談導(dǎo)線防震錘復(fù)位裝置方案設(shè)計
前言：想要寫出一篇引人入勝的文章？我們特意為您整理了談導(dǎo)線防震錘復(fù)位裝置方案設(shè)計范文，希望能給你帶來靈感和參考，敬請閱讀。
摘要:因為外部原因高壓線路防震錘會發(fā)生偏移，只有當(dāng)防震錘恢復(fù)到原來位置時才能發(fā)揮防震錘應(yīng)有的作用，所以其復(fù)位裝置尤其凸顯。主要講述了一種具有越障功能與移動功能和機(jī)械對中功能的防震錘復(fù)位裝置。
關(guān)鍵詞:防震錘;復(fù)位裝置;架空線路
1方案設(shè)計要求
想要完成復(fù)位裝置所要實現(xiàn)的功能首先就要解決復(fù)位裝置如何在高壓電線上安全穩(wěn)定的行走，以及在行走過程中如何控制其行動方式和行動軌跡。在行走中有時會遇見高壓電線的間隔棒和需跨越其他的防震錘，以及所要移動的防震錘的跨越，所以在行走過程中需要解決障礙阻擋的問題(改進(jìn)行走機(jī)構(gòu)，解決行走中的越障)。在越過障礙后已經(jīng)初步找準(zhǔn)防震錘的位置，但所要找準(zhǔn)的最重要的是防震錘安裝處的螺栓。如何能夠使擰緊機(jī)構(gòu)和螺栓的對中，在此問題中主要涉及機(jī)器的多方向、多角度的運動問題，以及視覺識別等問題。在對中之后需要解決“松－帶－緊”的過程，即先送開緊固螺栓使防震錘能夠被順利拖動，然后帶動防震錘移動到需要重新放置的位置，最后擰緊螺栓。在這個問題上就要設(shè)法實現(xiàn)螺栓松緊問題，以及帶動防震錘移動的方式。根據(jù)以上方案設(shè)計要求，本次的設(shè)計主要涉及到三大部分(行走越障部分、對中擰緊部分、加持帶動部分)。以及六個功能(行走功能、越障功能、對中功能、卸裝功能、加持功能、帶動功能)。因此，必須針對不同的部分與功能設(shè)計出可實行的方案。
2移動越障部分
根據(jù)對高壓線路環(huán)境的分析以及作業(yè)的要求，通過分析國內(nèi)外現(xiàn)有的巡線機(jī)器人機(jī)械方案的優(yōu)缺點，然后優(yōu)化設(shè)計組合，最終提出了一種適合高壓線路特點的單導(dǎo)線復(fù)位裝置結(jié)構(gòu)方案。行走部分選擇輪子懸掛在高壓電線的形式進(jìn)行移動，由電機(jī)鏈輪帶動。使用螺旋轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿?，通過導(dǎo)軌演變成伸縮桿機(jī)構(gòu)，利用伸縮桿使輪子升起和落下來控制輪子進(jìn)行越障。具體越障過程如圖1所示。過程①，發(fā)動機(jī)通過鏈輪帶動輪子進(jìn)行移動，當(dāng)移動到障礙物處(例如防震錘)，前輪通過伸縮桿升起，高度超過防震錘線夾高度;過程②，由中輪和后輪保持裝置穩(wěn)定繼續(xù)前行，直到前輪越過防震錘線夾;過程③，前輪下降，當(dāng)前輪懸掛在高壓線上后中輪上升，此時由前輪和后輪支撐裝置移動;過程④，裝置繼續(xù)前行，當(dāng)中輪越過防震錘線夾同過程③一般，中輪懸掛在高壓線上后后輪上升，由前輪和中輪支撐裝置移動;過程⑤，當(dāng)后輪行進(jìn)超過防震錘時后輪下降，此時整個越障過程完成。該機(jī)器人采用對稱結(jié)構(gòu)，由完全相同的三個吊臂組成支撐結(jié)構(gòu)，如圖2，每個吊臂包含了開合驅(qū)動裝置、壓緊裝置和行走單元，兩部分之間再由中間主梁加兩個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)連接起來。從圖2中看出，該機(jī)構(gòu)主要包括升起模塊、行走模塊、壓緊單元和驅(qū)動單元。由于本方案是采用兩個直流電機(jī)驅(qū)動，每兩單元間相互獨立。因此，四個功能單元可以同時驅(qū)動，也可以單獨驅(qū)動，從而可以最大化地提高越障效率。驅(qū)動模塊采用鏈輪傳動，傳動比精確，結(jié)構(gòu)緊湊，可以有效減小機(jī)器人的體積。實現(xiàn)力矩與動力的傳遞，控制整個行走單元的前后移動。因為輪子需要上下移動，所以鏈輪轉(zhuǎn)動包括大鏈輪、小鏈輪、張緊輪，用鏈輪驅(qū)動軸系轉(zhuǎn)動。為了保證鏈輪不影響越障，鏈輪分布在機(jī)器外側(cè)，大鏈輪與小鏈輪有角度的分布，在一邊放置張緊輪。行走模塊主要由行走輪組成，挎在高壓電線上，由輪系傳動帶動輪子滾動，其輪子下有凹槽，可以橫跨在高壓電線上。要實現(xiàn)機(jī)器人在高壓線上的行走動作，至少需要兩組輪子獨立驅(qū)動:升起模塊由利用輪旋傳動帶動輪子的升起，并保障越障的快速性和穩(wěn)定性，在軸系下的箱座按有螺母，兩側(cè)按有導(dǎo)軌引導(dǎo)輪子上升，以實現(xiàn)機(jī)器人在高壓線上的行走動作。需要至少兩組輪系獨立驅(qū)動，又因為越障時有一輪子需要升起，因此設(shè)計為三組輪系。其中中間一組可以不設(shè)置驅(qū)動模塊只進(jìn)行支撐即可，這樣實現(xiàn)機(jī)器人在線上的來回移動和越障;壓緊單元是在機(jī)器人在行走時時，通過壓緊單元與行走輪配合壓緊高壓電線，實現(xiàn)驅(qū)動其向前運動，實現(xiàn)跨越障礙物。其在越障時用螺旋轉(zhuǎn)動向下移動并且旋轉(zhuǎn)到背后防止和防震錘碰撞。在此處說明升起螺桿和壓緊螺桿為同一根軸設(shè)計，以減少提及以及點擊的使用。
3對中卸裝部分
底座的移動也選用螺桿進(jìn)行帶動，三個方向設(shè)置三個螺旋傳動，這樣就可以滿足三維空間里三個正方向的對中，底座之上是一個旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以控制扳手的角度，從而滿足螺栓角度問題，在旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)之上安裝筒狀扳手負(fù)責(zé)擰緊螺栓。如圖3所示，對中部分需要滿足三個方向的移動以及轉(zhuǎn)動，擰緊需要扳手或加持機(jī)構(gòu)進(jìn)行扭轉(zhuǎn)，此部分分為三個模塊，移動模塊、轉(zhuǎn)動模塊、擰緊模塊。移動模塊主要控制三個方向的移動，最下面通過螺桿傳動和軌道輔助控制X方向的移動，同理控制Y和Z方向的移動，螺桿兩端由支撐座固定，中間連螺母帶動原件移動;轉(zhuǎn)動模塊主要控制擰緊模塊的角度，用以滿足螺栓的角度要求，在旋轉(zhuǎn)軸上按有鍵來帶動擰緊模塊的轉(zhuǎn)動，鍵安裝為可滑動鍵，兩側(cè)按有彈簧，在對中的時候如果有偏移可以使知滿足此偏移;擰緊模塊主要負(fù)責(zé)擰緊和擰松螺栓，在此結(jié)構(gòu)的下側(cè)為一個小型的導(dǎo)桿下方案有彈簧，因為在旋轉(zhuǎn)螺栓時螺母不只有轉(zhuǎn)動還有移動。
4夾持帶動結(jié)構(gòu)設(shè)計
本設(shè)計采用四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾持，具體實施方式如圖4。夾持部分主要功能是夾住防震錘防止防震錘的顫動，此結(jié)構(gòu)分為連桿模塊和驅(qū)動模塊。連桿模塊為四桿機(jī)構(gòu)來實現(xiàn)加緊，其結(jié)構(gòu)形狀為一般的圓柱形連桿;驅(qū)動模塊是連桿機(jī)構(gòu)是靠最下方一個移動桿帶動的，所以在下方需要一個螺桿帶動移動。
根據(jù)以上方案內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計與組裝，在滿足設(shè)計要求的條件上繪制了機(jī)箱內(nèi)的3D效果圖，如圖5所示。6結(jié)語本文給出了一種防震錘復(fù)位裝置的設(shè)計思路與方案，并且在此方案根據(jù)防震錘復(fù)位的需求提出了如何越障、對中等問題的解決方法。總體上此方案的應(yīng)用可以解決防震錘由于固定螺栓松動，導(dǎo)致防震錘沿電線滑移的問題，增加了高壓線路的穩(wěn)定性。
參考文獻(xiàn):
［1］唐大為，陳殿生.一種架空線路防震錘復(fù)位器執(zhí)行機(jī)構(gòu):中國:105896374A［P］2016－08－24.
［2］張運楚，梁自澤.基于結(jié)構(gòu)約束的技工輸電線路巡線機(jī)器人障礙識別［J］.機(jī)器人，2007，29(1):1－6.
［3］何緣，吳功平，王偉.改進(jìn)的穿越越障巡檢機(jī)器人設(shè)計及越障動作規(guī)劃［J］.四川大學(xué)學(xué)報(工程科學(xué)版)，2015，47(6):157－164.
［4］楊德偉，馮祖仁，張翔.新型三臂巡線機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計及運動分析［J］.西安交通大學(xué)學(xué)報，2012，46(9):43－48.
［5］濮良貴，陳定國，吳立言.機(jī)械設(shè)計［M］.9版.北京，高等教育出版社，2013.
作者：王博通 張家田 周思迪 李磊 劉浩 單位： 西安石油大學(xué)電子工程學(xué)院