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談導(dǎo)線防震錘復(fù)位裝置方案設(shè)計(jì)

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談導(dǎo)線防震錘復(fù)位裝置方案設(shè)計(jì)

摘要:因?yàn)橥獠吭蚋邏壕€路防震錘會(huì)發(fā)生偏移,只有當(dāng)防震錘恢復(fù)到原來(lái)位置時(shí)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(dòng)功能和機(jī)械對(duì)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(jì)要求

想要完成復(fù)位裝置所要實(shí)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(guò)程中如何控制其行動(dòng)方式和行動(dòng)軌跡。在行走中有時(shí)會(huì)遇見(jiàn)高壓電線的間隔棒和需跨越其他的防震錘,以及所要移動(dòng)的防震錘的跨越,所以在行走過(guò)程中需要解決障礙阻擋的問(wèn)題(改進(jìn)行走機(jī)構(gòu),解決行走中的越障)。在越過(guò)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(duì)中,在此問(wèn)題中主要涉及機(jī)器的多方向、多角度的運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,以及視覺(jué)識(shí)別等問(wèn)題。在對(duì)中之后需要解決“松-帶-緊”的過(guò)程,即先送開(kāi)緊固螺栓使防震錘能夠被順利拖動(dòng),然后帶動(dòng)防震錘移動(dòng)到需要重新放置的位置,最后擰緊螺栓。在這個(gè)問(wèn)題上就要設(shè)法實(shí)現(xiàn)螺栓松緊問(wèn)題,以及帶動(dòng)防震錘移動(dòng)的方式。根據(jù)以上方案設(shè)計(jì)要求,本次的設(shè)計(jì)主要涉及到三大部分(行走越障部分、對(duì)中擰緊部分、加持帶動(dòng)部分)。以及六個(gè)功能(行走功能、越障功能、對(duì)中功能、卸裝功能、加持功能、帶動(dòng)功能)。因此,必須針對(duì)不同的部分與功能設(shè)計(jì)出可實(shí)行的方案。

2移動(dòng)越障部分

根據(jù)對(duì)高壓線路環(huán)境的分析以及作業(yè)的要求,通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的巡線機(jī)器人機(jī)械方案的優(yōu)缺點(diǎn),然后優(yōu)化設(shè)計(jì)組合,最終提出了一種適合高壓線路特點(diǎn)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(dòng),由電機(jī)鏈輪帶動(dòng)。使用螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橐苿?dòng),通過(guò)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(lái)控制輪子進(jìn)行越障。具體越障過(guò)程如圖1所示。過(guò)程①,發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)鏈輪帶動(dòng)輪子進(jìn)行移動(dòng),當(dāng)移動(dòng)到障礙物處(例如防震錘),前輪通過(guò)伸縮桿升起,高度超過(guò)防震錘線夾高度;過(guò)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(guò)防震錘線夾;過(guò)程③,前輪下降,當(dāng)前輪懸掛在高壓線上后中輪上升,此時(shí)由前輪和后輪支撐裝置移動(dòng);過(guò)程④,裝置繼續(xù)前行,當(dāng)中輪越過(guò)防震錘線夾同過(guò)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(dòng);過(guò)程⑤,當(dāng)后輪行進(jìn)超過(guò)防震錘時(shí)后輪下降,此時(shí)整個(gè)越障過(guò)程完成。該機(jī)器人采用對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu),由完全相同的三個(gè)吊臂組成支撐結(jié)構(gòu),如圖2,每個(gè)吊臂包含了開(kāi)合驅(qū)動(dòng)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(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)連接起來(lái)。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(dòng)單元。由于本方案是采用兩個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng),每?jī)蓡卧g相互獨(dú)立。因此,四個(gè)功能單元可以同時(shí)驅(qū)動(dòng),也可以單獨(dú)驅(qū)動(dòng),從而可以最大化地提高越障效率。驅(qū)動(dòng)模塊采用鏈輪傳動(dòng),傳動(dòng)比精確,結(jié)構(gòu)緊湊,可以有效減小機(jī)器人的體積。實(shí)現(xiàn)力矩與動(dòng)力的傳遞,控制整個(gè)行走單元的前后移動(dòng)。因?yàn)檩喿有枰舷乱苿?dòng),所以鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)包括大鏈輪、小鏈輪、張緊輪,用鏈輪驅(qū)動(dòng)軸系轉(zhuǎn)動(dòng)。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(dòng)帶動(dòng)輪子滾動(dòng),其輪子下有凹槽,可以橫跨在高壓電線上。要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在高壓線上的行走動(dòng)作,至少需要兩組輪子獨(dú)立驅(qū)動(dòng):升起模塊由利用輪旋傳動(dòng)帶動(dòng)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(shí)現(xiàn)機(jī)器人在高壓線上的行走動(dòng)作。需要至少兩組輪系獨(dú)立驅(qū)動(dòng),又因?yàn)樵秸蠒r(shí)有一輪子需要升起,因此設(shè)計(jì)為三組輪系。其中中間一組可以不設(shè)置驅(qū)動(dòng)模塊只進(jìn)行支撐即可,這樣實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在線上的來(lái)回移動(dòng)和越障;壓緊單元是在機(jī)器人在行走時(shí)時(shí),通過(guò)壓緊單元與行走輪配合壓緊高壓電線,實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)其向前運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)跨越障礙物。其在越障時(shí)用螺旋轉(zhuǎn)動(dòng)向下移動(dòng)并且旋轉(zhuǎn)到背后防止和防震錘碰撞。在此處說(shuō)明升起螺桿和壓緊螺桿為同一根軸設(shè)計(jì),以減少提及以及點(diǎn)擊的使用。

3對(duì)中卸裝部分

底座的移動(dòng)也選用螺桿進(jìn)行帶動(dòng),三個(gè)方向設(shè)置三個(gè)螺旋傳動(dòng),這樣就可以滿(mǎn)足三維空間里三個(gè)正方向的對(duì)中,底座之上是一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)可以控制扳手的角度,從而滿(mǎn)足螺栓角度問(wèn)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(duì)中部分需要滿(mǎn)足三個(gè)方向的移動(dòng)以及轉(zhuǎn)動(dòng),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(gè)模塊,移動(dòng)模塊、轉(zhuǎn)動(dòng)模塊、擰緊模塊。移動(dòng)模塊主要控制三個(gè)方向的移動(dòng),最下面通過(guò)螺桿傳動(dòng)和軌道輔助控制X方向的移動(dòng),同理控制Y和Z方向的移動(dòng),螺桿兩端由支撐座固定,中間連螺母帶動(dòng)原件移動(dòng);轉(zhuǎn)動(dòng)模塊主要控制擰緊模塊的角度,用以滿(mǎn)足螺栓的角度要求,在旋轉(zhuǎn)軸上按有鍵來(lái)帶動(dòng)擰緊模塊的轉(zhuǎn)動(dòng),鍵安裝為可滑動(dòng)鍵,兩側(cè)按有彈簧,在對(duì)中的時(shí)候如果有偏移可以使知滿(mǎn)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(gè)小型的導(dǎo)桿下方案有彈簧,因?yàn)樵谛D(zhuǎn)螺栓時(shí)螺母不只有轉(zhuǎn)動(dòng)還有移動(dòng)。

4夾持帶動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行夾持,具體實(shí)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(dòng),此結(jié)構(gòu)分為連桿模塊和驅(qū)動(dòng)模塊。連桿模塊為四桿機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)加緊,其結(jié)構(gòu)形狀為一般的圓柱形連桿;驅(qū)動(dòng)模塊是連桿機(jī)構(gòu)是靠最下方一個(gè)移動(dòng)桿帶動(dòng)的,所以在下方需要一個(gè)螺桿帶動(dòng)移動(dòng)。

5復(fù)位裝置展示及其3D效果

根據(jù)以上方案內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)與組裝,在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)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(yǔ)本文給出了一種防震錘復(fù)位裝置的設(shè)計(jì)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(duì)中等問(wèn)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(dòng),導(dǎo)致防震錘沿電線滑移的問(wèn)題,增加了高壓線路的穩(wěn)定性。

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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