摘要：主要論述了擺線針輪減速器的特性及在水文測(cè)驗(yàn)纜道中應(yīng)用的具體實(shí)例、應(yīng)用特點(diǎn)、使用效果。  


1   引言
        纜道測(cè)流是根據(jù)我國(guó)國(guó)情的一種測(cè)流方式，特別適用于測(cè)流斷面容易變化的天然河床的斷面面積和平均流速的測(cè)量，是目前其它測(cè)流方法不可取代的。水文纜道測(cè)驗(yàn)本身，是一個(gè)復(fù)雜空間系的動(dòng)態(tài)變化過程，如纜道彈跳$機(jī)械運(yùn)動(dòng)慣性，流速的變化等因素都影響流量測(cè)驗(yàn)的精度，而且是一個(gè)隨機(jī)變量，把這些主要變量建立成數(shù)學(xué)模型，編制相應(yīng)的程序，輸入微機(jī)，由微機(jī)自動(dòng)運(yùn)算調(diào)整，而得到正確的結(jié)果，這樣就會(huì)大大提高水文測(cè)驗(yàn)的精度，又能及時(shí)地提供成果資料。
        經(jīng)過近 50 年的發(fā)展，水文測(cè)流已形成以纜道測(cè)流為主，特別是纜道測(cè)流技術(shù)，近幾年發(fā)展迅速，基本可形成標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)的條件，如纜道架設(shè)已從多樣化發(fā)展到基本采用開口游輪省力方式；水文絞車已從手搖、皮帶聯(lián)連到滑差調(diào)速電動(dòng)驅(qū)動(dòng)、直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)到與交流變頻調(diào)速配套使用的普通交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)絞車；纜道信號(hào)從直流有線、交流有線、交流無線和無線電信號(hào)發(fā)展到纜道綜合信號(hào)的地回路傳輸方式；流速測(cè)算已從電鈴$音響記數(shù)和自記計(jì)數(shù)、計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)和流速直接測(cè)算到直接整算流量成果報(bào)表；起點(diǎn)距和入水深測(cè)量已從繩結(jié)測(cè)量、繩長(zhǎng)計(jì)數(shù)測(cè)量到具有垂弧度自動(dòng)修正的實(shí)距測(cè)量；行車控制也由手動(dòng)、電動(dòng)、滑差調(diào)速到直流可控硅調(diào)速發(fā)展到今天的交流變頻調(diào)速；總的纜道測(cè)流系統(tǒng)也由手動(dòng)到半自動(dòng)發(fā)展到全自動(dòng)控制測(cè)流系統(tǒng)。
        然而無論水文測(cè)驗(yàn)纜道發(fā)展到什么程度，它的運(yùn)行機(jī)構(gòu)，也就是水文絞車是的，就水文纜道本身而言,它是測(cè)站進(jìn)行測(cè)流、取沙、測(cè)深的一項(xiàng)重要技術(shù)裝備，它由五大部分組成:一是河道外部硬件,即鋼支架或山錨、承載索、地錨、拉線；二是導(dǎo)向循回系統(tǒng)，包括行車架、牽引索、滑輪導(dǎo)向組件、鉛魚等；三是動(dòng)力系統(tǒng)即水文絞車，它包含循回、升降及制動(dòng)設(shè)備；四是自動(dòng)控制，防雷系統(tǒng)；五是信號(hào)計(jì)數(shù)裝置；六是計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，這幾項(xiàng)缺一不可，相互制約又密切聯(lián)系，其中水文絞車可以說是纜道的心臟所在，沒有運(yùn)行機(jī)構(gòu)，后續(xù)工作無從談起，由此可見水文絞車在水文纜道測(cè)驗(yàn)中占有舉足輕重的地位。
       就水文絞車本身而言，它又可以分為手搖絞車，機(jī)動(dòng)絞車，電動(dòng)絞車，目前使用最多的是電動(dòng)絞車，同時(shí)保留手動(dòng)部分，電動(dòng)絞車從結(jié)構(gòu)組成來講，分五部分：①電動(dòng)機(jī)②減速器部分③分線裝置④制動(dòng)部分⑤計(jì)數(shù)裝置，構(gòu)成水文絞車五要素，這里減速器種類的選擇，適用型號(hào)及規(guī)格直接影響水文絞車質(zhì)量的好壞，與纜道測(cè)驗(yàn)精度息息相關(guān)，如何有效地運(yùn)用它的性能，從具體工作的實(shí)際出發(fā)，既滿足工作要求，又能保證機(jī)械能量有效發(fā)揮，同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理，制造及裝配的難易，成本的高低，工作壽命的長(zhǎng)短等，這是不容易的。為此我們根據(jù)多年纜道測(cè)驗(yàn)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)水文絞車進(jìn)行多次技術(shù)設(shè)計(jì)與改進(jìn)，通過測(cè)站具體實(shí)踐，一致認(rèn)為水文絞車采用擺線針輪減速器這種結(jié)構(gòu)非常適合水文纜道測(cè)驗(yàn)工作，它運(yùn)行平穩(wěn)，性能穩(wěn)定，又能頻繁起動(dòng)且正反轉(zhuǎn)，正好滿足水文測(cè)驗(yàn)的需要。

2   擺線針輪減速器的工作原理
        圖 1 為臥式擺線針輪減速器%動(dòng)力輸入軸 17 與偏心套（即轉(zhuǎn)臂）14 相連，為了使機(jī)構(gòu)達(dá)到動(dòng)力平衡，在兩段相為差 180-的偏心套上安裝兩個(gè)行星擺線齒輪 4%在傳動(dòng)時(shí)，行星擺線齒輪 4 既隨轉(zhuǎn)臂 14 一起繞輸入軸中心作公轉(zhuǎn)，又繞自己軸線作自轉(zhuǎn)的復(fù)合運(yùn)動(dòng)%由于它受到固定的中心輪針齒（56）的反作用，于是就繞自身軸線向相反方向作減速回轉(zhuǎn)，并且通過銷軸式輸出機(jī)構(gòu)（78）將行星擺線齒輪 4 的減速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)等速地傳給輸出軸 9 輸出。
                  
   
 3  擺線針輪減速器的特性
   3.1結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、輸入軸和輸出軸在同一軸線上，采用電動(dòng)機(jī)與減速器直聯(lián)，安裝更加省事方便。
    3.2 故障少、壽命長(zhǎng)，因針齒銷可以加套筒，使擺線輪的接觸成為滾動(dòng)摩擦，延長(zhǎng)了擺線輪這一重要零件的壽命；同時(shí)主要轉(zhuǎn)動(dòng)嚙合件使用軸承鋼制造，耐磨性好，擺線輪和針輪間幾乎有半數(shù)齒同時(shí)接觸，而且擺線齒和針齒都可以磨削，故運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小。
    3.3傳動(dòng)效率高，由于該機(jī)嚙合部位采用了滾動(dòng)嚙合，故效率可達(dá) 90%以上。
    3.4對(duì)過載和沖擊有較強(qiáng)的承受能力，適合于起動(dòng)頻繁和正反向運(yùn)轉(zhuǎn)。
    3.5 應(yīng)用廣泛，適合各種傳動(dòng)機(jī)械中的減速機(jī)構(gòu)。特別是起重、運(yùn)輸、礦山、冶金、化工等領(lǐng)域。
    3.6 擺線針輪減速器的缺點(diǎn)：制造精度要求比較高，否則達(dá)不到多齒接觸%此外擺線齒的磨削需要專用的機(jī)床。
     
4    如何選擇擺線針輪減速器
        擺線針輪減速器已屬國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，用途非常廣泛，目前市場(chǎng)上銷售的此類產(chǎn)品型號(hào)規(guī)格繁多，現(xiàn)結(jié)合黃委會(huì)上游水文水資源局水文工作的實(shí)際情況，簡(jiǎn)要敘述選擇的方法。
 4.1 首先選擇電動(dòng)機(jī)功率
        驅(qū)動(dòng)水文絞車需電動(dòng)機(jī)，功率選擇要適當(dāng)。功率過大，不僅耗電 、附屬設(shè)備也要相應(yīng)增大；功率過小，又不能滿足生產(chǎn)要求。一般可按下列公式計(jì)算：
                      
                     
         根據(jù)上述計(jì)算參數(shù)，便可對(duì)擺線針輪減速器的型號(hào)進(jìn)行選擇。
       
5   擺線針輪減速器在水文纜道中的應(yīng)用
       鑒于上述擺線針輪減速器的工作特性，黃委會(huì)上游水文水資源局在水文絞車中選用了 XWD-3-5-43 型號(hào)減速器，該機(jī)為 X 系列臥式結(jié)構(gòu)、減速器與電機(jī)直聯(lián)型、傳動(dòng)比為 43功率 3kW，具有對(duì)過載和沖擊有較強(qiáng)的承受能力，并適用于啟動(dòng)頻繁和正反方向運(yùn)轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。而水文纜道就是通過水文絞車牽引，由交流變頻器調(diào)速控制系統(tǒng)完成前進(jìn)、后退、下降、提升等方向無級(jí)調(diào)速控制，實(shí)施水文測(cè)驗(yàn)工作。
          圖 2 絞車是黃委會(huì)上游水文水資源局 1998 年改進(jìn)使用擺線針輪減速器傳動(dòng)系統(tǒng)圖，在所屬 6 個(gè)水文站自動(dòng)或半自動(dòng)纜道測(cè)驗(yàn)中陸續(xù)投入使用，運(yùn)行效果達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)范要求。
                      

  6   水文測(cè)流的發(fā)展方向
         隨著現(xiàn)代水文的信息化$數(shù)字化的高速發(fā)展，水文測(cè)驗(yàn)中的流量測(cè)量也應(yīng)與水位$雨量的自動(dòng)化測(cè)量一樣，實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的自動(dòng)化，才能適應(yīng)全國(guó)水文測(cè)量的現(xiàn)代化建設(shè)，才能滿足國(guó)家防汛指揮系統(tǒng)的現(xiàn)代化發(fā)展的要求。
       流量測(cè)量的自動(dòng)化發(fā)展應(yīng)從纜道測(cè)流自動(dòng)化、測(cè)船測(cè)流自動(dòng)化、水力法測(cè)流自動(dòng)化和超聲波測(cè)流自動(dòng)化等方面發(fā)展。
       由*研制成功的全自動(dòng)纜道測(cè)流系統(tǒng)的建成，推動(dòng)了纜道測(cè)流的進(jìn)一步發(fā)展，使纜道測(cè)流成為水文流量測(cè)量的重要手段之一，測(cè)流精度可達(dá)到2%~5%，無須其它借用條件和輔助備，所謂全自動(dòng)纜道測(cè)流，是指由人工現(xiàn)場(chǎng)或遠(yuǎn)程一次性啟動(dòng)纜道測(cè)流裝置后，可自動(dòng)測(cè)量水位和全斷面的垂線水深和預(yù)置測(cè)點(diǎn)的流速，并自動(dòng)計(jì)算出斷面面積和流量，由于此方法所限，每次測(cè)流仍需幾十分鐘或幾小時(shí)，故目前無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，但可用此方法與水位自動(dòng)測(cè)量組合使用，利用纜道流量法建立短期水位流量關(guān)系線，再通過對(duì)水位的自動(dòng)測(cè)量實(shí)現(xiàn)較高精度的流量自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。