绝缘子清扫装置的轻量化设计

发布时间：2020-07-13 06:52

【摘要】：随着能源危机和全球变暖问题的加剧,“节能、减材、环保”已经成为当前机械制造业发展的必然趋势,因此对机械结构的轻量化设计意义尤为重大。机械的轻量化设计可以从新材料的选取、加工工艺的改善和机械结构的优化三个方面考虑,但是由于资金的限制和加工技术制约,机械结构的优化成为轻量化设计的重要途径。本论文内容来源于石家庄铁道大学工程训练中心与河北宇牛电气有限公司联合进行的绝缘子清扫装置研发项目,由于此装置超重,无法在接触网作业车上安装使用,为此通过以下研究,对绝缘子清扫装置进行轻量化设计。(1)设计绝缘子清扫装置的总体方案,并对目前的轻量化方法进行研究。(2)利用ADAMS软件对清扫装置各个工况进行分析,获取机械臂末端运动轨迹,证明该方案可以实现清扫绝缘子串的动作;同时获取关键部件各个工况下的时间载荷历程,为轻量化设计提供了理论依据。(3)利用ANSYS Workbench软件结合获取的时间载荷历程对清扫装置中的上回转支承座和移动机构进行有限元分析,动态特性分析结果表明清扫装置上回转支承座和移动机构动态特性良好,结构设计合理;静态特性分析获得的上回转支承座和移动机构应力分布云图和变形云图,表明上回转支承座和移动机构具有轻量化设计空间。(4)利用ANSYS Workbench中的Design Explorer模块与获取的关键部件各个工况的时间载荷历程以及应力分布云图对上回转支承座和移动机构进行结构优化设计,最终实现上回转支承座减重40.675 kg,较优化前减轻50.8%;移动机构减重23.726 kg,较优化前减轻16%,轻量化效果明显。(5)对优化后的上回转支承座和移动机构利用ANSYS Workbench进行静、动态特性验证,结果表明轻量化设计后的上回转支承座和移动机构满足结构静、动态分析要求,因此轻量化结果可行。通过对上回转支承座和移动机构的轻量化设计,使得绝缘子清扫装置减重64.401.kg,减重效果显著,对后续机械结构的轻量化设计具指导意义。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM216
【图文】：

电气化铁路,接触网,立柱,绝缘子

装置设计方案化进程的加快，在化工企业较多的地区，空气化绝缘子极易堆积污垢，造成污闪事故[电事故。恢复绝缘子原有的绝缘水平是防需要定期对绝缘子进行清扫，由于技术限成，特别是进入冬季后及春季阴雨天气到清扫工作，因此迫切需要自动化清扫绝缘装置应用环境触网中立柱如图 2-1 所示，立柱一般包含要用于清扫位于立柱内侧的横拉绝缘子串地面距离约为 6 500～7 500 mm，倾斜绝缘m[28]，绝缘子的位置随着线路的不同稍有

通过曲线,接触网作业车,技术参数

图 2-2 接触网作业车表 2-1 接触网作业车技术参数名称技术参数平台尺寸（长×宽×高）/mm 4 700×1 600×1 100网作业车平台地板面距轨面高度/mm 3 900轨距/mm 1 435使用环境温度/℃ -25~45使用海拔高度/m 2 500最小通过曲线半径/m 100平台前端载重/kg 300平台回转中心最大载重/kg 500 绝缘子清扫装置设计要求缘子清扫装置是用来清扫电气化铁路接触网绝缘子的专用设备，养护必要的特种设备。通过调查研究并结合河北石家庄某铁路段触网作业车平台参数，总结出绝缘子清扫装置应该满足的性能指标1）轮廓尺寸：小于 4 700×1 600×1 100 mm2）整体质量：小于 500 kg

清扫装置,绝缘子,清扫臂

绝缘子清扫装置如图2-3 所示；整体参数见表 2-2。图 2-3 绝缘子清扫装置简图表 2-2 绝缘子清扫装置参数名称技术参数工作状态（长×宽×高）/mm 4 200×2 020×3 300接触网作业车平台地板面距轨面高度/mm 3 900轨距/mm 1 435移动机构可行走距离/mm 60回转角度/° -90~+90整机质量/kg 7202.1.3.1 底盘底盘为清扫刷头提供稳定的清扫平台，主要由移动机构、旋转机构、动力装置及液压系统组成。移动机构的作用为：当作业车停车位置不能满足清扫要求时，对位置进行微调整；旋转机构有两个作用：一是满足清扫装置折叠与展开两个状态的需要，二是满足刷头与绝缘子轴线平行的需要。2.1.3.2 机架机架主要是为水平清扫臂、倾斜清扫臂、清扫刷头、液压泵站、操作系统等部分组成提供安装位置，机架在液压的驱动下可以实现折叠和展开。操作系统清扫刷头水平清扫臂倾斜清扫臂机架液压泵站控制箱底盘

【参考文献】