带电高空作业车作业臂设计及性能分析

发布时间：2020-06-02 09:30

【摘要】：随着配电网建设的发展及社会经济的发展,对电力供应的稳定性提出了更高的要求。为最大限度的减少停电带来的损失,带电作业成为一种趋势,带电高空作业车是一种常见的带电作业设备,其作业臂的结构强度、稳定性、工作平台调平过程的平稳性对于带电作业人员的安全性有着重要影响。因此,对于带电高空作业车作业臂性能的研究具有实际意义和应用价值。本文在详细了解了国内外带电高空作业车的基础上,设计了一种带电高空作业车的作业臂及工作平台的自动调平系统。对作业臂、作业臂末端调平机构进行力学性能计算和结构设计,对液压缸等重要液压元件进行设计计算,对回转支承等构件进行了计算与选型。在此基础上,对带电高空作业车的结构强度进行校核计算,对带电高空作业车的抗倾覆性能进行校核,结果表明带电高空作业车的最大应力小于许用应力,抗倾覆性能良好,满足使用要求。建立三维模型,利用ADAMS对高空作业车作业臂的举升过程进行运动学和动力学分析,运动学分析得到了作业臂的末端的速度、加速度的变化曲线,动力学分析得到了上臂、下臂各个铰接点处的受力变化曲线,并利用理论计算的方法对重要铰接点处的受力进行计算与验证。对作业臂末端工作平台自动调平系统进行设计,利用MATLAB/Simulink建立了调平系统的数学模型,利用传递函数法得到了开环控制的幅频特性曲线和相频特性曲线,以及在脉冲信号和阶跃信号的激励下闭环控制系统的响应,仿真结果表明响应的稳定性、快速性、准确性较好,满足使用要求。采用数值模拟方法对典型工况下的应力进行仿真分析,对最大作业高度工况进行屈曲分析研究作业车的稳定性,仿真结果表明强度和稳定性满足使用要求。ADAMS与Workbench仿真结果与理论计算的结果吻合,相对误差在合理的范围内,表明了仿真的正确性。通过对带电作业车作业臂及工作平台自动调平系统的设计计算及仿真分析,为带电作业车的设计提供了参考。
【图文】：

机构运动简图,机构运动简图,上臂

作平台调平机构处的尺寸较小，为了能清晰地观察到各个构件及其连接方式，逡逑将调平机构处的构件进行了放大，对上臂和下臂的长度进行了缩短，各个构件逡逑未按尺寸比例进行绘制。如图３．１所示，共有１５个构件；１５个转动副，５个移逡逑动副，共２０个低副，所以，自由度Ｆ＝３ｎ邋－（２灼＋ｐｈ）＝５。由自由度的计算逡逑可知，回转支承处需要一个液压马达依靠齿轮传动驱动回转支承的转动（图３．１逡逑中未画出），底座１与下臂２之间设置一个液压缸３完成下臂２的举升动作，下逡逑臂２与上臂７之间需要一个液压缸５完成上臂７的举升动作，，上臂７与伸缩臂逡逑１０之间需要一个液压缸８驱动伸缩臂１０的伸缩，作业臂末端工作平台自动调平逡逑机构处需要一个液压缸１１邋（由电液比例阀控制流量）驱动控制工作平台１５的自逡逑动调平，除了回转支承处的液压马达、回转支承没有在图３．１中绘制外，其余构逡逑件在图３－１机构运动简图中均己绘制。逡逑ＸＴＩ１逡逑图３－１机构运动简图逡逑Ｆｉｇ邋３－１邋Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｍｏｔｉｏｎ邋ｇｒａｐｈｉｃｓ逡逑３．２．２上臂与下臂间的油缸的布置方式的选择逡逑上臂的举升主要靠液压油缸的推动，其上臂与下臂间的油缸几种常见的布逡

结构图,上臂,结构图,伸缩机构

上臂＋邋ｍ伸缩机构＋邋ｍ调平机构＋邋ｍ斗和人上臂－ｉ邋ｗ伸缩机构的申缩臂十扣伸缩机构＋逡逑爪调平机构＋ｍ斗和人伸髓］ＣＣ）Ｓ々＋邋ｗ斗和人ｇ＾ｒ作斗逡逑上臂与下臂处的结构图如图３－３所示：逡逑逦＾逦逡逑ＩＩ邋１—邋邋邋邋邋＿Ｉ邋逦■邋－邋—＾邋邋邋邋邋Ｉ邋Ｉ邋■邋邋邋——ｊ逦逦邋逦邋逦邋逦邋逦邋逦逡逑图３－３上臂与下臂处的结构图逡逑Ｆｉｇ邋３－３邋Ｔｈｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｕｐｐｅｒ邋ａｎｄ邋ｌｏｗｅｒ邋ｂｏｏｍｓ逡逑由几何关系得，ＨＧ＝６００ｍｍ，ＧＭ＝２０５ｍｍ，ＨＩ＝５００ｍｍ，ＩＪ＝３０ｍｍ，逡逑ＪＫ＝２４０５ｍｍ，邋ＫＬ＝邋１７０ｍｍ，逡逑ＫＪ与ＩＬ之间的夹角大小是ａｒｃｔａｎＫＬ￣Ｕ邋＝３．３３°，逡逑ＪＫ逡逑ＬＭ与ＪＫ之间的夹角大小是＋邋Ｗ邋—逦—＾邋＝４．９１°逡逑ＪＫ－ＨＧ逡逑ＩＭ邋＝邋＾ＨＧ２邋＋邋（ＨＩ－邋ＧＭ）２逡逑，ＴＴＪＡ邋４逦ＨＧ逡逑ＺＨＩＭ邋＝邋ａｃｒ邋ｔａｎ逦逡逑ＨＩ—邋ＭＧ逡逑ＩＬ邋＝邋＾ＪＫ２＋｛ＫＬ－Ｕｆ逡逑带入数值，得／Ｍ邋＝邋６６８．６０ｗｗ，Ｚ／／／Ｍ邋＝邋６３．８２。，ＩＬ＝邋２４０７．５１邋ｍｍ。逡逑在ＡＩＬＭ邋中，由余弦定理得Ａｆｔ邋＝邋＞／／Ｍ２邋＋邋／Ｌ２－２．／Ｍ．／Ｚ■邋ｃｏｓＺＬ／Ｍ逡逑当上臂与水平方向的夹角是０°邋，且下臂与水平方向的夹角也是０°时，铰逡逑接点Ｌ和Ｍ间的距离最小
【学位授予单位】：山东科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH211.6

【相似文献】