一种模拟绝缘子踩踏的试验装置技术领域
本发明涉及一种模拟绝缘子踩踏的试验装置，属于绝缘子检测技术领域。
背景技术
踩踏试验是将复合绝缘子应用于特高压线路耐张串的前期研究，以确保检修人员
沿耐张绝缘子串进出导线时不会损伤绝缘子。
现有的踩踏试验总体上是一种模拟实际运行条件并实施耐张复合绝缘子的踩踏
试验，在试验完成后还会对经过踩踏试验后的复合绝缘子进行必要的机械、电气试验，
以验证经过踩踏试验的复合绝缘子是否出现影响安全运行的缺陷。踩踏试验的基本原
则是模拟踩踏必须与实际运行条件相符，在符合实际的前提下适当增加严酷程度。
现有的踩踏试验通常包括由人工踩踏及重物踩踏等两种试验方式。人工踩踏通常
由一名成年人穿胶底鞋直接沿承受张力的水平绝缘子往复行走预定次数；重物踩踏通
常将预定重量的沙袋放置在承受张力的水平绝缘子上，并沿水平绝缘子往复拖动预定
次数。
但是在踩踏试验过程中往往因为试验人员行走或拖动重物时的力度不同导致复
合绝缘子各个部位的受力不均匀。
发明内容
本发明为解决现有的绝缘子踩踏试验技术存在的在试验过程中复合绝缘子各个
部位的受力不均匀的问题，进而提出了一种模拟绝缘子踩踏的试验装置，具体包括如
下的技术方案：
一种模拟绝缘子踩踏的试验装置，包括：传动机构、绕线机构、牵引机构和行走
机构；所述传动机构的力矩输出端与所述绕线机构的力矩输入端连接，所述绕线机构
通过所述牵引机构与所述行走机构连接，所述绕线机构用于根据所述传动机构输出的
力矩控制所述行走机构行走预定距离。
本发明的有益效果是：绕线机构通过传动机构输出的力矩控制行走机构在复合绝
缘子上行走预定距离，能够较真实的模拟绝缘子踩踏试验，并且试验过程中复合绝缘
子的受力较均匀，因此获得的试验结果更准确，适合作为复合绝缘子踩踏试验的标准
方法。
附图说明
图1以示例的方式示出了模拟绝缘子踩踏的试验装置的结构图。
图2以示例的方式示出了两个绕线单元连接牵引机构的结构图。
图3以示例的方式示出了传动单元与绕线单元连接的结构图。
图4以示例的方式示出了增加控制机构的模拟绝缘子踩踏的试验装置的结构图。
具体实施方式
本发明的实施例提出了一种模拟绝缘子踩踏的试验装置，结合图1和图2所示，
包括：传动机构1、绕线机构2、牵引机构3和行走机构4；传动机构1的力矩输出
端与绕线机构2的力矩输入端连接，绕线机构2通过牵引机构3与行走机构4连接，
绕线机构2用于根据传动机构1输出的力矩控制行走机构4行走预定距离。
其中，传动机构1可以包括两个传动单元，绕线机构2可以包两个绕线单元，每
个传动单元连接一个绕线单元，牵引机构3包括两个牵引连接端，每个牵引连接端连
接一个绕线单元。
可选的，传动单元包括电机、离合器和传动轴，电机的力矩输出端通过离合器与
传动轴连接，传动轴与绕线单元连接。其中的电机可采用伺服电机，便于通过第三方
的控制器件对试验过程中的参数进行控制；离合器可采用磁粉离合器，用于根据试验
过程中的参数调整输出到绕线机构2的力矩值。
可选的，结合图3所示，绕线单元包括：绕线主动轴21、绕线齿轮22、导向齿
轮23、绕线丝杠24、滚珠丝杠25和绕线辊26；绕线主动轴21与绕线丝杠24连接，
绕线齿轮22套接在绕线主动轴21上，导向齿轮23套接在滚珠丝杠25上，绕线齿轮
22与导向齿轮23啮合连接，绕线辊26套接在绕线丝杠24上，滚珠丝杠25的滚珠
27与绕线辊26连接。
其中的绕线主动轴21连接传动机构1的传动轴，并根据传动轴输出的力矩转动，
从而带动绕线丝杠24转动。绕线丝杠24转动的同时会通过绕线齿轮22与导向齿轮
23之间的啮合关系带动滚珠丝杠25转动，并且绕线丝杠24的转动会带动绕线辊26
转动，从而拉动牵引机构3控制行走机构4往预定方向行走。而滚珠丝杠25在转动
过程中通过滚珠27带动绕线辊26在绕线丝杠24上横向移动，能够使对牵引机构3
的绕线和排线同时动作。
可选的，结合图2所示，牵引机构3包括两根牵引绳31，每根牵引绳31的一端
与一个绕线单元的绕线辊26连接。该牵引绳31可采用钢丝绳，两根牵引绳31可分
别连接行走机构4的两端，在绕线辊26的带动下匀速带动行走机构4在复合绝缘子
上行走。
可选的，在绕线辊26上设置有用于缠绕牵引绳31的线槽。该线槽可使绕线辊
26在沿绕线丝杠24上横向移动的过程中，均匀的将牵引绳31缠绕在绕线辊26上。
可选的，行走机构4包括：滚轴、槽轮和两个滚动轴承，槽轮套接在滚轴上，每
个滚动轴承分别套接在滚轴的一端上且每个滚动轴承均与一根牵引绳31连接。当行
走机构4在牵引绳31的带动下行走时，槽轮绕滚轴转动，可模拟出人或重物在复合
绝缘子上行走的效果。
可选的，结合图1所示，行走机构4还包括用于调整行走机构4的重量的可调配
重41，该可调配重41可以调整实际作用在复合绝缘子上的力。
可选的，结合图2所示，牵引机构3还包括两个导轮组件32，每个导轮组件32
均用于调整牵引绳31的行走方向。每个导轮组件32可以包括两个导轮，两个导轮分
别固定设置在基座上，第一个导轮可将牵引绳31的行走方向由水平方向调整为垂直
方向，第二个导轮可将牵引绳31的行走方向由垂直方向调整为水平方向，由此可提
升牵引绳31在绕线辊26上的缠绕位置。
可选的，结合图4所示，本实施例提供的模拟绝缘子踩踏的试验装置还包括控制
机构5，该控制机构5用于根据用户输入的控制命令或传动机构1反馈的位置参数控
制传动机构1启动或停止。该控制机构5可采用触摸屏及PLC控制器。用户可通过
触摸屏输入控制命令，以确定行走机构4在复合绝缘子上的行走次数、行走速度等参
数；该控制机构5也可根据传动机构1的两个传动单元反馈的行走机构4的位置参数
控制两个传动单元的启动或停止。
其中，该控制机构5根据试样的长度和强度可在触摸屏上设置行走长度、行走速
度及行走次数，设置好的数据可通过PLC控制器以控制命令的方式输送至传动机构1
的两个传动单元，并由传动机构1带动绕线机构2动作从而使牵引机构3行走的同时
带动行走机构4工作。传动机构1的每个传感单元都可设置有相应的位置传感器以接
收运行位置信号，并将该运行位置信号传输至PLC控制器，通过行走机构4的位置
长度来控制传动机构1的两个传动单元的主动运行和被动运行，以实现行走机构4
的往复动作，从而达到实验目的。
在本实施例中，绕线机构通过传动机构输出的力矩控制行走机构在复合绝缘子上
行走预定距离，能够较真实的模拟绝缘子踩踏试验，并且试验过程中复合绝缘子的受
力较均匀，因此获得的试验结果更准确，适合作为复合绝缘子踩踏试验的标准方法。
下面通过具体的实施例对所述的模拟绝缘子踩踏的试验装置进行详细说明：
实施例一
本实施例采用如下的试验参数及试验方案：
(1)踩踏时复合绝缘子应承受张力，按复合绝缘子张力设计安全系数为3，即
运行中最大承受张力不大于额定机械破坏负荷的1/3(即33％)，一般运行条件下(如：
平均温工况)承受张力不大于额定机械破坏负荷的1/4(即25％)，模拟踩踏试验中4
种复合绝缘子承受的张力均取额定机械破坏负荷的30％。
(2)踩踏物重量按检修作业单个人员重量加随身携带的作业工具重量，取80kg。
实际特高压线路耐张串为4串复合绝缘子并联，即80kg重量作用在4根绝缘子上，
其中下侧2根复合绝缘子承受重量略大。本实施例简化处理，将80kg重量完全作用
在1根复合绝缘子上，即试验条件比实际运行条件相对严酷。
(3)模拟踩踏次数：行走机构沿复合绝缘子行走或拖动100次。本实施例考虑
了复合绝缘子全运行寿命期间可能出现多次踩踏，如：1年一次走线检修，每次检修
踩踏复合绝缘子2次(1人一来一回)，30年踩踏绝缘子60次，因此适当增加至100
次。
基于上述的试验参数及试验方案，本实施例提出的模拟绝缘子踩踏的试验装置结
合图1至图3所示，包括：传动机构1、绕线机构2、牵引机构3、行走机构4和控制
机构5；传动机构1的力矩输出端与绕线机构2的力矩输入端连接，绕线机构2通过
牵引机构3与行走机构4连接，绕线机构2用于根据传动机构1输出的力矩控制行走
机构4行走预定距离，控制机构5用于根据用户输入的控制命令或传动机构1反馈的
位置参数控制传动机构1启动或停止；传动机构1包括两个传动单元，绕线机构2
包两个绕线单元，每个传动单元连接一个绕线单元，牵引机构3包括两个牵引连接端，
每个牵引连接端连接一个绕线单元；传动单元包括电机、离合器和传动轴，电机的力
矩输出端通过离合器与传动轴连接，传动轴与绕线单元连接；绕线单元包括：绕线主
动轴21、绕线齿轮22、导向齿轮23、绕线丝杠24、滚珠丝杠25和绕线辊26；绕线
主动轴21与绕线丝杠24连接，绕线齿轮22套接在绕线主动轴21上，导向齿轮23
套接在滚珠丝杠25上，绕线齿轮22与导向齿轮23啮合连接，绕线辊26套接在绕线
丝杠24上，滚珠丝杠25的滚珠27与绕线辊26连接；牵引机构3包括两根牵引绳
31，每根牵引绳31的一端与一个绕线单元的绕线辊26连接；行走机构4包括：滚轴、
槽轮、两个滚动轴承和用于调整行走机构4的重量的可调配重41，槽轮套接在滚轴
上，每个滚动轴承分别套接在滚轴的一端上且每个滚动轴承均与一根牵引绳31连接。
其中，传动单元的传动轴与绕线主动轴21连接，绕线主动轴21上安装有绕线齿
轮22，通过与绕线齿轮22啮合的导向齿轮23可将力矩传递到滚珠丝杠25上，这样
在传动单元输出的力矩可使绕线丝杠24和滚珠丝杠25同时转动，从而实现绕线和排
线同时动作。行走机构4的四个接线端分别与两个绕线辊26上的四个接线端连接，
通过第一侧的绕线单元运行，缠绕牵引绳31，可使行走机构4行走至第一侧，当行
走机构4行走至第一侧终点时会自动停止，随后第二侧的绕线单元运行，同样使行走
机构4行走至第二侧的终点，则完成一次模拟踩踏过程。最后可通过控制机构5设置
本次模拟踩踏试验所需要的相关参数以及记录试验过程。
对比试验
(1)人工直接踩踏
1000kV交流特高压复合绝缘子由一名成人在承受张力的水平绝缘子上小步行走
100次(往复50次)。
(2)本实施例提出的模拟绝缘子踩踏的试验装置对复合绝缘子自动踩踏
在复合绝缘子上拖拽配重80kg的可调配重(例如沙袋)100次(往复50次)。
经过试验验证，本实施例提出的模拟绝缘子踩踏的试验装置可以替代人工直接踩
踏，并且更作为复合绝缘子踩踏试验的标准方法。
同理，500kV和220kV复合绝缘子也可直接采用本实施例提出的模拟绝缘子踩踏
的试验装置自动拉动100次(往复50次)，以达到模拟踩踏试验的效果。
通过上述人工直接踩踏和模拟绝缘子踩踏的试验装置的对比表明，本实施例提出
的模拟绝缘子踩踏的试验装置不仅可以替代人工直接踩踏，而且比人工直接踩踏更严
格，更适作为复合绝缘子踩踏试验的标准方法。并且，由于特高压绝缘子试品数量的
限制，在进行验证试验前，本次对比试验中的所有复合绝缘子试品均经过了100次人
工直接踩踏和100次模拟绝缘子踩踏的试验装置的模拟踩踏。
本具体实施方式是对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，其中的实施例仅
仅是本发明的一部分实施例，而并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领
域技术人员在没有经过创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施方式都属于本发
明的保护范围。