0 引言

隨著電網(wǎng)的高速發(fā)展，對(duì)電力施工單位施工效率要求越來越高，為了滿足多類電力施工單位的需求，研制一種高效率挖洞機(jī)愈加重要。經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高，城市供電與電力通訊的要求也越來越高，在電力系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)中線路有時(shí)需要架設(shè)架空線，因此涉及到電桿基礎(chǔ)的挖洞，目前電桿基礎(chǔ)的挖洞都是人工挖洞，勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低、施工成本大、跟不上時(shí)代步伐。

隨著農(nóng)網(wǎng)改造的大力推進(jìn)，線路改造數(shù)量大幅提升，且隨著時(shí)間推移，線路老化問題也越來越多，故挖洞需求量越來越大。根據(jù)調(diào)查，某地區(qū)2019年需新建線路1368條，需改建線路1948條，共計(jì)3316條。就嘉興區(qū)域而言，線路新建及改造數(shù)量較多，每個(gè)電桿基礎(chǔ)挖洞耗費(fèi)時(shí)間1.5h，挖洞壓力較大。現(xiàn)有電桿基礎(chǔ)的挖洞技術(shù)及施工方法無法滿足實(shí)際需求。

1 技術(shù)分析

1.1 目標(biāo)預(yù)估

由于螺旋采煤設(shè)備掘進(jìn)軟質(zhì)巖層2.5m需要花費(fèi)2個(gè)小時(shí)左右，考慮到一般含煤巖層的緊固系數(shù) 約為5左右，而挖洞機(jī)應(yīng)用的土壤的緊固系數(shù) 約為0.6-0.8左右，則可以預(yù)估挖洞用時(shí)如下：

由于挖洞機(jī)的挖土截面遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于綜掘機(jī)掘進(jìn)的截面，挖掘同樣深度所需的時(shí)間更少，所以經(jīng)估算挖洞時(shí)間完全可以小于20min。

1.2  方案提出

本文提出一種新的設(shè)備方案，縮短電桿基礎(chǔ)的挖洞時(shí)間。方案選用汽油、柴油或電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速機(jī)來作為挖洞機(jī)鉆頭的動(dòng)力，可以為鉆頭提供足夠大的功率與扭矩，提高挖洞的效率；將挖洞機(jī)的鉆頭設(shè)計(jì)為帶齒的鉆頭前端與螺旋式鉆桿的組合體，能夠有效地挖掘各類土壤并將打碎的土塊高效運(yùn)出桿洞；將挖洞機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)箱籠設(shè)計(jì)為可升降模式，可解決挖洞尺寸難以控制等問題；優(yōu)化底座接觸方式，采用可調(diào)節(jié)圓盤接地，減小支架的晃動(dòng)，增強(qiáng)設(shè)備穩(wěn)定性；將挖洞機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為三棱柱或四棱柱，提高設(shè)備的承重能力與穩(wěn)定性；設(shè)計(jì)一個(gè)利用車輪來運(yùn)輸設(shè)備的挖洞機(jī)，以適應(yīng)不平整及各種空間高度的小區(qū)開閉所環(huán)境，確保設(shè)備水平，并已代替常規(guī)土建基礎(chǔ)。

1.3  方案細(xì)化

小組確定方案后，對(duì)方案進(jìn)行分解細(xì)化，并繪制方案分解圖。

圖1 方案分解圖

2方案確定

2.1  方案對(duì)比

對(duì)比汽油、柴油或電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)接一個(gè)轉(zhuǎn)矩可調(diào)的負(fù)載，啟動(dòng)5分鐘后測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，測(cè)完后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，分別對(duì)3臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)量6次參數(shù)，結(jié)果如下表1所示：

表1 某一間隔調(diào)試各個(gè)項(xiàng)目時(shí)間統(tǒng)計(jì)

對(duì)挖洞機(jī)分別進(jìn)行電啟動(dòng)和手搖啟動(dòng)，分別統(tǒng)計(jì)兩種啟動(dòng)方式所需要的時(shí)間，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，對(duì)電啟動(dòng)的挖洞機(jī)以及手搖啟動(dòng)的挖洞機(jī)的啟動(dòng)裝置的使用壽命及維修次數(shù)進(jìn)行調(diào)查，如表2所示。

表2 兩種啟動(dòng)方式壽命統(tǒng)計(jì)

對(duì)比單葉可伸縮式鉆頭與雙葉可伸縮式鉆頭，將樣機(jī)分別裝上兩類鉆頭，并選取一片平坦且土質(zhì)條件相同的地點(diǎn)進(jìn)行試施工，比較兩類鉆頭的鉆土速度。每種鉆頭分別挖5個(gè)2.5m的洞，記錄挖洞時(shí)間如下圖2所示：

圖2 兩種鉆頭挖洞速度對(duì)比圖

對(duì)普通鋼材，45#鋼，不銹鋼三種材料的力學(xué)性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，選擇鉆頭材料。分析數(shù)據(jù)如表3所示：

表3 鉆頭材料對(duì)比情況

新設(shè)備方案采用可升降模式的發(fā)動(dòng)機(jī)箱籠設(shè)計(jì)，對(duì)比蓄電池驅(qū)動(dòng)電動(dòng)絞盤和手搖驅(qū)動(dòng)兩種升降方案，這兩種方案都經(jīng)減速機(jī)為鉆頭、發(fā)動(dòng)機(jī)及其框架的升降提供動(dòng)力，對(duì)比結(jié)果如下圖3所示。

圖3 兩種升降方案對(duì)比圖

由于新設(shè)備要求結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，挖洞過程中無明顯抖動(dòng)，對(duì)比三棱柱支撐結(jié)構(gòu)和長(zhǎng)方體支撐結(jié)構(gòu)。分別用三棱柱、長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)為支撐結(jié)構(gòu)的挖洞機(jī)進(jìn)行挖洞，并對(duì)所挖的洞的直徑大小進(jìn)行測(cè)量，并算出偏差值，從側(cè)面可以印證兩種結(jié)構(gòu)的挖洞機(jī)的穩(wěn)定性，其中鉆頭直徑為40cm，結(jié)果如下表4所示：

表4 兩種支撐方式對(duì)比情況

最后，為方便移動(dòng)新設(shè)備，對(duì)比車載移動(dòng)方式和帶輪移動(dòng)方式，車間師傅們嘗試對(duì)200kg支架進(jìn)行搬運(yùn)，得到兩種移動(dòng)方式搬運(yùn)各個(gè)過程所需的人數(shù)。

表5 兩種移動(dòng)方式對(duì)比情況

2.2  新設(shè)備方案

通過對(duì)相關(guān)參數(shù)及優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比分析最終確定細(xì)化后最終方案，如圖4所示。

圖4 最終設(shè)備解決方案

3 效果驗(yàn)證

完成新設(shè)備方案后，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，如圖5所示，應(yīng)用后對(duì)挖洞時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較，如表6所示。

圖5 方案現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

從表6中可以發(fā)現(xiàn)，新設(shè)備方案投入使用前后挖洞時(shí)間統(tǒng)計(jì)表可以看出，效果顯著，在挖一個(gè)洞的情況下，平均挖洞時(shí)間由投入使用前的80.6min減少為7.5min，前后挖洞時(shí)間差高達(dá)73.1min。

表6 新設(shè)備方案投入使用前后挖洞時(shí)間統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)論

機(jī)器代人是電力生產(chǎn)發(fā)展的必然趨勢(shì)，精益化發(fā)展成為潮流所在，為進(jìn)一步提升電力生產(chǎn)工作效率，實(shí)現(xiàn)高效率電線桿挖洞，本文探究了一種采用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力源、單旋葉伸縮鉆頭的全新解決方案，大幅提升了電線桿挖洞工作的工作效率與作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化水平。

針對(duì)傳統(tǒng)挖洞方法，進(jìn)行變革性改造，提出全自動(dòng)、快速轉(zhuǎn)移、高效挖洞的設(shè)備解決方案，并現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施，成效明顯。

參考文獻(xiàn):

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作者簡(jiǎn)介:申志成(1989.10一)，男，碩士，工程師，從事電力一線生產(chǎn)工作。

注：本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2020年10月期