【正文】 ........12 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 12 齒輪機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) .............................................................................................. 12 軸的設(shè)計(jì) ..................................................................................................... 17 軸承校核 .................................................................................................. 20 除冰機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .............................................................................................. 23 除冰方式選擇 .............................................................................................. 23 ........................................................................................................ 25 除冰機(jī)構(gòu)電機(jī)選擇 ......................................................................................... 25 整機(jī)三維裝配圖 ................................................................................................ 26 第 4 章 功能及創(chuàng)新點(diǎn) ..............................................................................................29 總結(jié) ..............................................................................................................................30 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................31 致謝 ..............................................................................................................................33 精品文檔 值得下載 第 1 章 緒論 輸電線路因受結(jié)冰危害通常容易引起嚴(yán)重的斷線、桿塔倒塌、大面積停電、限電等事故。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) ,自上世紀(jì) 50年代以來(lái) ,我國(guó)輸電線路便不斷遭受覆冰危害。由于覆冰引起 110～ 500kV線路非計(jì)劃停運(yùn) 47次 ,占總事故的 41。 2021年 12月至 2021年 2月 ,我國(guó)華中電網(wǎng)出現(xiàn)大面積冰災(zāi)事故 ,僅湖南省就有 700多萬(wàn)人受災(zāi) ,直接經(jīng)濟(jì)損失超過(guò) 10億元。 江西電網(wǎng) 17條 500 kV、 57條 220 kV和 168條 110 kV線路停運(yùn) 。 部分地區(qū)的線路覆冰厚度達(dá)到 40～ 60mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了15～ 20 mm的設(shè)計(jì)值 ,如圖 11。截至 2月 12日 ,全國(guó)因?yàn)?zāi)停運(yùn)線路共 35968條 ,停運(yùn)變電站 1731座 , 110～ 500kV線路倒塔 8709座 ,全國(guó) 13個(gè)省份拉閘限電 ,共有 17個(gè)省級(jí)電網(wǎng)電力供應(yīng)緊張。 圖 11 輸電線覆冰情況 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展 ,超高壓大容量輸電線路越建越多 ,線路走廊穿越的地理環(huán)境更加 復(fù)雜 ,如經(jīng)過(guò)大面積的水庫(kù)、湖泊和崇山峻嶺 ,給線路維護(hù)帶來(lái)很多困難 . 而且在嚴(yán)冬及初春季節(jié) ,我國(guó)云貴高原、川陜一帶及兩湖地區(qū)常出現(xiàn)霧凇和雨凇現(xiàn)象 ,造成架空輸電線路覆冰 ,使線路舞動(dòng)、閃絡(luò)、燒傷 ,甚至斷線倒桿 ,精品文檔 值得下載 使電網(wǎng)結(jié)構(gòu)遭到破壞 ,安全運(yùn)行受到嚴(yán)重威脅 .在緊急情況下 ,尋道員用帶電操作桿或其它類似的絕緣棒只能為很少的一部分覆冰線路除冰 ,人工除冰有很高的危險(xiǎn)性 [1 ]。 圖 12 鐵塔被超過(guò)設(shè)計(jì)承受能力的覆冰載荷壓壞 圖 13 鐵塔被不均勻覆冰縱向不平衡張力拉壞 精品文檔 值得下載 圖 14 鐵塔被斷線沖擊荷載與縱向不平衡張力扭壞 圖 15 鐵塔因長(zhǎng)時(shí)間舞動(dòng)而發(fā)生倒塌 (1)過(guò)荷載。如圖 12所示。相鄰檔導(dǎo)線不均勻覆冰或不同期脫冰會(huì)產(chǎn)生張力差 ,使導(dǎo)線在線夾內(nèi)滑動(dòng)松脫 ,甚至?xí)驗(yàn)閮蓚?cè)水平張力差過(guò)大而拉垮桿塔 。如圖 13所示。絕緣子覆冰或被冰凌橋結(jié)后 ,絕緣強(qiáng)度下降 ,泄露距精品文檔 值得下載 離縮短 ,融冰時(shí) ,絕緣子的局部表面電阻增加 ,形成閃絡(luò)事故導(dǎo)致持續(xù)電弧燒傷絕緣子并使其絕緣強(qiáng)度降低。因?qū)Ь€不均勻覆冰 ,在風(fēng)的作用下產(chǎn)生舞動(dòng) ,造成金具損壞 ,導(dǎo)線斷股 ,相間短路 及桿塔傾斜或倒塌等嚴(yán)重事故。 、發(fā)展趨勢(shì) 目前國(guó)內(nèi)和國(guó)外的除冰技術(shù)可歸納有 3 0 余種，總體可分為： :主要包括過(guò)電流融冰法、短路電流融冰法和直流電流融冰法。 :滑輪刮鏟法是目前唯一可行的輸電線路除冰的機(jī)械方法 ,其過(guò)程是由地面工作人員拉動(dòng)可以在線路上行走的滑輪達(dá)到鏟除覆冰的目的。 :被動(dòng)法就是依靠 風(fēng)、地球引力、隨機(jī)散射和溫度變化等脫冰的被動(dòng)方法無(wú)需附加能量。被動(dòng)法有費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn) ,但不能阻止覆冰的形成 ,而且僅適用于特定的地區(qū)。而最近國(guó)內(nèi)外比較熱門的機(jī)械除冰法主要通過(guò)除冰機(jī)器人來(lái)完成，目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)的除冰機(jī)器人通常包括 3部分： 。 除冰機(jī)研究的內(nèi)容和意義 針對(duì)目前各類機(jī)械式除冰方法的不足之處，本文設(shè)想了一種全新的行走平臺(tái)，并在實(shí)踐中證明這種理論是可行的。并且在控制方面，具有很好的功能擴(kuò)展性。另外除冰機(jī)構(gòu)也是本次設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)，采用對(duì)滾式刀具進(jìn)行除冰，除冰效果好。 本課題研究的目的在于根據(jù)輸電線系統(tǒng)的除冰需要，研制一種簡(jiǎn)單，實(shí)用的輸電線除冰機(jī)。它是適用于各種地貌，不會(huì)因?yàn)榫肺臋n 值得下載 環(huán)境的改變而停止工作。刀具的對(duì)滾通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成。該設(shè)計(jì)采用壓輪推 進(jìn)方式 , 機(jī)體上的兩個(gè)固定壓輪騎掛在輸電線上保持機(jī)體的平衡 , 機(jī)體的重心位于輸電線下方 , 這樣機(jī)體不會(huì)在行進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)倒轉(zhuǎn)。該設(shè)計(jì)的電力驅(qū)動(dòng)分為兩個(gè)分支 : 一部分直接傳至除冰機(jī)構(gòu) , 供刀具除冰使用 。 該設(shè)計(jì)的目的是提供一種體積小，運(yùn)作靈活，運(yùn)行穩(wěn)定的輸電線除冰機(jī)，也提供一種適于在條件艱苦的環(huán)境下工作的電線除冰機(jī)器。工作原理如圖 2— 1所示，輸電線除冰機(jī)工作時(shí)由行走電機(jī)推動(dòng)機(jī)器行走，通過(guò)大齒輪帶動(dòng)軸 1轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)兩個(gè)減速齒輪組分別帶動(dòng)軸 2和軸 3轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)行走輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并帶動(dòng)鏈輪回轉(zhuǎn)，通過(guò)傳動(dòng)鏈帶動(dòng)行走輪 2轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)輸電線除冰機(jī)在電線上行走。 圖 21 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖 輪式輸電線除冰機(jī)由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng) 力。輪式輸電線除冰機(jī)的組成框圖，如圖 2— 2所示。但重量和所占空間過(guò)大，驅(qū)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大振動(dòng)，容易引起輸電線舞動(dòng)，不適用于在輸電上行走使用，另外對(duì)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生污染，不環(huán)保。在質(zhì)量和振動(dòng)方面有著不可替代精品文檔 值得下載 的優(yōu)勢(shì)。 圖 22 輪式輸電線除冰車組成框圖及運(yùn)動(dòng)傳遞路線 2．減速方式選擇 1）帶傳動(dòng) 抗拉強(qiáng)度較大，耐濕性好，廉價(jià)，可以傳送較大功率。 2）鏈傳動(dòng) 鏈傳動(dòng)的制造與安裝精度要求較低，鏈輪齒受力情況較好，承載能力較大；有一定的緩沖與減震性能；中心距可大而結(jié)構(gòu)輕便。但是同樣，所需空間較大，不適用于受空間限制要求中心距小以及急速反向傳動(dòng)的 場(chǎng)合。 4）蝸桿傳動(dòng) 蝸桿傳動(dòng)用于交錯(cuò)軸間傳遞運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力。 鏈傳動(dòng)和帶傳動(dòng)雖然適應(yīng)環(huán)境的能力比較強(qiáng)，但是所需傳動(dòng)空間比較大，不適用于在輪 式輸電線除冰車上使用。因此，綜合考慮各方面因素，減速方式選擇通過(guò)齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)完成。行走條件相對(duì)惡劣，該行走機(jī)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度和剛度；具有良好的行進(jìn)及轉(zhuǎn)向功能。 2）輪式 輪式行走機(jī)構(gòu)廣泛于汽車、火車、航空等各種交通工具，應(yīng)用范圍極廣，可在大多數(shù)路況行走，適應(yīng)能力較強(qiáng)。 3）液壓缸式 在 同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。但是工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。如果處理不當(dāng)，泄漏不僅污染場(chǎng)地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。因此輸電線除冰機(jī)的行走機(jī)構(gòu)采用輪式行走機(jī)構(gòu)。 1)加熱除冰 通過(guò)電阻加熱或噴火加熱，使覆冰融化，達(dá)到清除覆冰的目的。但是這個(gè)方法耗能過(guò)多，不節(jié)能。 3）振動(dòng)除冰 振動(dòng)式除冰法 , 通過(guò)馬達(dá)帶動(dòng)一具有一定重量的除冰錘上下往復(fù)的敲擊動(dòng)作 ,當(dāng)敲擊到覆冰上時(shí)，覆冰由于受到震動(dòng)，與輸電線脫離。此方法除冰效果明顯，效率較高，能耗少。 4）對(duì)滾銑削除冰 對(duì)滾銑削式除冰工作裝置安裝在輸電線除冰機(jī)前端 , 通過(guò)滾壓輪上的組合刀片 , 依靠較高轉(zhuǎn)速把輸電線上的覆冰銑除。 加熱方法耗能過(guò)多，輸電線除冰機(jī)不能攜 帶過(guò)重的能源儲(chǔ)存裝置，因此加熱除冰法不適用。振動(dòng)精品文檔 值得下載 除冰法容易使輸電線產(chǎn)生舞動(dòng)，違背了清除覆冰的初衷。 行走輪是推動(dòng)輸電線除冰機(jī)行走的主要零件 ,上端行走輪倒掛在電線上 ,主要目的是給除冰機(jī)提供一個(gè)拉力 ,使除冰機(jī)能掛在電線上。為了使輸電線除冰機(jī)推進(jìn)更加平穩(wěn)，將下端兩行走輪通過(guò)鏈傳動(dòng)連接在一起，實(shí)現(xiàn)下端兩行走輪同步。此外 ，通過(guò)對(duì)滾刀具除冰機(jī)構(gòu)的電線上可能依然會(huì)有小塊的覆冰。不會(huì)讓小塊覆冰成為行走輪推進(jìn)除冰機(jī)行走的障礙。通過(guò)減震機(jī)構(gòu)，行走輪可以輕易地越過(guò)小塊覆冰。 圖 23 通過(guò)鏈傳動(dòng)是行走輪同步 圖 24 行走輪減震機(jī)構(gòu) 綜合考慮：本設(shè)計(jì)采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，齒輪傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，輪式行走方式，對(duì)滾洗刀除冰方式。同時(shí)，具有一定的越障和減震能力，可以越過(guò)沒(méi)有清理完全的覆冰。 如圖 26所示，輸電線輪式除冰機(jī)下部向小車提供向前的推力，推進(jìn)小車向前行走。同時(shí)，通過(guò)齒輪機(jī)構(gòu)與上部的除冰機(jī)構(gòu)和下面的電動(dòng)機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳輸。目前，許多減速器在我國(guó)已有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，并在專門工廠批量生產(chǎn)。 輸電線輪式除冰機(jī)的減速器為三級(jí)展開(kāi)式齒輪減速器。為了減輕減速器的重量，把減速器的外殼切除一部分。為了減輕輸電線輪式除冰機(jī)的重量，支架設(shè)計(jì)成如圖 28所示。 2） 該輸電線輪式除冰機(jī)工作時(shí)的速度較低，所以選擇 8級(jí)精度（ GB1009588）。由輪齒的失效形式可知，設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，應(yīng)該使齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合以及抗塑性變形的能力，而 齒根要有較高的抗折斷的能力。一般齒輪材料有鋼，鑄鐵，以及非金屬材料。由剪草機(jī)的工作條件可知對(duì)齒輪材料要求不高，而且大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，因此可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。 2 齒輪尺寸設(shè)計(jì) 開(kāi)式（半開(kāi)式）齒輪傳動(dòng)，由于輪齒主要為磨損失效，為使得輪齒不至于過(guò)小，故小齒輪不適宜選用過(guò)多的齒數(shù)，本設(shè)計(jì)中選擇小齒輪齒數(shù) z1 =15，大齒輪的齒數(shù) 30152uZ 12 ????Z ，取 302?Z 。除冰機(jī)正常行走時(shí)的速度為 大約 3m/s。設(shè)想除冰機(jī)工作時(shí)處于理想狀況下即輪子只滾動(dòng)不滑動(dòng)。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：橡膠輪對(duì)輸電線滾動(dòng)摩擦力臂為 10~15/mm，由于設(shè)計(jì)要求剪草機(jī)質(zhì)量不大于 20Kg，則車輪沿輸電線的最大滾動(dòng)阻力矩為mm7 2 0 ??????