一种便携伸缩式倒树绑扎器的研究及应用

一种便携伸缩式倒树绑扎器的研究及应用

石照亮、肖旭

中国南方电网有限责任公司超高压输电公司贵阳局 贵州贵阳 550000

摘要：输电线路树障会导致线路跳闸等故障,是线路运行的重大隐患之一。本文以此为基础研制一种便携伸缩式倒树绑扎器，可快速完成树木尖端控制绳索倒向捆绑，达到根据树木高度和宽度进行调节，且操作时长较短。

关键词：倒树绑扎器；树障砍伐；输电线路；便携伸缩

根据中华人民共和国《电力设施保护条例》第十五条第四款，“任何单位或个人在架空电力线路保护区内，不得种植可能危及电力设施安全的植物“。因此供电单位会定期对线路周边的树木进行砍伐修剪，确保辖区居民的用电安全及人身安全，因此如何更好的开展树患解决工作是必须重点探讨的难点问题。

1研发背景

每年直升机巡视激光扫描出大量的紧急及重大树障隐患，线路班组每年都需要砍伐大量的树障，通道树木砍伐成为输电线路运行维护的一项重点工作。据统计仅2019年，黎平分局通过几个月的时间消除了紧急及重大树木隐患约500余处、一般树障约200处。为确保树障清理倒向，均需运维人员爬树至树木尖端捆绑倒向控制绳索，据统计2019全年黎平分局线路一班登树捆绑绳索约1200余棵。此过程中作业风险较高、效率低下，且树障砍伐工作危险性丝毫不亚于高空作业。

为了解决以上存在的问题，现需要研制一种便携伸缩式倒树绑扎器，该工具小巧轻便，方便携带，只需单人在地面进行操作便可快速完成树木尖端控制绳索倒向捆绑，同时可根据树木高度和宽度进行调节，操作过程大约只需要1-2分钟便可完成。

与此同时，本研究入选2020年06月08日“超高压贵生技〔2020〕31号”文下达的贵阳局2020年第2批职工技术创新项目。

2主要结构构成

此绑扎器为一个U型可两端打开机构，根据功能分为四个部分：

第一部分打开机构。初始时，当需要进行竖杆绑扎时，树杆从一端进入U型机构后，此时该结构可以进行锁止，防止此段在重力作用下掉落；

第二部分绕越机构。树杆从另一端进行出去时，向上转动，此端绑有捆扎绳，然后操作杆向下拉动，将绕越树杆后拖至工作人员。

第三部分操作杆。为了最大程度减少作业人员的工作强度，携带方便，此操作杆采用伸缩式结构，可缩至1米左右，材料采用高强度碳纤维。

第四部分为旋转机构。此结构可根据树杆结构方向随时调整打开机构的角度，以适应现场不同环境下均可进行绑扎操作。

3功能实现

3.1打开机构操作

当需要进行捆树绑扎操作时，将U型框体中的绕越杆偏右侧放置于树杆之下，稍用力顶向树杆，此时碰珠压缩打开，树杆便可进入U型框体内部，具体结构情况如下图1所示。

图1打开机构结构示意图

3.2绕越机构操作

进行绕越操作时，用力拉动操作绳此绕越杆回弹，碰珠压缩，右侧进入旋转轴处。如果旋转轴未完全进入到位，可以用树杆在右侧稍许顶向绕越杆，保证转轴进入碰珠内部，放置绕越杆在下拉过程中脱落。

拉动操作杆，树杆从绕越杆右侧向上顶出，绕越杆打开，操作绳从树杆上跨越，通过操作杆拉动，实现对树杆的捆扎。

4研发过程

操作杆采用可伸缩结构，完全收回后的尺寸在1m左右，整体材料采用碳纤维结构，重量控制在0.8kg，便于现场工作人员携带操作。

转向器可根据现场树杆的角度，地形情况，调节操作杆与U型框体的角度，便于进行捆绑操作。

研发工作从2020年07月开始准备，期间组织项目小组成员多次讨论，确定了技术实施方案。2020年8月采取三家报价比对确定了合作厂家，厂家负责绑扎器的生产，最终研制一种便携伸缩式倒树绑扎器一套。

5技术路线
第一，操作杆，采用碳纤维材料及可伸缩结构，便于现场携带使用；

第二，U型框体，为了最大能适合进行200mm左右的树杆的捆绳操作，减小整体尺寸，减轻结构重量，本结构采用MC尼龙，既保证结构刚性有保证结构强度；

第三，框体两端与绕越杆连接处设计可以分别进行上、下开合的铰链结构；

第四，绕越杆，绕越杆采用MC尼龙材料，减轻结构重量。同时在绕越杆的两端设有销轴及轴套；

第五，转向器，能够实现操作杆及U型框体的不同角度调整；

第六，锁止结构，为了能实现绕越杆既能实现打开又能实现锁止功能，设计具有一种在一定压力下打开的锁止结构。

6研发创新点

第一，通过U型框体及绕越杆采用MC尼龙材料，实现了树杆绑扎的工功能，打开结构处具有锁止功能。

第二，操作杆采用碳纤维材料及可伸缩结构，操作方便，整体结构轻巧，便于携带。

第三，转向器可实现操作杆与框体的方向调节，不受于地形限制，实现树杆不同角度环境情况下使用。

5推广应用

一种便携伸缩式倒树绑扎器的应用，在输电线路通道树木砍伐时，能实现对树木的快速捆绑，操作过程大约只需要1-2分钟便可完成，与以往捆树半小时相比，极大的提高了砍树效率，目前行业尚无该类型的快速手动操作，该装置轻巧、便于携带、操作简单、实用性广，适合在全行业推广。

6总结

本研究中所提出的创新装置为一种便携伸缩式倒树绑扎器，工具轻便，方便携带，只需单人在地面进行操作便可快速完成树木尖端控制绳索倒向捆绑，同时可根据树木高度和宽度进行调节，避免工作人员爬树进行捆扎工作工作，极大的提高作业安全性。操作过程大约只需要1-2分钟便可完成，与以往捆树半小时相比，极大的提高了砍树效率，值得推广应用。

参考文献：

[1] 姜鹏,吴功平,杨松,等. 220kV带电线路树枝修剪机器人结构设计及实现[J]. 机械设计与制造,2021,366(8):152-156. DOI:10.3969/j.issn.1001-3997.2021.08.036.

[2] 赵乃平. 树枝碰线导致的线路跳闸事故[J]. 农村电工,2020(3):49-50. DOI:10.3969/j.issn.1006-8910.2020.03.049.

[3] 蒋敏丽,郑庆阳,郑知晓. 研制新型刀具 提高线路通道树枝修剪效率[J]. 农村电工,2009, (10):30.

[4] 内蒙古电力(集团)有限责任公司包头供电局. 一种配电线路树枝剪修工具:CN202120764955.X[P]. 2021-11-02.

[5] 徐志翔,吴功平,刘席洲. 架空高压输电线路走廊树枝修剪机器人研究[J]. 机械设计与制造,2015(9):204-207. DOI:10.3969/j.issn.1001-3997.2015.09.054.

[6] 国网山东省电力公司济南市历城区供电公司. 一种城市电力线路树枝清理装置:CN202011294587.3[P]. 2021-02-23.

[7] 国家电网公司,江苏省电力公司徐州供电公司,江苏省电力公司. 一种配电线路树枝修剪工具:CN201510886040.5[P]. 2016-04-13.

[8] 国网四川省电力公司成都供电公司,国网四川省电力公司成都市青白江供电分公司. 一种便携式线路树枝清理工具:CN201720740627.X[P]. 2018-01-16.