一种可协助作业人员上下塔的自动升降装置及其应用方法与流程

1.本发明属于输电线路作业领域，特别是涉及一种可协助作业人员上下塔的自动升降装置及其应用方法。


背景技术：

2.超、特高压输电线路多处于崇山峻岭和人迹罕至区域，风吹日晒导致线路时常发生缺陷，就需要运维人员上塔进行检修。
3.现有输电线路铁塔高度通常都在30m以上，超、特高压输电线路铁塔甚至可达到100m以上，作业人员通过徒手攀爬沿塔身垂直布置脚钉到达塔顶的作业位置，这一过程需要消耗作业人员大量的体力。以作业人员不间断攀爬100m高塔为例，体力消耗程度可达到连续爬30层楼体力消耗的2倍以上。巨大的体力消耗严重影响了作业人员工作的开展。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种既可适用于有防坠轨道的铁塔又可适用于无防坠轨道铁塔的自动升降装置及其应用方法，轻松实现作业人员的上下塔。
5.为实现上述目的，采用的一种自动升降装置如下：主要包括主杆、支座、驱动装置、绞索组件、载人板、轨道轮夹和导索轮；支座可拆卸固定于主杆上，驱动装置与支座连接固定，驱动装置连接的绞索组件垂直于主杆布置；载人板连接固定于驱动装置上；轨道轮夹至少有两组，其中一组轨道轮夹的夹座与支座铰接，其中另一组铰接于主杆的顶部；主杆顶部和支座上分别安装用于给牵引绳索导向的导索轮；通过驱动装置及其驱动的绞索组件实现对牵引绳的收放实现装置沿铁塔防坠轨道的升降。
6.上述技术方案的一种实施方式中，所述主杆上沿高度方向均布有圆孔，主杆的上端内侧伸出有铰接头，铰接头，主杆上连接有把杆组件，把杆组件包括主杆套和其一对侧壁对称连接的把杆，主杆套的侧壁垂直连接有旋钮柱塞，通过旋钮柱塞插入主杆上的圆孔定位；所述支座包括主杆套和其侧壁伸出的连接架，主杆套的侧壁垂直连接有旋钮柱塞，通过旋钮柱塞插入主杆上的圆孔定位。
7.上述技术方案的一种实施方式中，所述驱动装置包括驱动电机和蜗轮蜗杆减速箱，驱动电机的输出轴连接蜗轮，蜗杆为一端连接有法兰盘的空心杆，垂直于所述主杆布置，减速箱箱体与所述连接架通过紧固件连接固定；所述载人板固定于减速箱箱体上。
8.上述技术方案的一种实施方式中，所述绞索组件包括固定长轴、绞盘、同心调节轴和压索分索组件；固定长轴从所述蜗杆中穿过，对应蜗杆的无法兰盘端连接有安装盘；绞盘套于固定长轴外，蜗杆端部的法兰盘与绞盘之间通过紧固件连接；同心调节轴套于固定长轴上对应绞盘的外侧，固定长轴上对应同心调节轴的中部设置有位于同一直径面的径向固定杆，同心调节轴上设置有一对螺旋槽，径向固定杆插入螺旋槽中；压索分索组件包括压索盘和其外侧的分索盘，压索盘和分索盘均为带颈盘，它们依次套于同心调节轴外，压索盘与同心调节轴连为一体，分索盘通过径向固定杆固定；固定长轴伸出同心调节轴外，同心调节
轴伸出分索盘外。
9.上述技术方案的一种实施方式中，所述压索盘的颈套内设置有一圈沉头孔，沉头孔中连接套有压簧的轴肩螺钉，轴肩螺钉的末端伸出于颈套外拧入所述绞盘端面中，使压索盘和绞盘之间的间距可弹性改变。
10.上述技术方案的一种实施方式中，所述分索盘的盘径大于所述压索盘的盘径，分索盘的盘径与绞盘盘径相同，分索盘侧缘有轴向的分索片，轴向支撑片位于压索盘和绞盘的外侧，且分索片的末端盖过绞盘的近压索盘端盘面；绞盘和分索盘之间对应所述分索片处卡接有铲线块。
11.上述技术方案的一种实施方式中，所述分索盘外固定有套于所述同心调节轴上的轴向压块，同心调节轴的末端位于轴向压块中，末端连接有位于同一直径面的一对轴向延伸杆，轴向延伸杆伸出轴向压块外；轴向压块的末端连接有固定法兰，固定法兰上设置有关于其直径面对称的一对弧形槽，两弧形槽的相对侧处有轴向的弧形挡块，所述轴向延伸杆分别从弧形槽中穿过，两轴向延伸杆之间设置位于两弧形挡块之间的弹性圆柱销。
12.上述技术方案的一种实施方式中，所述固定法兰外连接有凸形端盖，图形端盖上对应所述延伸杆处设置有圆孔，凸形端盖的大径环外和分索盘的盘面外设置有顶帽，轴向压块的外端与顶帽之间设置有拉簧，使顶帽与压索盘之间保持一定的间隙，顶帽的侧缘设置有导索钉，使导索钉位于压索盘与挡索盘之间间隙的外侧，防止卷入绞盘和压索盘之间的牵引绳索脱出；延伸杆的末端连接有手动板手。
13.上述装置在具有防坠轨道的铁塔上应用时，包括以下步骤：
14.(1)将装置通过轨道轮夹安装于铁塔的防坠轨道上；
15.(2)将防坠轨道顶端固定牵引绳索和后备保护绳索；
16.(3)将牵引绳索的绳头依次通过主杆顶部和支座上的导索轮后在绞盘上绕一圈后经分索片后绕入绞盘和压索盘之间，然后正向扳动手动扳手90
°
，使固定长轴上的固定杆位于同心调节轴上螺旋槽的最外端，使压索盘和绞盘端面卡紧绳头；
17.(4)作业人员站上载人板，打好后备保护绳，调整把杆位置，进行冲击试验；
18.(5)驱动电机正向工作，绞盘正向转动，使牵引绳索不断的绕于绞盘上，带动整个装置通过轨道轮夹沿防坠轨道上升至指定位置；
19.(6)作业人员依托装置进行作业；
20.(7)作业完成后，驱动电机反向工作，绞盘反转，将绕于绞盘上的牵引绳索放出，装置通过轨道轮夹沿防坠轨道下降，直至上升前的初始高度；
21.(8)反向转动手动扳手90
°
，使压索盘松开卡紧的牵引绳索头，牵引绳索与绞索组件脱离；
22.(9)将轨道轮夹从防坠轨道上拆下，装置收回；
23.(10)将牵引绳索和后备保护绳索回收。
24.上述装置也可应用于没有防坠轨道的铁塔，应用时包括以下步骤：
25.(1)将轨道轮夹取下，在主杆上端的铰接头处安装过线滑车；
26.(2)在导线或者地线上固定牵引绳索和后备保护绳；
27.(3)将牵引绳索的绳头依次通过主杆顶部和支座上的导索轮后在绞盘上绕一圈后经分索片后绕入绞盘和压索盘之间，然后正向扳动手动扳手90
°
，使固定长轴上的固定杆位
于同心调节轴上螺旋槽的最外端，使压索盘和绞盘端面卡紧绳头；
28.(4)作业人员坐于载人板上，打好后备保护绳，调整把杆高度与载人板之间的间距，进行冲击试验；
29.(5)驱动电机正向工作，绞盘正向转动，使牵引绳索不断的绕于绞盘上，带动整个装置上升；
30.(6)装置抵达导线或者地线处后，将过线滑车的过线轮挂宇导线或者地线上并确保锁住；
31.(7)调整把杆和载人板位置，使作业人员可跨过地线或者导线站在载人板上；
32.(8)作业人员依托装置在导线或者地线上移动作业；
33.(9)作业完成后，作业人员坐于载人板上，驱动电机反向工作，使绞盘放出绕于其上的牵引绳索，装置下降至上升前的初始高度。
34.(10)反向转动手动扳手90
°
，使压索盘松开卡紧的牵引绳索头，牵引绳索与绞索组件脱离，装置收回；
35.(11)将牵引绳索和后备保护绳索回收。
36.本发明在主杆上固定支座，将驱动装置固定于支座上，使驱动装置驱动的绞索组件与主杆垂直布置，在主杆上端和支座上分别安装导索轮，在驱动装置上设置载人板。应用于有防坠轨道的铁塔时，在主杆上安装轨道轮夹，通过轨道轮夹实现装置沿防坠轨道的升降，将防坠轨道顶端固定的牵引绳索的绳头经导索轮后卡紧固定于绞索组件上，驱动装置工作使绞索组件上向收紧牵引绳索实现装置的载人自动上升。驱动装置反向工作，则实现整个装置的下降。当应用于无防坠轨道的铁塔时，只需将轨道轮夹拆卸，在主杆上端安装过线滑车，其它结构及升降方式相同。即使驱动装置不工作，通过绞索组件也可使整个装置载人安全下塔，所以本发明可轻松实现作业人员的安全自动上塔和下塔。
附图说明
37.图1为本发明一个实施例固定于铁塔防坠轨道上的轴侧结构示意图。
38.图2为图1另一个方位的轴侧结构示意图(去掉载人板)。
39.图3为图1中本实施另一个方位的轴侧结构示意图(去掉载人板)。
40.图4为绞索组件与蜗杆装配示意图。
41.图5为图4去掉顶帽、凸形端盖和手动扳手后的结构示意图。
42.图6为绞索组件去掉t形主体后的结构示意图。
43.图7为绞索组件的固定长轴和同心调节轴装配示意图。
44.图8为图5去掉蜗杆、绞盘和压索盘后的结构示意图。
45.图9为挡索盘结构示意图。
46.图10为压索盘结构示意图。
具体实施方式
47.实施例一、本实施例公开的这种可协助作业人员上下塔的自动升降装置，应用于具有防坠轨道fzgd的铁塔。
48.结合图1至图3可以看出，本实施例包括主杆1、轨道轮夹2、支座3、驱动装置4、绞索
组件5、载人板6、导索轮7、把杆组件8。
49.主杆1的杆体横截面形状为水平开口的u形，杆体腹板上沿高度方向均布有圆孔，主杆的上端内侧伸出有铰接头。
50.轨道轮夹2有两组，其中一组的夹座主体通过销轴与主杆1上端的铰接头铰接。
51.支座3包括主杆套和其侧壁伸出的连接架，主杆套的侧壁垂直连接有旋钮柱塞，通过旋钮柱塞插入主杆1上的圆孔定位。
52.另一组轨道轮夹2的夹座主体通过销轴与支座3主杆套侧壁伸出的耳板通过销轴铰接。
53.驱动装置包括驱动电机41和蜗轮蜗杆减速箱42，驱动电机41的输出轴连接减速箱箱体内的蜗轮，蜗杆垂直于主杆1布置，减速箱箱体与支座3侧壁伸出的连接架通过紧固件连接固定。
54.蜗杆421为一端垂直连接有法兰盘的空心杆，法兰盘位于减速箱箱体外。
55.驱动电机41采用步进电机，配置有蓄电池43，蓄电池和驱动电机设置有与减速箱箱体固定的安装座。
56.结合图1至图10可以看出，绞索组件5包括绞盘51、固定长轴52、压索盘53、同心调节轴54、分索盘55、铲线块56、轴向压块57、固定法兰58、凸形端盖59、顶帽510、拉簧lh、导索钉dsd、手动扳手bs。
57.绞盘51包括t形主体511和挡索盘512，t形主体为空心结构，t形主体和挡索盘组成工字形结构。
58.固定长轴52的外端垂直连接有安装盘521。固定长轴52从蜗杆421中穿过，并伸出绞盘51外，安装盘521固定于减速箱箱体的侧壁，蜗杆421端部的法兰盘位于减速箱箱体该侧壁的对侧外。
59.绞盘51的t形主体511与蜗杆421端部的法兰盘通过螺钉规定，法兰盘位于t形主体511内。
60.驱动电机41工作，驱动蜗轮转动，使与蜗轮啮合的蜗杆421转动，蜗杆带动t形主体511转动。
61.挡索盘512的盘面有轴向内凹槽，盘底与t形主体511的端面对接。
62.压索盘53为带颈盘，其颈套上设置有一圈轴向的沉头孔,沉头孔中连接有轴肩螺钉531，轴肩螺钉上套有嵌于沉头孔大径段中的压簧，轴肩螺钉的末端伸出于压索盘的颈套外。
63.压索盘53与挡索盘512装配时，压索盘53的颈套插入挡索盘512的轴向内凹槽中，然后拧紧轴肩螺钉，轴肩螺钉的末端拧入t形主体511的端面中。
64.至此，t形主体511可带动挡索盘512和压索盘53转动。
65.同心调节轴53包括小径段和其外端的大径段，大径段的外端面设置有一对位于同一直径面的轴向延伸杆531。
66.固定长轴52上对应压索盘53位置处套有同心调节轴54，固定长轴的末端从同心调节轴中穿过伸出。同心调节轴与固定长轴之间小间隙配合，使同心调节轴可沿固定长轴移动。
67.压索盘53盘面的中心孔处套于同心调节轴54外并与同心调节轴连为一体，同心调
节轴沿固定长轴移动时，带动压索盘同时移动。
68.为了保证压索盘移动时的稳定性，在同心调节套的小径段外套设一个导向轴承，压索盘53的颈套与导向轴承之间间隙配合。
69.同心调节轴54的大径端伸出压索盘53外，固定长轴52的末端伸出同心调节轴54的大径段外，末端为小径连接头。
70.固定长轴52上设置有一对位于同一直径面的径向固定杆522，径向固定杆穿过同心调节轴，同心调节轴上设置有一对螺旋槽lxc作为其行程槽，通过螺旋槽限制同心调节轴沿固定长轴的轴向移动距离，同时使同心调节轴仅能绕固定长轴旋转90
°
，以防止挡索盘和压索盘之间缠绕的牵引绳索摩擦力过大时，同心调节轴跟着绞盘一起转动使整个绞索组件失去对牵引绳索的控制。
71.压索盘53和挡索盘512的相对盘面分别设置起摩擦作用的梅花齿。
72.分索盘55为带颈盘，其颈套套于同心调节轴54的大径段外，径向固定杆521穿过颈套，使压索盘的位置固定，既不能转动，也不能轴向移动。
73.分索盘55的盘面设置有一圈弧形孔，盘面侧缘有末端圆滑外翘的轴向支撑片551，轴向支撑片位于压索盘53和挡索盘512的外侧。压索盘53和挡索盘512之间对应轴向支撑片位置处扣接有铲线块56。
74.同心调节轴54的大径段外对应分索盘55的盘面外套有轴向压块57。
75.轴向压块57的内端通过穿过分索盘55上圆弧孔的螺钉连接，所以轴向压块的位置固定。
76.轴向压块57的外端位于同心调节轴54的大径段端面外，固定长轴52的小径连接头伸出轴向压块外。
77.轴向压块57的外端通过螺钉连接有固定法兰58。
78.固定法兰58上设置有关于其直径面对称的一对弧形槽，两弧形槽的相对侧处有轴向的弧形挡块，同心调节轴54末端的两轴向延伸杆541分别从弧形槽中穿过，两轴向延伸杆之间设置位于两弧形挡块之间的弹性圆柱销542。
79.轴向延伸杆和固定法兰58外设置有凸形端盖59，凸形端盖上对应两轴向延伸杆处设置有圆孔。凸形端盖59的大径环外和分索盘55的盘面外设置有顶帽510，轴向压块57的外端与顶帽之间设置有拉簧lh，使顶帽与压索盘53之间保持一定的间隙，顶帽的侧缘设置有导索钉dsd，使导索钉位于压索盘53与挡索盘512之间间隙的外侧，防止卷入挡索盘和压索盘之间的牵引绳索脱出。
80.手动扳手bs的连接段末端固定有螺钉，通过螺钉与两轴向延伸杆541螺纹连接。
81.转动手动扳手时，轴向延伸杆在滑动导环上弧形槽的限制下，可正反向转动90
°
。
82.正向转动手动扳手90
°
时，可使同心调节轴处于最内端的初始位置，固定长轴上的径向固定杆处于同心调节轴上螺旋槽的最外端，使压索盘与挡索盘之间的间距最小，卡紧卷入的牵引绳索头部段。反向转动手动扳手90
°
，则使压索盘与挡索盘之间的间距最大，松开卷入的牵引绳索头部段。
83.载人板6通过垫架固定于减速箱箱体顶面。
84.导索轮7有两个，分别安装于主杆的上端和支座主杆套侧壁伸出的安装架上，载人板6对应安装架位置处设置让位孔，以便牵引绳索穿过。
85.把杆组件8包括主杆套和其一对侧壁对称连接的把杆，主杆套的侧壁垂直连接有旋钮柱塞，通过旋钮柱塞插入主杆上的圆孔定位。
86.本装置在有防坠轨道的铁塔应用时，具体步骤如下：
87.(1)将装置通过轨道轮夹安装于铁塔的防坠轨道上；
88.(2)通过无人机或者铁塔攀爬机器人将防坠轨道顶端固定牵引绳索和后备保护绳索；
89.(3)将牵引绳索的绳头依次通过主杆顶部和支座上的导向轮后在绞盘上绕一圈后经分索盘侧缘的轴向支撑片后绕入绞盘和压索盘之间，然后扳动手动扳手90
°
，使固定长轴上的固定杆位于同心调节轴上螺旋槽的最外端，使压索盘和挡索盘卡紧绳头；
90.(4)作业人员站上载人板，打好后备保护绳，调整把杆位置，进行冲击试验；
91.(5)驱动电机正向工作，绞盘正向转动，使牵引绳索不断的绕于绞盘上，带动整个装置通过轨道轮夹沿防坠轨道上升至指定位置；
92.(6)作业人员依托装置进行作业；
93.(7)作业完成后，驱动电机反向工作，绞盘反转，将绕于绞盘上的牵引绳索放出，装置通过轨道轮夹沿防坠轨道下降，直至上升前的初始位置；
94.(8)反向转动手动扳手90
°
，使压索盘松开卡紧的牵引绳索头，牵引绳索与绞索组件脱离；
95.(9)将轨道轮夹从防坠轨道上拆下，装置收回，通过无人机或者铁塔攀爬机器人将牵引绳索和后备保护绳取下回收。
96.本装置在没有防坠轨道的铁塔应用时，具体步骤如下：
97.(1)将轨道轮夹取下，在主杆上端的铰接头处安装过线滑车；
98.(2)利用无人机或者铁塔攀爬机器人在导线或者地线上固定牵引绳索和后备保护绳索；
99.(3)将牵引绳索的绳头依次通过主杆顶部和支座上的导向轮后在绞盘上绕一圈后经分索盘的轴向支撑片后绕入绞盘和压索盘之间，然后正向扳动手动扳手90
°
，使固定长轴上的固定杆位于同心调节轴上螺旋槽的最外端，使压索盘和挡索盘卡紧绳头；
100.(4)作业人员坐于载人板上，打好后备保护绳，调整把杆高度与载人板之间的间距，进行冲击试验；
101.(5)驱动电机正向工作，绞盘正向转动，使牵引绳索不断的绕于绞盘上，带动整个装置上升；
102.(6)装置抵达导线或者地线处后，将过线滑车的过线轮挂宇导线或者地线上并确保锁住；
103.(7)调整把杆和载人板位置，使作业人员可跨过地线或者导线站在载人板上；
104.(8)作业人员依托装置在导线或者地线上移动作业；
105.(9)作业完成后，作业人员坐于载人板上，驱动电机反向工作，使绞盘放出绕于其上的牵引绳索，装置下降至上升前的初始高度。
106.(10)反向转动手动扳手90
°
，使压索盘松开卡紧的牵引绳索头，牵引绳索与绞索组件脱离，装置回收；
107.(11)通过无人机或者铁塔攀爬机器人将牵引绳索和后备保护绳取下回收。
108.由于驱动电机采用蓄电池供电，当驱动电机由于没电或者其它故障无法工作时，作业人员可反向转动手动扳手90度，同心调节轴向外移动至最大行程处，使压索盘松开卡紧的牵引绳索头，在作业人员的自重克服绞索组件的摩擦力后，牵引绳缓慢放出，装置缓慢下降。