李繼征，邢東華，劉 杰，單 軍

（山東送變電工程公司，濟(jì)南 250118）

特高壓鐵塔狹小空間螺栓緊固方法

李繼征，邢東華，劉 杰，單 軍

（山東送變電工程公司，濟(jì)南 250118）

在特高壓線路鐵塔組立過程中，存在狹小空間內(nèi)緊固螺栓螺母的情況。一般電動扭矩扳手緊固螺栓時需占用螺栓上方較大空間，無法快速完成這種螺栓的緊固施工。為此，研制一種電動扭矩扳手工作頭，通過采用錐齒輪直角咬合方式改變扳手的工作方向，使其能夠廣泛應(yīng)用于狹小空間，有效解決組塔過程中狹小空間螺栓緊固問題。

狹小空間；電動扭矩扳手；緊固

0 引言

特高壓線路鐵塔組立相對普通鐵塔使用大螺栓數(shù)量較多，緊固值要求較高。以往采用人工持梅花扳手緊固，但緊固效率低，緊固值不符合要求，特別是大螺栓高扭矩值人工緊固無法達(dá)到要求［1-2］。此后研制出大螺栓專用電動扭矩扳手，如圖1所示，解決了大扭矩螺栓的緊固問題［3］，但該設(shè)備專用于大扭矩螺栓，體積重量較大，且和市場上普通設(shè)備一樣采用傳統(tǒng)立式緊固結(jié)構(gòu)設(shè)計。如何在橫擔(dān)、曲臂等狹小空間、復(fù)雜工況下，實現(xiàn)對普通螺栓的精準(zhǔn)緊固，除了減小結(jié)構(gòu)尺寸，還需徹底改變電動扳手傳統(tǒng)立式結(jié)構(gòu)設(shè)計，以解決在安裝施工現(xiàn)場狹小空間螺栓緊固的問題。

圖1 大螺栓專用電動扭矩扳手操作

圖2 螺栓上方空間狹小實例

在特高壓鐵塔緊固螺栓過程中遇到的螺栓空間狹小問題為側(cè)面空間狹小和上方空間狹小，其中以后者居多，主要為立式電動扭矩扳手所需螺栓上方空間較大，如圖2所示。最佳解決方案是重新設(shè)計一種工作頭，將立式電動扭矩扳手轉(zhuǎn)變?yōu)樗绞?。若不改變電動扭矩扳手就需從工作頭入手，將扳手輸出的旋轉(zhuǎn)方向轉(zhuǎn)變90°，即設(shè)計一種變向中空工作頭。

1 變向中空工作頭介紹

變向中空工作頭是通過機(jī)械傳動原理，將外界輸入的沿水平方向轉(zhuǎn)動的扭矩通過小齒輪轉(zhuǎn)變成沿豎直方向大齒輪轉(zhuǎn)動的扭矩，并由此變向工作頭輸出［4］，如圖3所示。變向中空工作頭主要適用于螺栓的上方空間受到機(jī)體限制的情況下對螺栓的緊固。

圖3 工作頭輸出轉(zhuǎn)向原理

變向工作頭主動軸與從動套筒上齒部的相互嚙合，將扳手輸出軸輸出的沿水平軸轉(zhuǎn)動的扭力轉(zhuǎn)換成沿垂直軸旋轉(zhuǎn)的扭力進(jìn)行輸出，使電動扳手在螺栓受到空間限制的工況下發(fā)揮其作用，節(jié)省人力物力。變向工作頭作為一個獨立組件，主動軸從動套筒可隨意更換拆卸，根據(jù)需要修正已有電動扳手的工作扭矩范圍，調(diào)整第一齒部與第二齒部的齒數(shù)之比，以達(dá)到改變拆鎖螺栓的速度及拆鎖螺栓扳手最大輸出扭矩值的目的，或者根據(jù)螺栓的規(guī)格和形狀更換從動套筒，使現(xiàn)有電動扳手功能更加豐富靈活，以機(jī)械轉(zhuǎn)動方式改變扭矩的傳遞軸線方向，以達(dá)到在狹小空間內(nèi)使用各類電動、氣動扳手實現(xiàn)緊固螺栓的目的。

2 解決方案

針對裝備在狹小空間內(nèi)安裝及設(shè)備安裝施工現(xiàn)場螺栓緊固空間不足這兩種情況，提出以下解決方案。如圖4所示，變向工作頭由一個中空的機(jī)殼組成，可在狹小空間起反力臂裝置作用。電動扳手在機(jī)殼內(nèi)設(shè)有電機(jī)及輸出軸，電機(jī)帶動輸出軸旋轉(zhuǎn)。變向工作頭開口套設(shè)于螺栓的頭部，氣動及電動扳手電源帶動其內(nèi)部的電動機(jī)旋轉(zhuǎn)，電動機(jī)帶動一輸出軸旋轉(zhuǎn)，輸出軸的旋轉(zhuǎn)方向是以水平方向為軸，借助變向工作頭的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計，將以水平方向為軸的轉(zhuǎn)動扭力轉(zhuǎn)化成以垂直方向為軸的轉(zhuǎn)動扭力。因此在啟動電動扳手的電源后，使變向工作頭的套筒在水平方向旋轉(zhuǎn)工作，可將螺栓拆卸下來。如圖5所示，工作頭整體呈圓筒連接直角板狀結(jié)構(gòu)，尺寸為110 mm×71 mm，內(nèi)部使用曲線齒錐齒輪直角咬合方式。外殼采用42CrMo超高強(qiáng)度鋼，有較高的疲勞極限和抗多次沖擊能力。齒輪采用20CrMnTi滲碳鋼，具有較高的低溫沖擊韌性。其中大齒輪截面直徑68 mm，小齒輪截面直徑38 mm，傳動比小于1，傳動平穩(wěn)、噪聲小。由于電動定扭矩扳手是無級設(shè)定扭矩值，且扭矩值誤差控制在6%以內(nèi)，扭矩精度完全達(dá)到規(guī)范要求［2，5］。

圖4 電動扳手安裝變向工作頭

圖5 變向工作頭平面結(jié)構(gòu)

3 使用效果分析

變向中空工作頭通過在錫盟—山東特高壓現(xiàn)場的實施與應(yīng)用，能較好適應(yīng)現(xiàn)場使用環(huán)境，達(dá)到了預(yù)期目的，得到操作人員的肯定，此變向中空工作頭有較高的應(yīng)用價值。其與傳統(tǒng)電動扳手工作頭使用情況比較見表1。

表1 變向工作頭與傳統(tǒng)工作頭比較

由表1可知變向中空工作頭有以下特點：安裝后僅比原工作頭安裝后增加25 mm，對扳手尺寸的影響較小，通用性強(qiáng)；保證了在螺栓上方空間狹小情況下工作扭矩值的精度；在螺栓上方空間狹小情況下緊固效率較高。

4 結(jié)語

變向中空工作頭提供了一種在不改變原有電動扳手結(jié)構(gòu)的前提下狹小空間內(nèi)高效緊固螺栓的解決方案。經(jīng)錫盟—山東特高壓現(xiàn)場多次試用驗證，達(dá)到了使用要求，取得了預(yù)期的使用效果，具有性能可靠、扭矩輸出精度高、便于操作、使用安全的特點，有一定的使用推廣空間。

［1］DL／T 5289—2013 1 000 kV架空輸電線路鐵塔組立施工工藝導(dǎo)則［S］.

［2］DL／T 5300—2013 1 000 kV架空輸電線路工程施工質(zhì)量檢驗及評定規(guī)程［S］.

［3］劉博，王力爭，苗峰顯，等.特高壓鋼管塔高強(qiáng)度大扭矩螺栓緊固扳手的研制［J］.電力建設(shè)，2013，34（1）：79-83.

［4］成大先.機(jī)械設(shè)計手冊［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1994.

［5］Q／GDW 1153—2012 1 000 kV架空送電線路施工及驗收規(guī)范［S］.

Method of Fastening the Bolts of UHV Tower in Narrow Space

LI Jizheng，XING Donghua，LIU Jie，SHAN Jun
（Shandong Electric Power T&T Engineering Company，Jinan 250118，China）

The situation of fastening bolt and nut in narrow space is often appeared in the process of tower erection in UHV transmission line.The general electric torque wrench can not complete the fastening task quickly for it needs to occupy a larger space when it works.A working head that can change the working direction of the wrench by bevel gears mashing ways at right angles is developed.The proposed working head can be used in narrow space，and the problem of fastening bolts in narrow space is effectively solved during the erection of towers.

narrow space；electric torque wrench；fastening

TM754

B

1007－9904（2017）01－0080－03

2016-07-10

李繼征（1978），男，高級工程師，從事輸變電工程技術(shù)管理；

邢東華（1980），女，從事輸變電工程技術(shù)管理；

劉 杰（1963），男，工程師，從事輸電線路工程技術(shù)管理；

單 軍（1978），男，高級工程師、高級技師，從事輸電線路工程技術(shù)管理。