【摘要】：隨著能源危機(jī)和全球變暖問(wèn)題的加劇,“節(jié)能、減材、環(huán)保”已經(jīng)成為當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì),因此對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)意義尤為重大。機(jī)械的輕量化設(shè)計(jì)可以從新材料的選取、加工工藝的改善和機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化三個(gè)方面考慮,但是由于資金的限制和加工技術(shù)制約,機(jī)械結(jié)構(gòu)的優(yōu)化成為輕量化設(shè)計(jì)的重要途徑。本論文內(nèi)容來(lái)源于石家莊鐵道大學(xué)工程訓(xùn)練中心與河北宇牛電氣有限公司聯(lián)合進(jìn)行的絕緣子清掃裝置研發(fā)項(xiàng)目,由于此裝置超重,無(wú)法在接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)上安裝使用,為此通過(guò)以下研究,對(duì)絕緣子清掃裝置進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)。(1)設(shè)計(jì)絕緣子清掃裝置的總體方案,并對(duì)目前的輕量化方法進(jìn)行研究。(2)利用ADAMS軟件對(duì)清掃裝置各個(gè)工況進(jìn)行分析,獲取機(jī)械臂末端運(yùn)動(dòng)軌跡,證明該方案可以實(shí)現(xiàn)清掃絕緣子串的動(dòng)作;同時(shí)獲取關(guān)鍵部件各個(gè)工況下的時(shí)間載荷歷程,為輕量化設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。(3)利用ANSYS Workbench軟件結(jié)合獲取的時(shí)間載荷歷程對(duì)清掃裝置中的上回轉(zhuǎn)支承座和移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行有限元分析,動(dòng)態(tài)特性分析結(jié)果表明清掃裝置上回轉(zhuǎn)支承座和移動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性良好,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理;靜態(tài)特性分析獲得的上回轉(zhuǎn)支承座和移動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)力分布云圖和變形云圖,表明上回轉(zhuǎn)支承座和移動(dòng)機(jī)構(gòu)具有輕量化設(shè)計(jì)空間。(4)利用ANSYS Workbench中的Design Explorer模塊與獲取的關(guān)鍵部件各個(gè)工況的時(shí)間載荷歷程以及應(yīng)力分布云圖對(duì)上回轉(zhuǎn)支承座和移動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),最終實(shí)現(xiàn)上回轉(zhuǎn)支承座減重40.675 kg,較優(yōu)化前減輕50.8%;移動(dòng)機(jī)構(gòu)減重23.726 kg,較優(yōu)化前減輕16%,輕量化效果明顯。(5)對(duì)優(yōu)化后的上回轉(zhuǎn)支承座和移動(dòng)機(jī)構(gòu)利用ANSYS Workbench進(jìn)行靜、動(dòng)態(tài)特性驗(yàn)證,結(jié)果表明輕量化設(shè)計(jì)后的上回轉(zhuǎn)支承座和移動(dòng)機(jī)構(gòu)滿足結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)分析要求,因此輕量化結(jié)果可行。通過(guò)對(duì)上回轉(zhuǎn)支承座和移動(dòng)機(jī)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì),使得絕緣子清掃裝置減重64.401.kg,減重效果顯著,對(duì)后續(xù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計(jì)具指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TM216
【圖文】：

裝置設(shè)計(jì)方案化進(jìn)程的加快，在化工企業(yè)較多的地區(qū)，空氣化絕緣子極易堆積污垢，造成污閃事故[電事故�；謴�(fù)絕緣子原有的絕緣水平是防需要定期對(duì)絕緣子進(jìn)行清掃，由于技術(shù)限成，特別是進(jìn)入冬季后及春季陰雨天氣到清掃工作，因此迫切需要自動(dòng)化清掃絕緣裝置應(yīng)用環(huán)境觸網(wǎng)中立柱如圖 2-1 所示，立柱一般包含要用于清掃位于立柱內(nèi)側(cè)的橫拉絕緣子串地面距離約為 6 500～7 500 mm，傾斜絕緣m[28]，絕緣子的位置隨著線路的不同稍有

圖 2-2 接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)表 2-1 接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)技術(shù)參數(shù)名稱(chēng) 技術(shù)參數(shù)平臺(tái)尺寸（長(zhǎng)×寬×高）/mm 4 700×1 600×1 100網(wǎng)作業(yè)車(chē)平臺(tái)地板面距軌面高度/mm 3 900軌距/mm 1 435使用環(huán)境溫度/℃ -25~45使用海拔高度/m 2 500最小通過(guò)曲線半徑/m 100平臺(tái)前端載重/kg 300平臺(tái)回轉(zhuǎn)中心最大載重/kg 500 絕緣子清掃裝置設(shè)計(jì)要求緣子清掃裝置是用來(lái)清掃電氣化鐵路接觸網(wǎng)絕緣子的專(zhuān)用設(shè)備，養(yǎng)護(hù)必要的特種設(shè)備。通過(guò)調(diào)查研究并結(jié)合河北石家莊某鐵路段觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)平臺(tái)參數(shù)，總結(jié)出絕緣子清掃裝置應(yīng)該滿足的性能指標(biāo)1）輪廓尺寸：小于 4 700×1 600×1 100 mm2）整體質(zhì)量：小于 500 kg

絕緣子清掃裝置如圖2-3 所示；整體參數(shù)見(jiàn)表 2-2。圖 2-3 絕緣子清掃裝置簡(jiǎn)圖表 2-2 絕緣子清掃裝置參數(shù)名稱(chēng) 技術(shù)參數(shù)工作狀態(tài)（長(zhǎng)×寬×高）/mm 4 200×2 020×3 300接觸網(wǎng)作業(yè)車(chē)平臺(tái)地板面距軌面高度/mm 3 900軌距/mm 1 435移動(dòng)機(jī)構(gòu)可行走距離/mm 60回轉(zhuǎn)角度/° -90~+90整機(jī)質(zhì)量/kg 7202.1.3.1 底盤(pán)底盤(pán)為清掃刷頭提供穩(wěn)定的清掃平臺(tái)，主要由移動(dòng)機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、動(dòng)力裝置及液壓系統(tǒng)組成。移動(dòng)機(jī)構(gòu)的作用為：當(dāng)作業(yè)車(chē)停車(chē)位置不能滿足清掃要求時(shí)，對(duì)位置進(jìn)行微調(diào)整；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)有兩個(gè)作用：一是滿足清掃裝置折疊與展開(kāi)兩個(gè)狀態(tài)的需要，二是滿足刷頭與絕緣子軸線平行的需要。2.1.3.2 機(jī)架機(jī)架主要是為水平清掃臂、傾斜清掃臂、清掃刷頭、液壓泵站、操作系統(tǒng)等部分組成提供安裝位置，機(jī)架在液壓的驅(qū)動(dòng)下可以實(shí)現(xiàn)折疊和展開(kāi)。操作系統(tǒng)清掃刷頭水平清掃臂傾斜清掃臂機(jī)架液壓泵站控制箱底盤(pán)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2753127