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


1   引言
        纜道測流是根據(jù)我國國情獨創(chuàng)的一種測流方式，特別適用于測流斷面容易變化的天然河床的斷面面積和平均流速的測量，是目前其它測流方法不可取代的。水文纜道測驗本身，是一個復(fù)雜空間系的動態(tài)變化過程，如纜道彈跳$機械運動慣性，流速的變化等因素都影響流量測驗的精度，而且是一個隨機變量，把這些主要變量建立成數(shù)學(xué)模型，編制相應(yīng)的程序，輸入微機，由微機自動運算調(diào)整，而得到正確的結(jié)果，這樣就會大大提高水文測驗的精度，又能及時地提供成果資料。
        經(jīng)過近 50 年的發(fā)展，水文測流已形成以纜道測流為主，特別是纜道測流技術(shù)，近幾年發(fā)展迅速，基本可形成標準化建設(shè)的條件，如纜道架設(shè)已從多樣化發(fā)展到基本采用開口游輪省力方式；水文絞車已從手搖、皮帶聯(lián)連到滑差調(diào)速電動驅(qū)動、直流伺服電機驅(qū)動到與交流變頻調(diào)速配套使用的普通交流異步電機驅(qū)動絞車；纜道信號從直流有線、交流有線、交流無線和無線電信號發(fā)展到纜道綜合信號的地回路傳輸方式；流速測算已從電鈴$音響記數(shù)和自記計數(shù)、計時計數(shù)和流速直接測算到直接整算流量成果報表；起點距和入水深測量已從繩結(jié)測量、繩長計數(shù)測量到具有垂弧度自動修正的實距測量；行車控制也由手動、電動、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；總的纜道測流系統(tǒng)也由手動到半自動發(fā)展到全自動控制測流系統(tǒng)。
        然而無論水文測驗纜道發(fā)展到什么程度，它的運行機構(gòu)，也就是水文絞車是必不可少的，就水文纜道本身而言,它是測站進行測流、取沙、測深的一項重要技術(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；三是動力系統(tǒng)即水文絞車，它包含循回、升降及制動設(shè)備；四是自動控制，防雷系統(tǒng)；五是信號計數(shù)裝置；六是計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，這幾項缺一不可，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，沒有運行機構(gòu)，后續(xù)工作無從談起，由此可見水文絞車在水文纜道測驗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，機動絞車，電動絞車，目前使用最多的是電動絞車，同時保留手動部分，電動絞車從結(jié)構(gòu)組成來講，分五部分：①電動機②減速器部分③分線裝置④制動部分⑤計數(shù)裝置，構(gòu)成水文絞車五要素，這里減速器種類的選擇，適用型號及規(guī)格直接影響水文絞車質(zhì)量的好壞，與纜道測驗精度息息相關(guān)，如何有效地運用它的性能，從具體工作的實際出發(fā)，既滿足工作要求，又能保證機械能量有效發(fā)揮，同時考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理，制造及裝配的難易，成本的高低，工作壽命的長短等，這是不容易的。為此我們根據(jù)多年纜道測驗的實踐經(jīng)驗，對水文絞車進行多次技術(shù)設(shè)計與改進，通過測站具體實踐，一致認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驗工作，它運行平穩(wěn)，性能穩(wěn)定，又能頻繁起動且正反轉(zhuǎn)，正好滿足水文測驗的需要。

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%動力輸入軸 17 與偏心套（即轉(zhuǎn)臂）14 相連，為了使機構(gòu)達到動力平衡，在兩段相為差 180-的偏心套上安裝兩個行星擺線齒輪 4%在傳動時，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)合運動%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構(gòu)（78）將行星擺線齒輪 4 的減速回轉(zhuǎn)運動等速地傳給輸出軸 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，采用電動機與減速器直聯(lián)，安裝更加省事方便。
    3.2 故障少、壽命長，因針齒銷可以加套筒，使擺線輪的接觸成為滾動摩擦，延長了擺線輪這一重要零件的壽命；同時主要轉(zhuǎn)動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)齒同時接觸，而且擺線齒和針齒都可以磨削，故運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小。
    3.3傳動效率高，由于該機嚙合部位采用了滾動嚙合，故效率可達 90%以上。
    3.4對過載和沖擊有較強的承受能力，適合于起動頻繁和正反向運轉(zhuǎn)。
    3.5 應(yīng)用廣泛，適合各種傳動機械中的減速機構(gòu)。特別是起重、運輸、礦山、冶金、化工等領(lǐng)域。
    3.6 擺線針輪減速器的缺點：制造精度要求比較高，否則達不到多齒接觸%此外擺線齒的磨削需要專用的機床。
     
4    如何選擇擺線針輪減速器
        擺線針輪減速器已屬國家標準產(chǎn)品，用途非常廣泛，目前市場上銷售的此類產(chǎn)品型號規(guī)格繁多，現(xiàn)結(jié)合黃委會上游水文水資源局水文工作的實際情況，簡要敘述選擇的方法。
 4.1 首先選擇電動機功率
        驅(qū)動水文絞車需電動機，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算：
                      
                     
         根據(jù)上述計算參數(shù)，便可對擺線針輪減速器的型號進行選擇。
       
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，黃委會上游水文水資源局在水文絞車中選用了 XWD-3-5-43 型號減速器，該機為 X 系列臥式結(jié)構(gòu)、減速器與電機直聯(lián)型、傳動比為 43功率 3kW，具有對過載和沖擊有較強的承受能力，并適用于啟動頻繁和正反方向運轉(zhuǎn)的場合。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、后退、下降、提升等方向無級調(diào)速控制，實施水文測驗工作。
          圖 2 絞車是黃委會上游水文水資源局 1998 年改進使用擺線針輪減速器傳動系統(tǒng)圖，在所屬 6 個水文站自動或半自動纜道測驗中陸續(xù)投入使用，運行效果達到設(shè)計規(guī)范要求。
                      

  6   水文測流的發(fā)展方向
         隨著現(xiàn)代水文的信息化$數(shù)字化的高速發(fā)展，水文測驗中的流量測量也應(yīng)與水位$雨量的自動化測量一樣，實現(xiàn)流量測量的自動化，才能適應(yīng)全國水文測量的現(xiàn)代化建設(shè)，才能滿足國家防汛指揮系統(tǒng)的現(xiàn)代化發(fā)展的要求。
       流量測量的自動化發(fā)展應(yīng)從纜道測流自動化、測船測流自動化、水力法測流自動化和超聲波測流自動化等方面發(fā)展。
       由高新技術(shù)研制成功的全自動纜道測流系統(tǒng)的建成，推動了纜道測流的進一步發(fā)展，使纜道測流成為水文流量測量的重要手段之一，測流精度可達到2%~5%，無須其它借用條件和輔助備，所謂全自動纜道測流，是指由人工現(xiàn)場或遠程一次性啟動纜道測流裝置后，可自動測量水位和全斷面的垂線水深和預(yù)置測點的流速，并自動計算出斷面面積和流量，由于此方法所限，每次測流仍需幾十分鐘或幾小時，故目前無法實現(xiàn)實時自動監(jiān)測，但可用此方法與水位自動測量組合使用，利用纜道流量法建立短期水位流量關(guān)系線，再通過對水位的自動測量實現(xiàn)較高精度的流量自動實時監(jiān)測。