的合力，F为控制绳的静张力合力，G为内悬浮抱杆的重力，β起吊滑车组轴线与铅垂线间的夹角，ω为控制绳对地夹角,N为支撑装置的合力。

其中可解得起吊绳(起吊滑车组、吊点绳)的合力T，即为

之后根据上一步得到的合力T，可求得支撑装置的合力N为

N＝Fsinω+G-Tcosβ

根据支撑装置的受力按照水平方向盒竖直方向进行力学分解，在垂直方向根据垂直受力的大小，支撑铁塔出适当加固承托支持。根据水平方向受力，支撑部分选取与摩擦系数相匹配的塔材，防止塔材因摩擦力过小进行滑动，造成人员危险。

Claims (7)

1.一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置，其特征在于：包括触发机构、防倾倒机构；

触发机构包括触发盒（2），触发盒（2）通过固定架安装在抱杆（5）上，所述触发盒（2）内设有沟道，沟道中间低、外侧高，沟道位于较低处安装有触发球（18），沟道位于较高端安装有凹槽，凹槽内设置有压力传感器（23）；

防倾倒机构包括多个支撑（19），每个支撑（19）上部与抱杆（5）的纵梁铰接、下部安装有第一电磁铁（20）、第二电磁铁（27）；在第一电磁铁（20）通电，第二电磁铁（27）断电时，支撑（19）与抱杆（5）贴合，第一电磁铁（20）与抱杆（5）吸附固定；在第一电磁铁（20）断电，第二电磁铁（27）通电时，强力弹簧（24）将支撑（19）展开并顶在铁塔（13）上，第二电磁铁（27）与铁塔（13）吸附固定。

2.根据权利要求1所述的一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置，其特征在于：所述固定架包括与触发盒（2）固定连接的磁吸上层（3），磁吸上层（3）与磁吸下层（4）磁吸附固定，磁吸下层（4）与连接板（7）固定连接，连接板（7）与抱杆（5）通过抱箍可拆卸连接。

3.根据权利要求2所述的一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置，其特征在于：所述磁吸上层（3）内设有滑槽，磁吸下层（4）与磁吸上层（3）滑动配合并磁吸附固定；所述磁吸上层（3）左右两侧设有弹性杆，弹性杆对磁吸下层（4）卡紧；弹性杆（28）包括套筒（28.1），套筒（28.1）内滑动设有拉杆（28.2），拉杆（28.2）通过伸缩弹簧（28.3）顶在磁吸下层（4）的孔内。

4.根据权利要求1所述的一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置，其特征在于：所述沟道为多条，多条沟道之间交叉形成触发球初始位且触发球初始位与多条沟道均保持连通。

5.根据权利要求4所述的一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置，其特征在于：沟道与水平面的夹角在0°-15°之间。

6.根据权利要求5所述的一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置，其特征在于：所述沟道为两条，包括左沟道（16）、右沟道（17），左沟道（16）、右沟道（17）相背一侧分别设有左凹槽（28），右凹糟（15）。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种内悬浮拉线抱杆防倾倒机械装置进行内悬浮拉线抱杆防倾倒的方法，包括以下步骤：

步骤一、触发机构安装及固定：触发盒（2）底部与磁吸上层（3）进行焊接，磁吸下层（4）与连接板（7）进行焊接，磁吸下层（4）与磁吸上层（3）利用磁力吸引从而固定；将U型环（11）穿过连接板（7）上的抱杆固定孔（8），将螺栓（9）与螺帽（10）穿过U型环连接口（12）进行拧合；从而固定连接板（7）与抱杆（5）；在触发盒（2）内部，将每个沟道与对应的凹槽进行连接；

步骤二、根据工程实际经验，抱杆（5）在倾斜15°时会倾倒；对沟道的倾斜角度进行合理设计，当抱杆（5）倾斜大于14°时，触发球（18）沿着某条沟道掉入对应的凹槽内，从而触发压力传感器（23）；

步骤三、压力传感器（23）检测到压力达到阈值后将信号传递到第一微控制中心（25），第一微控制中心（25）发出指令使内置无线信号发射器（1）将信号传送到无线信号接收器（21）上，无线信号接收器（21）将信号传到第二微控制中心（26），第二微控制中心（26）控制四个第一电磁铁（20）同时断电，在强力弹簧（24）的作用下，支撑（19）绕支撑（19）顶点旋转使其下部抵住塔身；同时，第二微控制中心（26）控制四个第二电磁铁（27）通电，使支撑（19）与塔身（22）吸附固定，这样完成对抱杆（5）的支撑。

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