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用的具體實例、應用特點、使用效果。  


1   引言
        纜道測流是根據我國國情的一種測流方式，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，是一個復雜空間系的動態變化過程，如纜道彈跳$機械運動慣性，流速的變化等因素都影響流量測驗的精度，而且是一個隨機變量，把這些主要變量建立成數學模型，編制相應的程序，輸入微機，由微機自動運算調整，而得到正確的結果，這樣就會大大提高水文測驗的精度，又能及時地提供成果資料。
        經過近 50 年的發展，水文測流已形成以纜道測流為主，特別是纜道測流技術，近幾年發展迅速，基本可形成標準化建設的條件，如纜道架設已從多樣化發展到基本采用開口游輪省力方式；水文絞車已從手搖、皮帶聯連到滑差調速電動驅動、直流伺服電機驅動到與交流變頻調速配套使用的普通交流異步電機驅動絞車；纜道信號從直流有線、交流有線、交流無線和無線電信號發展到纜道綜合信號的地回路傳輸方式；流速測算已從電鈴$音響記數和自記計數、計時計數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測量、繩長計數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、滑差調速到直流可控硅調速發展到今天的交流變頻調速；總的纜道測流系統也由手動到半自動發展到全自動控制測流系統。
        然而無論水文測驗纜道發展到什么程度，它的運行機構，也就是水文絞車是的，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；二是導向循回系統，包括行車架、牽引索、滑輪導向組件、鉛魚等；三是動力系統即水文絞車，它包含循回、升降及制動設備；四是自動控制，防雷系統；五是信號計數裝置；六是計算機數據處理系統，這幾項缺一不可，相互制約又密切聯系，其中水文絞車可以說是纜道的心臟所在，沒有運行機構，后續工作無從談起，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，電動絞車從結構組成來講，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計數裝置，構成水文絞車五要素，這里減速器種類的選擇，適用型號及規格直接影響水文絞車質量的好壞，與纜道測驗精度息息相關，如何有效地運用它的性能，從具體工作的實際出發，既滿足工作要求，又能保證機械能量有效發揮，同時考慮結構設計的合理，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。為此我們根據多年纜道測驗的實踐經驗，對水文絞車進行多次技術設計與改進，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構非常適合水文纜道測驗工作，它運行平穩，性能穩定，又能頻繁起動且正反轉，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（即轉臂）14 相連，為了使機構達到動力平衡，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 既隨轉臂 14 一起繞輸入軸中心作公轉，又繞自己軸線作自轉的復合運動%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，并且通過銷軸式輸出機構（78）將行星擺線齒輪 4 的減速回轉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結構緊湊、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，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齒同時接觸，而且擺線齒和針齒都可以磨削，故運轉平穩，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。
    3.5 應用廣泛，適合各種傳動機械中的減速機構。特別是起重、運輸、礦山、冶金、化工等領域。
    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品，用途非常廣泛，目前市場上銷售的此類產品型號規格繁多，現結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
        驅動水文絞車需電動機，功率選擇要適當。功率過大，不僅耗電 、附屬設備也要相應增大；功率過小，又不能滿足生產要求。一般可按下列公式計算：
                      
                     
         根據上述計算參數，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 系列臥式結構、減速器與電機直聯型、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，由交流變頻器調速控制系統完成前進、后退、下降、提升等方向無級調速控制，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圖，在所屬 6 個水文站自動或半自動纜道測驗中陸續投入使用，運行效果達到設計規范要求。
                      

  6   水文測流的發展方向
         隨著現代水文的信息化$數字化的高速發展，水文測驗中的流量測量也應與水位$雨量的自動化測量一樣，實現流量測量的自動化，才能適應全國水文測量的現代化建設，才能滿足國家防汛指揮系統的現代化發展的要求。
       流量測量的自動化發展應從纜道測流自動化、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展。
       由*研制成功的全自動纜道測流系統的建成，推動了纜道測流的進一步發展，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，故目前無法實現實時自動監測，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系線，再通過對水位的自動測量實現較高精度的流量自動實時監測。