输电线路施工机械(牵引机)[学术参考]

1、第四章 牵引机在输电线路架线施工中，利用牵引设备展放架空导线，使架空导线带有一定张力，始终保持离地面和跨越物一定高度，并以配套的方法进行紧线、挂线和附件安装的全过程，称为张力架线(InstallingofConductorwithTension)。张力架线施工布置如图41所示。即利用张力机、牵引机等设备，在规定的张力范围内悬空展放导线和地线的施工方法。由于张力架线能提高施工质量，能解决放线施工中难以解决的某些技术问题，适用面广。因此被视为330500kV及更高电压参数的输电线路施工优先选用的架线施工方法。图4-1一牵四张力放线法示意图一、张力放线流程1、施工段的划分 GB50233200511

2、0500kV架空送电线路施工及验收规范规定：张力放线施工区段的长度，不宜超过20个放线滑轮的长度。当难以满足时，必须采取有效的防止导线在展放中受压损伤及接续管出口处导线损伤的特殊施工措施。其里程一般为38km。但是在施工时，常会遇到地形复杂或重要交叉跨越而不能设置牵、张场，就需要在牵引能力满足的前提下，适当延长施工段。比如在二（滩）-自（贡）500kV线路施工中，出现过14km左右的施工段。另外，导地线紧线完毕，应在72h内完成附件安装。由此也说明施工段不宜过长。2、牵张场的选择 牵、张场宜设置在导线上扬塔位前后。张力场因设备、线盘数量的原因，约需7525m的地面；牵引场约需3525m； 牵张

3、场不宜设置的地方有：不允许导、地线有接头的线档；耐张杆塔前后；直线转角杆塔前后（因临锚不便）；重要交叉跨越处；低洼、容易积水处。3、展放导引绳（810mm的特种牵引钢绳）（可用人力、直升飞机、动力伞、飞艇等进行展放）、临锚导引绳。4、张力展放牵引绳（1922mm的特种牵引钢绳）用小牵、张机以导引绳牵引展放牵引绳。地线（避雷线）单独展放时，也用此种方法。5、张力展放导线（做好监视工作；上扬塔位应采用压线滑车，如图445所示；新线盘应用蛇皮套牵引过大轮如下图446）、6、锚线。7、紧线8转场为减少张力场转场次数，应考虑张力机能就地调头使用。二、张力架线的特点主要表现在：(1)张力架线的展放过程中，

4、导线始终处于悬空状态。因此，避免了与地面及跨越物的接触摩擦损伤，从而减轻了线路运行中的电晕损耗和无线电可听噪声干扰。同时由于展放中保持一定张力，相当于对导线施加了预拉应力，使其产生初伸长，从而减少了导线安装完毕后的蠕变现象，保证了紧线后导线弧度的精确性和稳定性。(2)使用牵引机构设备展放线，有利于减轻劳动强度，施工作业高度机械化，速度快、工效高、人工费用低。(3)放线作业只需先用人力铺放数量少、重量轻的牵引绳，然后便可逐步架空牵放牵引绳、导线等。由于展放导线的全部过程中导线处在悬空状态，因此大大减少了对沿途青苗及经济林区农作物的损坏，具有明显的社会效益和经济效益。(4)张力架线用于跨江河、山区

5、、泥沼地、水网地带、森林等复杂地形施工时，能有效发挥其良好的经济效益。例如：跨越带电线路，可以不停电或者少停电；跨越江河架线施，不封航或仅半封航；跨越其他障碍施工时，可少搭跨越架。(5)张力力架线可采用同相子导线同展同紧的施工操作，因此施工效率成倍增加。这里除了需要大型机械设备外。不需要增加牵引作业次数。(6)引力架线在多回路输电线路架线施工中，能保证各层导线、地线处于不同空间位置，放线、紧线分别连续完成，而非张力放线是无法实现的。张力架线虽有上述优点。但也有不足之处，主要表现在以下方面：(1)张力架线跨越时受外界条件约束(如停电时间、封航时间)，失去施工的主动性。(2)张力架线施工机械的合理

6、配套，以及机械设备的适应性及轻型化有待实现。例如一套一牵四放线的张力放线设备，配备相应的其他机械和工器具，总重量约为70l00t。如果主牵引机、主张力机、小牵引机、小张力机采用拖运方式运输，若用载重l0t的汽车搬运要710辆汽车，若用火车运输也要23节平板车和一节棚车，还不包括通用机械、汽车吊及拖拉机等的运输。张力架线施工组织复杂，人员配备多，需200人左右，这样庞大的组织机构用于山区、水网地带等施工，有待于优化组合和科学管理，而庞大的施工机械也难以适用于山区、水网地带等特殊恶劣地质条件的施工，因而有待于小型化、轻型化。(3)张力架线施工采用标准流水方式作业，严格的施工组织和施工管理，还有待于

7、深入研究。张力放线必须采用的机械设备主要是牵引机和张力机，本章介绍牵引机，张力机将在第五章介绍。第一节牵引机类型及组成在张力放线中主要起牵引作用的机械，称牵引机，如图42所示为国内外牵引机产品外形图。图42国内外牵引机产品(部分)外形图(a)自行驶式拖拉机牵引机；(b)SAYQ220液压牵引机；(c)25t液压牵引机；(d)意大利四线牵引机它是一种特殊形式的卷扬机除张力放线牵引作业外，还可替代用于线路施工的机动绞磨、手拖机动绞磨等卷扬设备完成其他牵引作业，如抽余线，紧导、地线等。施工中使用的牵引机有主牵引机、小牵引机。主牵引机放置在牵引场，小牵引机放置在张力场。牵引机在张力放线中的作用仅起控制

8、放线速度，不控制放线张力。一、牵引机的类型牵引机类型很多，一般按总体布置、传动方式、牵引卷筒形式分类。1按总体布置分类牵引机按总体布置分拖车式牵引机、自行驶式牵引机、台式牵引机。(1)拖车式牵引机。拖车式牵引机是将牵引机集中安装在特定的拖车上，其主要优点是原动机动力输入部分结构简单，且不受传动方式的限制，运输方便。但其野外运输的灵活性和现场就位不如自行驶式的好，转场必须用车辆拖运，是目前输电线路建设安装使用最广泛的牵引机之一。(2)自行驶式牵引机。自行驶式牵引机安装在机动车辆底盘上，并采用车辆自身发动机的动力作为驱动牵引机的动力，不另配备发动机。它的优点是能自身行驶、体积小、转场和就位灵活方便

9、。缺点是由于它的动力输出部分既要满足行驶要求，又要满足牵引作业要求，使结构复杂化。这种牵引机虽然少用了一台发动机，但是长期占用一台车辆，使设备利用的经济性较差，而且这种牵引机采用液力传动比较困难，使传动方式的选择有局限性，总的造价也比较高。自行驶式牵引机也是目前中型牵引机中比较广泛采用的一种形式。(3)台式牵引机。由于台式牵引机各部分集中安装在一个台架式机架上。因此，该牵引机的结构简单、造价低，但转场运输和就位比较困难，一般都需配备较大的起吊设备，目前只用作较小功率的牵引机，或电气传动牵引机。2按牵引机传动方式分类牵引机传动方式，是指通过液压传动、液力传动、机械传动和电气传动系统来实现能量传递

10、的。(1)液压传动牵引机。它是通过液压泵、液压马达及各种液压阀等组成的崖压系统，以压体为工作介质，借助运动着的压力油的容积变化来传递动力的牵引机。它是目前最常用的牵引机之一。(2)液力传动牵引机。它优于液压传动牵引机。由于受到液力变矩器品种规格的限制，以及它必须和发动机严格匹配才能有良好性能，故不如液压传动牵引机使用普遍。只有大、中型牵引机才采用液力传动方式。(3)机械传动牵引机。它是通过机械传动系统来实现能量传递的牵引机。其特点是结构简单、传动效率高、造价低、体积小、重量轻，但只能实现有级调速，其性能也不如上述两种牵引机好。目前这种牵引机使用比较广泛，主要用作中、小型的牵引机。(4)电气传动

11、牵引机。它实际上是以电动机为原动机，以机械和电器相结合的形式来实现动力传递的卷扬机械。其主要用作中、小型牵引机，而且由于受电源容量的限制，只用于城市周围、人口稠密地区及有一定容量电源的地方。3按牵引卷筒形式分类由于牵引卷筒的结构形式直接影响到整机的总体结构，所以牵引机按牵引卷筒形式又可分双摩擦卷筒式牵引机、磨芯式牵引机、卷线式牵引机。(1)双摩擦卷筒式牵引机。它用两个多槽卷筒使牵引钢丝绳由内向外规则地交替缠绕，借助于钢丝绳和卷筒槽之间的摩擦力进行牵引作业。这种牵引机对钢丝绳的损伤小，安全可靠，且传递功率大。故它是目前使用最广泛的牵引机。(2)磨芯式牵引机。它采用一个中间小、两侧大的腰鼓形卷筒进

12、行牵引作业。与双摩擦卷筒相比，结构简单、体积小、重量轻(可以简化牵引机减速部分的结构)。但由于钢丝绳进人卷筒后，必须靠互相挤压产生指向磨芯中间的推力，使它在卷筒表面滑移，因而容易损伤钢丝绳。尤其是钢丝绳连接器通过时很不安全，牵引速度也较低，所以目前只有中小型牵引机才采用这种形式。(3)卷线筒式牵引机。它的最大特点是牵引卷筒容量大，可把牵引过程中回收的钢丝绳全部卷绕在牵引卷筒上，这样就省去了上述两种牵引机必须配备的钢丝卷绕机，从而使得传动部分结构简单、操作方便。但又因此而带来不仅牵引长度受到限制，而且在卷绕上下层钢丝绳的过程中使其层间产生严重挤压现象，在恒扭矩输出的情况下，牵引力随钢丝绳卷绕层数

13、增加而减小。尤其是钢丝绳连接器通过时很不安全，牵引速度也较低，所以目前一般只有中、小型牵引机才采用这种形式，即用于牵引力不大、一次牵引展放导线长度较短的场合。但这种形式的牵引机有的也可以用作张力机。4、双摩擦卷筒牵引机工作原理(1)机械传动式双摩擦卷筒牵引机工作原理如图512所示。牵引机卷扬轮双摩擦卷筒中的两个卷筒均为主动卷筒。卷扬轮的工作方式为：开动内燃发动机l，接合离合器2，发动机动力经机械式传动系统3减速和变速，传输至开式齿轮4中的中心齿轮，该齿轮按图512所示箭头方向旋转。中心齿轮同时带动两侧两个齿轮旋转，旋转方向各为图示箭头方向，故两者为同一转向。图5牵引机工作原理图1.内燃发动机

14、2.离合器 3.减速传动系统 4.齿轮 5.卷扬轮 6.液压泵 7.快速接头 8.停车刹车 9.牵引绳由于中心齿轮两侧的两个齿轮参数相同，故两者的角速度也相同。该两齿轮各与卷扬轮双摩擦卷筒5中的一个相刚接。因此只要中心齿轮旋转，两个卷筒即以同一转向同一角速度旋转。牵引绳9用与穿复式滑车相同的方法盘绕在卷扬轮上。卷扬轮正向旋转时为牵进牵引绳；反向旋转时为松出牵引绳，即倒车。牵引机停止牵引时，为保持线索的放线张力不变，使线索仍呈架空状态，须用停车刹车8制动卷扬轮，使其变为固定式摩擦卷筒。停车刹车一般制动传动系统中的高速轴，以减少制动扭矩。液压泵6是一个附属装置，也由发动机1驱动。该液压泵输出的压力

15、油主要经快速接头7及高压软管等输送至钢绳卷车上的液压电动机，液压电动机驱动钢绳卷筒，实现钢绳回盘。此液压回路的原理图与液压传动式牵引机主回路基本相同，故从略。此外，该油泵输出的压力油还输送至牵引机的一些附属机构，如液压支腿、冷却风扇等，作为这些机构的运转动力。(2)液压传动式双摩擦卷筒牵引机工作原理如图513所示。此种牵引机与机械传动式的牵引机有许多相似之处。此种牵引机的工作方式为：开动发动机l，接合离合器2，主液压泵3开始工作。该液压泵输出的压力油驱动液压电动机4，液压电动机4带动开式齿轮5中的中心齿轮旋转。自开式齿轮以下，传动方式与机械传动式牵引机相同，因而工作方式也相同。系统安全阀7是溢

16、流阀，该阀开启压力调定后，系统中的压力便不会超过开启压力，因而可保证液压系统安全运行。停车刹车8的功用与机械传动式牵引机的停车刹车相同。液压泵9的功用相当于机械传动式牵引机工作原理图(见图512)中的液压泵6。张力表11显示牵引力的数值。图513牵引机工作原理图(二)l.内燃发动机2.离合器3.主液压泵4.液压电动机5.开式齿轮6.卷扬轮7.系统安全阀8.停车刹车9.辅助液压泵10.牵引绳11.张力表二、牵引机的基本组成牵引机，通常由动力部分、主传动部分、制动器、减速装置总线、牵引卷筒、机架及辅助装置等几大部分组成。现在大部分牵引机还包括钢丝绳卷绕机部分。1.发动机：2.液压千斤顶；3.固定支

17、承底板，4.操作系统，5.牵引轮，6.卷绳架及卷绳车；7.导线，8.拖运三角架；9.临锚板1动力部分同所有工程机械和牵引车辆一样，牵引机上也设有动力装置，用于驱动牵引卷筒进行牵引作业。动力装置主要采用柴油机或汽油机；如在作业场有一定容量的电源，亦可采用电动机，也可从一些机动车辆上通过取力器取出动力。无论从使用性能或经济性方面考虑，一般采用柴油机更为有利。对某些大功率牵引机，有时还在一台牵引机上同时采用两台发动机并联运转。2主传动部分主传动部分的作用是把原动机的动力，传递到工作机构上去。常用的传动方式有液压传动、液力传动、机械传动和电气传动四种，它们分别由液压泵、液压马达、液力传动箱、离合器、变

18、速箱、电动机调速装置以及其他辅助元件组成。主传动方式的选择对牵引机的使用性能、传动效率等起决定作用。使用性能主要是指牵引机对外载荷适应性能和对牵引速度的调节性能。在正常工作情况下，发动机转速和扭矩的变化范围都比较小，并希望它能在最经济工作点附近运转。牵引机上减速器的传动比是不能改变的，牵引卷筒的转速(牵引速度)主要依靠主传动部分来调节。在上述几种传动方式中，机械传动牵引机只能依靠变速箱换档和直接调节发动机油门来改变牵引速度。一般还应在变速箱前面设置离合器，以便在发动机起动时能切断载荷。电气传动牵引机一般亦采用变速箱有级改变牵引速度。液压传动对牵引速度的调节范围较大，能很好地满足无级变速的要求，

19、也有较好的外载荷适应性。液压传动式牵引机的优点。由于液压传动式牵引机与机械传动式、液力传动式牵引机相比，液压传动式具有更多的优点，所以绝大多数牵引机均采用液压传动方式，其优点有以下四方面。1)在这种牵引机的主液压回路中，主液压泵(见图513中的液压泵3)通常为变量液压泵，主电动机(见图；13中的液压电动机4)通常为定量电动机，且均可正、反运转。因此该主回路是变量泵定量电动机系统。此种系统极易实现无级变速。牵引机若为无级变速，则牵引作业比较平稳，很少会产生冲击，这对牵引机和牵放作业都是有利的。机械传动和液力传动都难以实现无级变速。2)液压电动机4的扭矩，由主回路系统压力和电动机排量确定。电动机4

20、既为定量电动机，则其扭矩仅随主回路系统压力的变化而变化。而电动机4工作时的实际输出扭矩是由牵引力确定的，故主回路系统压力也是由牵引力确定的，因此，采用液压传动时，可直接将主回路系统压力换算成牵引力。系统压力可用压力表直接测得，而压力又可换算成牵引力。所以，这种牵引机一般都将压力表11的盘面读数改换成牵引力，成为牵引(张)力表，机械传动、液力传动式牵引机则需借助于特殊传感器，间接地测出牵引力。3)液压传动容易向钢绳卷车输送动力(通过高压软管输送压力油)，也容易向本机的辅助机构(如支腿、冷却风扇等)输送工作动力。4)如前所述，液压传动可以逆运转，液压传动的牵引机一般可作为钢绳张力机使用。3制动器制

21、动器也是牵引机的主要组成部分之一。它是确保作业安全可靠不可缺少的部件，其重要性比张力机重要得多。在临时停机、紧急停机或过载保护自动停机等情形下，均必须通过制动器使牵引卷筒处于制动状态，以防止在导线张力的作用下卷筒倒转而使导线落地，或者不能停止牵引而发生事故。4减速装置总成减速装置总成是由减速器(一般都同时采用两种减速器)和变速箱组成的，其作用是保证在高效率情况下满足各种牵引速度的要求。但是不同形式的牵引机对减速器的传动比要求也不同。以内燃机、电动机为原动机的机械传动牵引机，其减速装置总成的总传动比较大，一般为4060。液压传动牵引机，减速装置总成除减速器外，有的还包括分动箱(双泵并联时)。分动

22、箱的传动比根据土泵和发动机的额定转速而定；液压马达至牵引卷筒的减速器，其传动比根据液压马达的类型而定；高速小扭矩液压马达传动比大，同上述机械传动牵引机基本相同；低速大扭矩液压马达传动比小。液力传动的牵引机，通常是将液力变矩器和多档变速箱联合使用，组成液力机械传动箱，再和减速器组成减速装置总成；对这种牵引机，只要发动机与液力变矩器匹配合理，则亦能得到同液压传动牵引机相同甚至更良好的工作性能。常用的减速器有普通圆柱齿轮减速器、涡轮减速器、圆锥齿轮减速器和行星减速器等。5牵引卷筒钢丝绳通过牵引卷筒进行牵引展放导线，它是牵引机牵引作业的工作机构。常用的牵引卷筒有双摩擦卷筒、磨芯式卷筒和卷线筒式单卷筒。

23、牵引卷筒形式的选择对牵引机整机结构影响较大。6机架和辅助装置机架用于固定和安装牵引机的所有部件。常用的机架有带轮子的拖车架、台架式车架两种。也有将牵引机直接安装在机动车辆底盘上的，以便于转场就位。辅助装置有钢丝绳进出线导向装置、牵引力测定装置、液压或机械顶升支腿，有的牵引机上还带有犁锚或空气压缩装置等。7钢丝绳卷绕机大部分牵引机同钢丝绳卷绕机是分离的，但其动力部分与主机相连，即由牵引机辅助液压泵通过软管同钢丝绳卷绕机上的液压马达连接，提供动力。也有的牵引机是将卷绕机直接安装在拖车的尾部，构成一体。三、张力架线对牵引机的基本要求张力架线用牵引机，因为特殊的牵引作业要求，同一般工程机械牵引设备或卷

24、扬机相比，有许多不同的地方，也有某些相似之处，归纳起来，有以下几方面的要求。1 对牵引力、牵引速度及过载保护要求整个放线过程中，要求牵引机在满足放线时牵引力和牵引速度的同时，还能按放线工况要求，随时无级迅速调整牵引力和牵引速度的大小。同时，还要求具有过载保护能力。2.对满载启动、正反转动和快速制动的要求3张力放线展线长度要求张力放线展放导线的长度，一般不少于68km。因此，除要求选择的原动机在额定功率情况下能连续运转一定时间外，还必须具有同牵引机相匹配的卷绕回收牵引钢丝绳的卷绕机构，并具备一定的卷绕容量。这里也应考虑工作时间及夏季烈日作业时，牵引机的必须做好散热事项，以保证牵引机处于良好的工作

25、状态。此外，要求牵引机的体积小、重量轻、操作简单、维护方便，同时要便于转场运输，运转时噪声不得超过90dB。四、牵引场布置基本要求牵引场布置的主体设备是主牵引机(俗称大牵)及小张力机(俗称小张)。(1)牵引场的布置分正常牵引场布置和牵引场的转向布置。前者，一般将能按放线路方向布置大牵引机的牵引场，称正常牵引场，其平面布置不小于35m25m，图35所示为一牵四张力放线正常牵引场平面布置示意图。后者，当牵引机不能牵至线路中心就位时，可在原定牵引机就位的位置埋设高速转向滑车，将牵引绳引至外侧牵引机可以达到的地方进行牵引。当牵引绳的转角超过30。增设一个转向滑车(该滑车按放线滑车的中问轮设计)。牵引场

26、只需按正常牵引场的布置埋设计锚线地锚即可。(2)对牵引场的布置要求。牵引场和张力场要求基本一样，是无限轴架的布置和线轴的堆放。第二节 牵引机的动力装置和制动装置一、牵引机动力装置牵引机的动力装置是牵引机的重要组成部分，它在很大程度上决定了牵引机的结构特点和工作特性，并对牵引机的各项性能指标和运转的经济性有直接影响。根据牵引机使用要求，合理选用动力装置是十分重要的。因此，牵引机动力装置的选用形式，对牵引机的性能有较大影响。其功率的大小是根据牵引力、牵引速度和辅助装置消耗的功率、连续工作时间等综合考虑后决定的。1发动机的动力特性牵引机用动力装置主要有发动机(汽油机或柴油机)、电动机。对于自行驶式牵

27、引机，是从汽车或拖拉机自身的发动机取得动力源。为了很好地完成牵引作业，发动机必须具有良好的动力性和经济性。前者是指有效功率和有效扭矩；后者是指耗油率，它们都是衡量发动机性能好坏的主要指标。发动机的动力特性，是指有效功率和有效扭矩。有效功率表明发动机单位时间内对外所作功的数值，而实际上有效功率是指扣除克服发动机自身的摩擦力并驱动发动机自身的各辅助装置(如水泵、液压泵、风扇、发电机等)所需的功率之后，能直接传递给牵引机传动系统上的功率，亦即发动机实际输出的净功率。它与有效扭矩的关系为式中n-发动机曲轴每分钟的转数，rmin；发动机输出的有效扭矩，Nm飞轮上输出的最大有效功率，称为发动机的额定功率(

28、或称标定功率)。根据我国国家标准，在发动机铭牌上规定有以下四种功率：15min功率。发动机连续正常运转15min能输出的最大有效功率(1h只允许使用一次)。lh功率。发动机连续正常运转1h能输出的最大有效功率(6h内只允许使用一次)。12h功率。发动机连续正常运转12h所能输出的最大有效功率(24h内只允许使用一次)，其中允许在同转速下有任何1h超过该功率的10。持续功率。发动机保持长期连续正常运转时，能输出的最大有效功率。国家标准还规定，在给出上述额定功率的同时，还必须给出相应的转速。张力架线设备用牵引机，一般连续作业时间在2h左右。在少数放线区段较长的情况下，或者牵张机额定放线速度较低时，

29、连续作业时问有可能超过2h，故一般情况下，应按12h功率进行设计计算。考虑到牵引作业过程中，放线段内牵引力由小到大在起始牵引力的l13倍数值范围内变化(少数放线段较长的会超过此值)，若按最大牵引力计算，有时亦可按1h功率考虑。2有效扭矩Me和燃油消耗率g。发动机曲轴和飞轮组件驱动外界工作机械的力矩称为有效扭矩，亦称发动机对外输出的净扭矩，用表示，单位是Nm。燃油消耗率(亦称耗油率) 单位：kg(hkw)是指每千瓦有效功率下发动机每小时所消耗的燃油量。燃油消耗率越低，表明经济性越好。计算式为式中G发动机每小时消耗的燃料重量(亦称耗油量)，kgh；有效功率，kW。3.发动机特性曲线发动机工作时的主

30、要性能是指功率、扭矩、转速、耗油率等参数的相互变化规律，其变化曲线称为发动机的特性曲线。它反映了每个发动机的性能，因而对牵引机在各种传动方式下，如何合理选择和使用发动机是十分重要的。发动机主要特性曲线有载荷特性、速度特性、调速特性、推进特性和万有特性五种特性曲线。选配牵引机的发动机主要从载荷特性、速度特性曲线考虑。(1)载荷特性曲线。它是发动机保持在一定转速下，各项经济指标随载荷变化的规律，即转速”为常数时，耗油量G、耗油率g。、排气温度f随有效功率Ne的变化规律，如图36所示。根据发动机的载荷特性，可以找出该发动机耗油率最小时的功率范围。这对合理、经济地选择发动机工作点有重要意义，特别对使用

31、转速变化范围不大的发动机，如液压传动或液力传动牵引机上的发动机，有更重要的使用价值。(2)速度特性曲线。它是指发动机调速手柄保持在一定位置，保持一定供油量，逐步改变载荷，有效功率N。、有效扭矩舰、耗油率g。随转速，z变化的规律。改变油门的大小，可得到多组速度特性曲线，其中，供油量最大的速度特性曲线称为发动机的外特性曲线(见图37)。发动机的外特性代表了发动机具备的最高性能，亦是发动机的主要特性，对于计算牵引机发动机的功率又以其中的扭矩特性和功率特性最为重要。图38可见，当转速为n1 n2 n4时，发动机分别有最大扭矩M、最小耗油率g。和最大输H功率N。m则是发动机满载时最低稳定转速，转速增加，

32、输出扭矩和功率都随之增加；当转速为n11：时，扭矩达到最大值M。当转速继续增加时，因进气行程时间短、气体流速高、阻力大、充气量小，这时摩擦损失反而增加，使扭矩随转速的增加而减少。当转速继续增加到，?4时，扭矩虽然继续下降，但它和转速的乘积(即为功率)N。达到最大值。因此，在选择牵引机发动机时，二作点定在转速为”。附近最为理想，最低转速不得小于他(即最大扭矩M。对应的转速)。发动机在此范，围内1：作时，有较低的耗油率；转速增加时，输出扭矩略有下降，有较好的运转稳定性4牵引机用发动机的要求 (1)牵引机用发动机应具有足够的扭矩储备系数。若额定工况的速度特性曲线上的最大输出扭矩值 (单位：Nm)和额

33、定工况时的输出扭矩值 (单位：Nm)已知时，则牵引用的发动机应有足够的扭矩储备系数也就是所说，发动机只有具备一定的扭矩储备系数后，才能适应牵引机牵引展放导线过程中遇到的短时超载(如牵引板通过架线滑车时)，不至于在牵引过程中发动机出现熄火现象。对液力传动牵引机，由于它对载荷的自适应性较强，扭矩储备系数可适当小一些。对机械传动牵引机，一般扭矩储备系数不应小于125，（2)要求锚安装后的牵引机安装水平，避免发动机出现倾斜现象而导致机油和液力传动箱及离合器内的工作油互相渗透，发动机曲轴前后必须严格密封，轴向的止推措施要特别加强。(3)当牵引机长期连续工作时间为2h左右后，其自身又处于原地静止状态，这就

34、要求发动机有较好的散热性，冷却系统有足够的散热能力。(4)由于架线施工沿线路面条件较差，不但崎岖不平，而且尘埃大，所以对于发动机要考虑防震和防尘措施，以使它有较好的野外作业适应性。（5)在寒冷地区使用，还必须考虑发动机冬季的起动问题，一般要求在一30情况下仍能容易起动，以保证架线工序顺利完成。柴油机和汽油机都能用作牵引机的发动机，但目前国内外大多数采用的是柴油机。主要是因为柴油机相对汽油机来说燃料消耗率低、T作可靠性高、寿命长、使用经济性好。但在运转过程中，噪声和振动都比汽油机大。汽油机具有功率高、重量轻、起动方便、造价低等优点，故在一些牵引机上也被采用，特别在寒冷地宜采用汽油机。二、牵引机上

35、的制动装置牵引机上的制动器是用制动牵引速度的，在张力架线中展导线起着极其重要的作用。1制动器的类型用于牵引机上的制动器有外蹄式、内蹄式和全盘式三种，一般都设置在减速器输入轴(亦即高速轴)上。(1)外蹄式制动器。它主要用于液压传动和电气传动牵引机，设置在液压马达或电动机输出轴和主减速器输入轴之间的制动轮(联轴器)上。制动蹄推动方式有液压推杆式和电磁铁式两种。前者具有结构简单、噪声小、工作平稳等优点。它是液压传动牵引机上常采用的一种制动器，但动作较慢。电磁铁式动作快、平稳，但结构比较复杂，且需要有电源，常在电气传动牵引机上采用。图39自动增力内蹄式制动器结构原理图1._活塞杆；2制动泵；3、12一

36、摩擦蹄片；4、8推杆；5双向制动液压缸；6油管；7-制动鼓；9一主减速器输入轴；10、15一制动蹄；1l底盘；13可调顶杆体；14弹簧 (2)内蹄式制动器。它主要应用于液力传动和机械传动牵引机。它能承受的制动力矩比上述外蹄式制动器大，一般都安装在牵引机主减速机输入轴和液力传动箱或变速箱输出轴之间。内蹄式制动器按构造形式分，有简单非平衡式、简单平衡式、对称平衡式和自动增力式四种。图39为牵引机采用的自动增力内蹄式制动器结构原理图，制动鼓7以内圆为工作面，和牵引机主减速器输入轴9刚性连接在一起，能随输入轴一起转动。左右两个制动蹄10、15的一端分别同双向制动液压缸5的两推杆4、8相连。双向制动液压

37、缸固定在底盘1l上，底盘再和机架同定。两制动蹄的另一端通过可调顶杆体13连接在一起。制动蹄上装有摩擦蹄片12和3。双向制动液压缸通过油管6和制动泵2相连。制动器不工作时，由于弹簧14的作用，制动蹄摩擦片和制动鼓内圆面之间有一定间隙，制动鼓可以随轴自由转动。当给制动泵活塞杆1施加一定推力时，主液压泵内的压力油经油管进入双向制动液压缸。液压缸两侧的推杆推动两制动蹄，使摩擦蹄片同制动鼓内圆面压紧，以便产生制动力矩。该制动力矩可按下述方法的计算。(3)全盘式制动器。它是沿制动盘的轴向施加制动力的，其制动轴不承受弯矩。为改善这种制动器的性能和提高使用寿命，又常采用把摩擦副浸泡在油液中的湿式全盘式制动器。

38、由于摩擦副浸泡在油液中，故散热能力大、磨损小、制动平稳。但摩擦副表面摩擦系数低(一般为008012)。为得到较大的制动力矩，常采用多对摩擦副同轴心使用，这时各对摩擦副之间的间隙为0102mm。全盘式制动器主要用于液压传动。并采用高速小扭矩液压马达的牵引机和张力机上，一般设置于液压马达(或液压泵)输出轴上。全盘式制动器制动力矩Mn的计算式为2对牵引机上制动器的要求牵引机上的制动器的作用比在张力机上重要得多，因此要求牵引机用制动器必须满足如下要求：(1)在牵引作业过程中因故停机时，制动器的制动力矩必须克服牵引钢丝绳上的张紧力对牵引卷筒形成的反向转动力矩，并要有足够的安全系数。因要有足够的制动力矩，

39、根据有关规定，制动力矩应大于牵引机归算到制动鼓上的最大扭矩的15倍。(2)张力放线时。导线离被跨越物的距离在保证放线设备安全的情况下，希望越小越好。但在牵引机因故停机或故障时，会引起导线弛度增大，甚至触及被跨越物。同时，卷筒被拉倒转，还会造成反向冲击损坏牵引机的某些传动部件。所以制动器动作不但要安全可靠，还必须能瞬时快速制动。(3)对液压、液力传动牵引机，均采用液控和电控操作。对某些采用手柄或踏板操作的牵引机，手柄上的操作力不应大于150N，踏板上的足蹬力不应大于220N，踏板行程应小于或等于150mm，且操作轻便、灵活。(4)制动器摩擦副应具备好的耐磨性和散热性，并有足够的热容量，防止制动过

40、程中温升过高。摩擦片磨损后，摩擦副之问的间隙容易调整、摩擦副便于更换。第四章 牵引机第三节 牵引机的传动方式牵引机的发动机是不能反转的，在某些工况下要求牵引机牵引卷筒反向转动时，只能由一个中间装置来实现其动力传递。另外，也由于牵引机原动机转速高、扭矩小，而它的牵引卷筒转速低、输出扭矩大，故在原动机和牵引卷简之间，必须设置能降低转速、增大扭矩的装置，即传动装置。它不但要能根据工况要求较好地适应牵引力的变化和改变牵引速度的大小，而且当牵引机在不同牵引力和牵引速度情况下，传动装置又必须保证牵引机有良好的牵引特性。因此，传动装置的选择对牵引机工作特性、传动效率、总体布置、加工制造和维修等方面都有很大的

41、影响。它必须根据牵引机的使用要求、牵引力和牵引速度的大小、传动效率、环境条件、配套元件的供货情况和零部件加工制造等方面因素综合考虑。常用牵引机的传动装置分机械传动、液压传动、液力传动和电力传动等方式。一、 机械传动方式牵引机机械传动装置由发动机、摩擦离合器、多档齿轮变速箱、制动器、主减速器等组成，最后把动力传递到牵引卷筒上去，如图311所示。l发动机；2摩擦离合器i3多档齿；4一制动器5一主减速器；6牵引卷简 、-9R9排档数轮变速箱机械传动牵引机的变速和换向均是依靠齿轮变速箱换档操作来实现的。由于变速箱采用定传动比变速，因此牵引机的变速属有级变速。当牵引作业过程要求变速时，必须使牵引卷筒处于

42、制动状态，并操作离合器，使变速箱脱开动力，才能进行换档。只有当离合器全部接合，制动器松开，发动机和牵引卷筒恢复连接时，才能进行牵引作业。机械传动的优点是传动效率高、结构简单、维护方便、造价低。缺点是起动和换档等操作较复杂，不能实现无级变速。由于是刚性传动，起动不平稳，特别是在换档时有冲击现象，换档如不及时，发动机容易熄灭。1 机械传动牵引机结构原理机械传动牵引机亦有双摩擦卷筒和磨芯式卷筒等形式。图313是磨芯式卷筒机械传动牵引机的结构原理图，它是由发动机、离合器、变速箱、万向联轴器、减速器、制动器、末级减速器、磨芯式卷筒和各种操纵机构组成。除变速箱、离合器及自行驶式牵引机上的取力器外，其余部分

43、的结构都和其他传动方式的牵引机大同小异。l.发动机；2.离合器；3.变速箱；4.万向联轴器5.减速器6.制动器；7.末级减速器；8.磨芯式卷筒2 机械传动牵引机变速箱由于发动机扭矩和转速的变化范围很有限，故机械传动牵引机只有靠变速箱来改变牵引卷筒的转速，才能既满足牵引作业时各种牵引速度的要求，又能保证发动机在较有利的工况范围内工作，以充分利用功率和降低油耗。机械传动的牵引机的变速除靠调节发动机的油门外，主要通过多档变速箱来实现。变速箱档数越多，对牵引作业的适应性也就越好。(1)变速箱传动机构。它由齿轮、换档零部件、轴、轴承和壳体等组成。为适应不同速度的要求，变速箱由不同传动比的多对齿轮副组成，

44、当某一对齿轮传递运动力时，其他齿轮脱开啮合，最简单的常用变速箱的工作原理如图314所示。若设(图314中)变速箱的双联齿轮2上两齿轮的齿数分别为、，从动齿轮1、5的齿数分别为、，则该变速箱就形成两种输出转速，即有两个变速档和一个空档。变速档的传动比、分别为：，。l、5从动齿轮；2双联齿轮；3拨叉；4主动轴；6输出轴 (a)主动轮与从动轮直接啮合；(b)增加倒档双联齿轮 1.主动齿轮；2.输入轴；3.从动齿轮；4.输出轴；5.倒档双联齿轮；6.中间轴若在输人轴和输出轴之间增加一次齿轮啮合，就可以改变输出轴的转向，实现倒档。如图315(a)所示，当主动齿轮1和从动齿轮3直接啮合时，输入轴2顺时针方

45、向转动，输出轴4逆时针方向转动。当按图315(b)所示，增加倒档双联齿轮5，使主动齿轮1通过拨叉拨动和倒档双联齿轮5啮合时，倒档双联齿轮中的一个齿轮和从动齿轮3是常啮合的。这样，使输出轴4又反向顺时针转动，改变了输出轴的转向，达到倒档的目的。 (2)变速箱的操纵机构。它由变速杆、拨叉、拨叉轴以及为保证不脱档和避免同时挂两个排档而设置的定位、联锁等安全装置组成。这些零件一般都集中装在变速箱的上盖上，操纵方便、结构简单。每一个接合套或滑动齿轮均有各自的拨叉。挂档时，首先横向移动变速杆，选择所需要的拨动叉(亦称选档)；然后纵向移动变速杆，拨动齿轮或接合套，使所需档的齿轮啮合(亦称换档)。齿轮换到所需

46、档位后，一般都靠拨叉轴上的凹槽由弹簧钢球定位。为防止同时换上两档，还设置互锁装置，利用拨叉轴侧面的凹槽配以适当的钢球和锁销，使各档互锁，保证了操作和运转的安全可靠性。3离合器机械传动牵引机在发动机输出轴和变速箱输入轴之间设置离合器，目的是用来要求能在任何不同转速下进行接合和分离输出轴和变速箱输入轴的动力。机械传动牵引机一般采用摩擦式离合器，它的作用是：(1)临时切断载荷，以便于挂档。如载荷不被移去(即变速箱齿轮啮合面上有作用力)，变档齿轮很难拨动，即使拨动，挂档时也容易发生冲击，甚至损坏齿轮。(2)便于发动机起动。牵引机作业过程因故停机时，牵引卷筒上的载荷，一般是传递到制动器上，防止卷筒反转。

47、起动时必须通过离合器切断发动机和外载荷的联系，使发动机处于卸载的状态，即空载起动。待发动机到额定转速后，再通过离合器和制动器的相互配合操作，使发动机逐步带上负载，平稳起动，进行牵引作业。(3)起缓冲和过载保护作用。机械传动牵引机在发动机输出轴和变速箱输入轴之间设置的离合器，要求能在任何不同转速下进行接合和分离，以满足牵引机的有载起动和停机工况，离合器的工作过程一般可分为接合、工作和分离三个阶段。在这三个阶段中，主、从动轴的转速变化如图3-16所示。 (2)摩擦离合器的种类。牵引机上主要采用片式摩擦离合器，这种离合器又分单片式、双片式和多片式三种。单片式离合器，主要应用于中小型牵引机上。这种离合

48、器工作可靠、结构简单、尺寸紧凑、分离彻底、散热情况也比较好，从动部分的转动惯量小。双片式离合器，主要用于功率较大、安装位置又受空问位置限制的场合。这种离合器作用原理和构造基本和上述单片式相同，只是在主动部分增加了一个中间压盘，在被接合工作分离空转动部分增加了一个从动盘摩擦片。因为采用了两个从动盘，摩擦面积增加了一倍，故使传递功率的能力几乎亦增加一倍。它与单片式相比，具有接合平稳、径向尺寸小的优点，但通风散热性较差，传动效率也较低。单片式、双片式直接暴露在空气中工作，故又称干式离合器。多片式离合器，一般浸泡在油液中工作，又称湿式离合器。它的优点是不仅离合器的摩擦盘尺寸较小，而且能传递的功率很大，

49、同时接合平稳、散热性好。但主要缺点是结构比较复杂，一般只用于液力传动牵引机的液力传动箱，作为动力换档离合器。(3)摩擦力矩的校核。选用摩擦离合器时摩擦力矩(单位：Nm)必须满足下式要求，即 (313)式中 - 发动机最大扭矩，Nm；储备系数，取；摩擦力矩，Nm。的计算式为式中 q。-许用单位压应力(单位：MPa)，对于粉末冶金材料，取q。=46MPa，对于铜丝石棉，取q。=125MPa；S-摩擦片单位摩擦面积(单位：)，其中，D为摩擦片外径(单位：m)，d为摩擦片内径(单位：m)；-平均摩擦半径，Z摩擦面数：对单片取Z=2，双片取Z=4。摩擦系数储备系数的选择，应考虑到两个问题；一是必须保证摩

50、擦片长期安全可靠工作，即使在磨损后仍能安全传递发动机的扭矩，同时要使摩擦副的滑磨不会过大。因而要求值大一些。二是为防止传动系统超载，并在发动机紧急停机时使传动系统不受冲击，又要求值取得小一些。总之，在选用牵引机的摩擦离合器时除对上述两方面进行综合考虑外，同时还应考虑到压紧弹簧能否调整等因素。4取力器取力器是从机动车辆的变速箱(或越野车辆的分动箱)上取出功率的装置，亦是一个齿轮传动箱。图317所示为最简单的取力器，它是由从动齿轮1、中间齿轮5、输出轴4、中间轴7和壳体6等组成。使用时把取力器通过壳体用螺栓固定在机动车辆的变速箱箱体8上，动力由变速箱内主动齿轮9经中间齿轮、从动齿轮后，由输出轴输出

51、，作为牵引机主动齿轮9的动力。取力器的输出轴是通过联轴器把动力传到牵引机上。操作手柄3通过拨叉2使取力器投入或退出运转，即当车辆行驶时，用它切断变速箱和取力器之间的联系。取力器的设计，必须根据选用车辆的变速箱或分动箱取力齿轮的参数、传递扭矩的能力、转速大小、取力窗口的位置(上述这些在必要时还要进行核算及实际测量)，以及牵引机对驱动动力的要求等条件全面考虑。由于取力器运转时壳体根部和取力窗口连接处受力很大，故在设计时对变速箱取力窗口箱壁厚度，固定螺栓等都必须进行校核。取力器内中间齿轮、从动齿轮以及它们的支撑轴承的润滑问题，亦必须认真考虑。图317取力器结构图1从动齿轮；2拨叉；3操作手柄：4输出

52、轴；5巾问齿轮；6-一壳体；7中间轴；8变速箱(或分动箱)壳体；9主动齿轮；lo主动轴5牵引机的减速器减速器的主要作用是降低转速，增大扭矩。因为牵引机原动机的转速一般为15002800rmin，牵引卷筒的转速则为3070rmin，最高也不超过100rmin，总的传动比很大，所以中间必须经过多级减速，才能满足牵引速度和牵引力的要求。虽然不同的传动方式(如液压传动、液力传动、电气传动等)具有一定的减速作用，但在动力传递到牵引卷筒之前，仍必须增设各种减速器，以满足牵引卷筒转速的要求。常用的这类减速器有行星减速器、蜗轮减速器、圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和链传动减速装置。为满足牵引机结构和性能的要求

53、，这类减速器往往有特殊性，必须专门设计。1)蜗轮减速器。蜗轮减速器在液力传动牵引机及其他一些中小型牵引机上应用，除用它减速外，还起到改变动力传递方向的作用，使传递轴问交角改变成90。牵引机牵引力的方向一般同拖车架或机架的纵梁(拖车架上和拖运方向平行的梁)平行，牵引卷筒的轴则和纵梁垂直，以便于牵引机整体布置和现场锚定就位。为使拖车架或机架的宽度控制在拖运允许范围内，原动机输出轴多数情况下均采用轴线和拖车架(或机架)的纵梁平行布置方式(某些液压传动牵引机除外)，亦即它和牵引卷筒轴之间必须成90。交角。采用蜗轮减速器能满足这一要求。图318所示为蜗轮蜗杆外形图。蜗杆和螺纹一样有右旋和左旋之分，分别称

54、为右旋蜗杆和左旋蜗杆。蜗杆上只有一条螺旋线的称为单头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗轮转过一齿，若蜗杆上有两条螺旋线，就称为双头蜗杆，即蜗杆转一周，蜗轮转过两个齿，依此类推。传动比i 的计算公式为式中，、分别为蜗杆和蜗轮的转速；为蜗轮的齿数，为蜗杆的头数。牵引机用蜗轮减速器的特点(1)必须能正反向转动，不允许自锁，要求有较高的传动效率。由于增加蜗杆头数可以提高传动效率，故一般都采用多头蜗杆(34头)。这种蜗杆的螺旋升角一般大于15。，因为螺旋升角太小，传动效率降低，不但影响整机效率，而且容易引起自锁，这是不允许的。(2)传动比小。一般采用的传动比在720之间。为了提高传动效率，传动比不宜太大。由于传动系

55、统其他部分都能起到不同程度的减速作用，故蜗轮减速器的传动比可以小一些。(3)每天连续工作时间一般在3h以内，载荷比较平稳，尖峰负荷小。由于牵引机用蜗轮减速器传动效率较高，摩擦损失和由此而引起的发热量相对较小，一般在箱体上增加一些散热片就能满足散热要求，因而该减速器体积小，重量也轻。(4)在某些牵引机上，蜗轮减速器采用“浮动”结构安装在机架上，使本体能绕蜗轮轴摆动一定角度，便于借助传动过程中的反作用力测定牵引力。蜗杆输入轴应采用铰支联接。2)圆柱齿轮减速器。图319所示为圆柱齿轮外形图，它是利用两齿轮的轮齿相互啮合传递动力和运动的机械传动装置。按齿轮轴线的相对位置分平行轴圆柱齿轮传动、相交轴圆锥

56、齿轮传动和交错轴螺旋齿轮传动。它具有结构紧凑、效率高、寿命长等特点。牵引机不论采用哪种传动方式，都必须采用圆柱齿轮减速器。其中有的作主减速器用；有的除起到一定减速作用外，是为满足牵引机某部分的结构需要而采用的(如：为满足牵引机采用双摩擦牵引卷筒的结构，有时末级必须设置对称驱动的单级圆柱齿轮减速器)。牵引机常用典型圆柱齿轮减速器有单输入、双输出轴二级齿轮减速器，双输入、双输出轴三级齿轮减速器，开式传动减速器等。减速器的结构形式，要根据传输功率的大小，各级传动比的分配和使用时的一些特殊要求综合考虑。在设计圆柱齿轮减速器时，应使各级齿轮副的承载能力(一般指齿面接触强度)基本相等，各级齿轮的支承轴亦要

57、有足够的强度和刚度，以防止齿轮由于轴的变形而不能正常啮合或啮合不良。轴两端的支承轴承固定可靠，轴承的型号和尺寸应根据载荷的大小、转速高低进行合理选择。减速器的壳体亦应有足够的强度和刚度，材料一般用灰铸铁，也可用钢板焊接而成。润滑油、密封结构也必须认真考虑，一般采用闭式传动，油池润滑(但对上述用于驱动双摩擦式牵引卷筒的单级齿轮减速器，大多采用开式传动，干膜润滑脂润滑)。减速器的滚动轴承采用飞溅润滑。图320为单输入、双输出轴二级齿轮减速器示意图。1、7大齿轮；2、8低速轴；3.小齿轮；4.高速轴；5.中间齿轮6.中间轴；9.双摩擦卷筒；10.中间轴的小齿轮牵引机主动力轴和减速器的高速轴4相连，高速轴的小齿轮3和中间轴6的中间齿轮5实现第一级减速。中间轴的小齿轮10对称驱动两低速轴2、8的两大齿轮1、7(齿数相等)为第二级减速。双摩擦卷筒9的两个卷筒通过键联接分别固定在这两低速轴上。高速轴和中间轴采用上下垂直布置，两低速轴对称布置在它们的两侧，结构紧凑；但高速轴、中间轴和它们两端轴承的润滑条件，相对于在同一