高压线除冰机器人设计【电线除冰机械】【含CAD图纸】
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中国地质大学长城学院本科毕业设计外文资料翻译 系 别:工程技术系 专 业:机械设计制造及其自动化 姓 名:赵鹏飞 学 号:05208325 2012年 3 月 22 日外文原文 Abstract-This paper describes the improvements of Line ROV er, a mobile robot for de-icing of overhead transmission lines. A low-voltage DC motor and a Lithium-ion battery are used which increase the duration time without increasing the weight of the robot. A wireless transmission module that can be expanded arbitrarily with bidirectional transmission is applied.The electrical control box and battery are specially dealt and anew kind of water resistant joint is used. All these measure sim prove the waterproofness of the robot and enhance its reliability. Outdoor de-icing experiments were carried out, and the de-icing tools were then modified according to the results. Anim prove ment of the performance was measured. Index Terms-de-icing, mobile robot, transmission line, deicing tool.I. INTRODUCTION Atmospheric icing structures, such as overhead transmission lines of sand in many countries, peoples lives brought about serious consequences, you can make a huge impact.It is generally known, occurred in 2008 in Quebec, Canada in 1998 in southern China.Modern transmission line de-icing methods, including hot-melt method and mechanical methods to break the ice additives 1-6. However, thermal methods have several shortcomings. First, the use of high current is applied to the results of the transmission lines in high-energy and mechanical methods. As evidenced by the literature. 7, thermal method requires about 100 times more energy than the mechanical method to force the ice off. Second, the thermal method is usually used for de-icing of the conductors, but there is no ground wire (GWS). In contrast, mechanical methods can be easily applied to the GWS very little or no modification.Conductor using different materials and GWS, GWS loaded with heavy ice can be widely extended and too close to the conductor, leading to flashover Cause short circuits. Therefore, the de-icing work for the GWS must be seriously considered.Line the ROV er, tele operation transmission line de-icing to become demand requirements. The third prototype has been developed to the generation of this robot from 2000 8 and improve the work in progress 9 10. In this article, the introduction of the latest developments and refurbishment Line the ROV er. Extension of time with the standard-voltage lithium-ion battery and a new type of low voltage DC motor is put into use, the duration does not increase the weight robot. A new wireless transmission module, it can be an arbitrary expansion of two-way transmission. The electrical control box is used to seal joints to deal specifically with, and a new, waterproof to improve these two robots. The de-icing tests were conducted two outdoor experiments line. According to the experimental results, we modify the de-icing tools, and a higher performance. All of the above elements will be discussed in detail in the following discussion section. Two.Transmission line de-icing machine technology development background batteries and update the driver of the motor to the important role of the motor in the robot motion system. A new type of lightweight but powerful brushless DC motor with low voltage (48 volts and 340 volts) has provided the current robot. With DC motors, linear velocity of the robot can reach 1.5 m / sec. Battery technology advances very quickly, and its innovations have led to a large number of new product development in many areas of Many outstanding features such as light weight cycle long life, and no memory effect, a lithium-ion battery (voltage 48 V) power package applications and use nickel-metal hydride batteries. Rated capacity of 2.2Ah battery to increase 18.2Ah output power improved significantly. Sufficient to provide the daily operation of the energy and the battery weight significantly decreased from 10.6 to 6.9 kilograms, at the same time. Table 1 shows the improvement of current robot specificationsB. Updating the wireless transmission modules and remote controllerBased on the same frequency hopping and spread spectrum in the Line ROV er third generation technology, a new wireless transmission module is applied to the Improve the robot. This smaller, lighter, and more than the price than the previous. In addition, there are only eight digital channels and six modules in the previous one-way analog channels, digital transmission can expand any two-way transmission of channels and analog channels in order to be modified according to customer requirements. Can be seen from Table 1, the remote control range to expand to a sharp increase from 0.8 km to 6.4 kmAs we all know, the use of high-quality commercial components can reduce design time and production costs. To this end, the portable remote control model aircraft use lithium-ion battery and a real-time voltage. This controller is lighter, higher reliability and easier operation than the previous generationC. updated waterproofConsider the robots actual working conditions in the de-icing process, should be noted that all the components of the water, in particular, leaving the cable plug in the air. Good business waterproof connector water resistance is used as a connection between the motor and control box and battery. In addition, the electrical control box and the processing of the lithium-ion battery and sealing. All of these methods to ensure that the robot waterproof and verification through field trials. Figure 1 shows the prototype with a remote control unit improve Line ROV er the rights.Go out. 18.6 mm in diameter is bare, and other diameter 26.4mm rubber cover. Use several to the formation of ice nozzle with 10 hours of water spray intermittently. The ambient temperature is below 13 degrees Celsius to zero. Coated with ice oval cross-section diameter wire measurements in two lines of about 63 mmA. de-icing experimentsA smooth start of the experimental progress of the bare conductor, but twice to stop before the process is complete. It robots seem to be having an ice resistance block and stop the robot station. We can see that when the robot passed through the line, there are still some ice still can. (The former and the latter two) three traction wheels standing on the ice completely correct, the middle wheel to hang a line, resulting in slipping in situ robot. On the other side, it was discovered that the robot ran with smooth rubber cover ray experiment on the bare line apply ice along the lines of the rapid decline, the robot hit the ice.After careful analysis of the results, the area between the accumulation of ice de-icing tools and bare conductor. In previous experiments in the creation of ice, compared to the adhesion strength between ice and ice hardness of the conductor were higher than before. Thus, a possible explanation is that due to the extreme hardness of coated ice, it does not break into small pieces, but the formation process than a big impact. The gradual accumulation of ice, and finally block robot. Although there are some differences between the two previously mentioned, the reason to stop can be attributed to the experience of the conductor after leaving the ice robot, and attributed to the large area between the de-icing tools and wireDiscuss the experimental results is proposed to improve the style of de-icing tool. Two to install the baffle behind the knife, can be seen in Figure 7. Proved by improving the performance of the subsequent test, and no other station in the process of de-icing. With regard to the situation represented in the diagram. 5, it can be attributed to ice and low adhesion strength between the lines outside the presence of rubber 11. In addition, the baffle of improved de-icing tool in order to speed up the process of de-icing, you can uninstall if appropriate, for example, if the hardness of ice is not too high a smooth and quickly cleared, or if the line is a rubber cover. Then, the robot successfully moved on overhead 500 kV EHV Liu zhou Bureau, ground power transmission of the China Southern Power Grid Company in December 2009, and obtained the good reputation of the user.In this paper, in sustained development Line ROV er, teleoper ted robot de-icing of overhead transmission lines, because it appeared in 2000. New features, such as a low voltage DC motors, lithium-ion battery, the wireless transmission modules can be introduced to expand with two-way transmission and waterproof control box. All these measures increase the duration, to improve the reliability of the robot. De-icing tool on the basis of the outdoor de-icing, modify experiments and better performance verification testing the improvement Line ROV er has been successfully in southern China of a 500 kV overhead ground wire run 外文资料翻译译文 输电线除冰机些人的改进 摘 要 本文介绍了改进输电线除冰机,架空输电线路除冰机器人线。低电压直电动机和锂离子电池用于增加持续时间不增加机器人的重量。无线传输模块,可以任意扩大双向传输。电气控制箱和电池是专门处理和一种新型防水联合使用。所有这些措施提高机器人的防水性和提高其可靠性。室外进行除冰实验,除冰工具,然后根据结果修改。一个测量性能的改善。关键词: 除冰,移动机器人,输电线路除冰工具。 一,导言 大气结冰可以使一个巨大的影响如架空输电线路的人造结构在许多人的生活带来严重的后果国家。它一般发生在魁北克省,加拿大在1998年和2008年的中国南方。现代输电线路除冰的方法,包括热融化的方法和机械方法,打破冰添加物。然而,热的方法有几种缺点。首先,使用大电流应用到输电线路在高能耗的结果与机械方法。作为证明文献。热方法需要更多的能量的100倍左右比机械的方法来迫使冰脱落。其次,热方法通常用于除冰的导体但没有接地线(GWS)。相比之下,机械方法可以很容易地应用到GWS很少或根本没有修改。由于导体使用不同的材料和GWS,GWS满载重冰区可广泛延伸和太靠近的导体,导致闪络造成短路。因此,为GWS除冰工作必须认真考虑。输电线除冰机,可以远程操作机器人输电线路除冰成为需求要求。已经发展到第三个原型代从2000年和改进工作这个机器人是正在进行中。在本文中,最新的发展和整修输电线除冰机介绍。与标准电压的锂离子电池和一种新型的低电压直流电动机投入使用,使工期不增加重量的情况下延长时间机器人。一个新的无线传输模块,它可以是任意扩大双向传输。电气控制箱是专门处理和新型用于密封接头,防水改善这两个机器人。除冰试验进行了两个室外实验线。根据实验结果,我们修改除冰工具,并得到了一个更高的性能。所有上述内容将在下面的讨论节中详细讨论。 二。 输电线除冰机科技发展背景A. 电池和电机的更新驱动电机在机器人的重要作用运动系统。一种新型的轻量级但功能强大的无刷直流电机与低电压(48伏与340伏)已提供了当前的机器人。与此DC电机,机器人的线速度可以达到1.5米/秒。电池技术进步非常迅速,其创新导致大量的新产品开发许多领域。由于其中许多突出特点如重量轻循环寿命长,并没有“记忆效应”,1锂离子电池(电压为48伏)的包应用电源与之前使用的镍氢电池。由于额定容量从2.2Ah电池增加18.2Ah,输出功率显着提高。足够可以提供多个日常运作的能量和电池的重量显着下降10.6公斤至6.9公斤,在同一时间。表1显示了改进目前的机器人规格。B.更新的无线传输模块和远程控制器基于同样的跳频和扩频在的输电线除冰机的第三代技术,一个新的一种无线传输模块被应用到提高机器人。这更小,更轻以及多价格比前。此外,还有只有8个数字通道和6个单向类比通道以前的模块,而数字传输现在可以扩大渠道和类比通道任意双向传输,以便进行修改根据客户的要求。可以看出,远程控制范围也扩大急剧增加,从0.8公里至6.4公里众所周知,使用高品质的商业组件可以减少设计时间和生产成本。为为此,航模使用的便携式遥控器锂离子电池和一个实时的电压。这种控制器是比与上一代更轻更高的可靠性和更容易操作C.更新的防水考虑机器人的实际工作条件在除冰过程中,应注意的所有组件的防水,尤其是在空气中留下电缆插头。具有良好的商业防水接头水的阻力被用作电机之间的连接,控制箱和电池。此外,电气控制框和锂离子电池的处理与密封处理。所有这些方法确保机器人的防水和通过现场试验验证。显示的原型与远程控制单元上的改进输电线除冰机的权利。第三。实验与讨论出门。直径为18.6毫米是光秃秃的,和其他直径26.4mm是橡胶覆盖。使用几种形成冰喷嘴与10小时的喷水间歇。环境温度低于摄氏13度为零。涂冰椭圆截面直径导线测量在63毫米左右的两条线A. 除冰实验在裸导体的实验进展顺利开始,但前两次停止过程完成。它机器人似乎遇到了一个从冰阻力块和停止之后显示了机器人的其他站。我们可以看到,当机器人通过该行通过,有仍有一些冰仍就可以了。两个(前者和后者)三个牵引车轮站在冰块上完全正确,中间轮挂了线,从而导致了滑倒在原位机器人。在另一边,它被发现的机器人跑了多少与比较顺利的橡胶覆盖线实验上裸行 “敷冰沿着线迅速下降时,机器人打冰。 B.讨论和修改 仔细分析后,结果发现,有很多积累的冰块除冰工具及裸导体之间的区域。在以前的实验中创造了冰,相比冰和冰之间的粘合强度硬度售票员均高于前。因此,一个可能的解释是由于极端的硬度涂冰,它没有打破成小块,但形成到比大的影响过程中的。冰块逐渐积累,终于封杀的机器人。虽然有一些在这两个之间的差异前面提到的,其原因停止可以归因于导体后留下的冰机器人的经历,并进一步归结到超大地区之间的除冰工具和导线根据实验结果讨论,提出改进作风的除冰工具。两件安装挡板背后的刀,可以看出通过提高性能证明随后的测试,并没有其他站发生在除冰的过程。关于图中所表示的情况。 5,它可以是归因之间的冰和低粘合强度线外橡胶的存在。此外,改进的除冰工具的挡板为了加快除冰的过程中,可以卸载如果适当的,例如,如果冰的硬度是不是太高顺利和迅速被清除,或如果该行是橡胶覆盖。然后,机器人成功移动上的开销在500千伏超高压柳州局,地线中国南方电网的电力传输公司在2009年12月,并获得用户的良好赞誉。四。结论 本文提出了在持续发展输电线除冰机,遥控轮式机器人除冰的开销输电线路,因为它出现在2000年。新功能,例如作为一个低电压直流电动机,锂离子电池,无线传输模块,可以任意扩大与双向传输和防水的控制箱等进行了介绍。所有这些措施增加持续时间,提高了机器人的可靠性。 “除冰工具在户外除冰的基础上进行修改通过实验和更好的性能验证测试之后。改进输电线除冰机已成功中国南方一个500千伏架空地线运行 中国地质大学长城学院 本 科 毕 业 设 计 题目 高压线除冰机械人 系 别 工程技术系 专 业 机械设计制造及其自动化 学生姓名 赵鹏飞 学 号 05208325 指导教师 杨义勇 职 称 教授 2012 年 5 月 6 日中国地质大学长城学院毕业设计(论文)开题报告学生姓名赵鹏飞学号05208325专业班级机制3班指导教师杨义勇职称教授单 位中国地质大学长(北京)课题性质设计 论文课题来源科研 教学 生产 其它毕业设计(论文)题目西南地区电网线缆除冰机器人设计一、研究目的及意义 我国是输电线路覆冰最为严重的国家之一,2008年1月我国南方数省输电线路遭遇历史上罕见的冰雪灾害。长时间持续的高强度、大范围低温雨雪冰冻天气,导致湖南、江西、浙江、安徽、湖北等地的电网发生倒塔、断线、舞动、覆冰闪络等多种灾害。雪灾造成国家电网公司直接财产损失达1045亿元,灾后电网恢复重建和改造需要投入资金390亿元。高压输电线路大面积覆冰是造成电网损失的主要原因,而采用人工除冰的方法不仅效率低下,而且对电力工人的生命安全造成了极大的威胁,因此研发输电线路在线除冰机器人,利用机器人代替人工除冰,对于保护电网安全运行以及电力维护人员生命安全等都具有极其迫切的现实意义。防震锤、悬垂线夹、耐张线夹等部件是高压输电线路安装中必要的附件,但是对于在线上行走的除冰机器人来说,就构成了使其不能平坦行走的障碍。所以障碍物的检测与识别是除冰机器人在线自动行走时必须完成的工作,是实现除冰机器人在线行走的关键技术之一。二、研究现状 通过这个课题的研究,我们能通过一种机械设备,较高效率的代工作人员预防和除去因雨雪冰冻引起的线缆冰冻灾害,减轻工作人员的负担,保障电力设施的正常运行,降低电力公司的损失,保障民生活的正常进行。 如今一些国家也在研究线缆除冰问题,不少国家在此领域也有不少成就,线缆除冰技术关系到人们生活中的各个方面,除了电力公司设备设施,工作人员的安全外,还关系到交通运输,生活用电等。各种除冰技术及除冰方案也有所不同,目前国内外的除冰技术有30余种,常见的就有热力融冰法、机械除冰法、自然被动法和其他方法。三、国内的一些研究成果热力融冰法1就是利用电阻焦耳效应发热来融化线缆上的覆冰,具体操作方法为当供电线缆上的冰层达到一定厚度时,先停止供电,断开供电导线与两端设备的联接,在线路的一段用临时导线将结冰的供电导线联通,而在另一端接上除冰用的临时电源和滑动变阻器调节电流的大小,使供电导线的温度保持在一定的范围内。 已有的机械除冰法也有各种各样的机构形式:文献架空高压输电线除冰机器人设计给出了一种由曲柄滑块机构组成,滑块沿轴线方向高速往复滑动,冲击头与滑块固接,带动冲击头敲打覆冰。其冲击头构件零件图如图1所示: 图1 敲打式除冰冲击头这种机构除冰方式可以用于不同厚度形状的覆冰,但由于覆冰在低温下具有粘性,冲击头破冰后,可能在电线上粘有一层薄冰层,可能会使得破冰不够彻底,且影响除冰效率。文献高压输电线上除冰机器人的系统设计提出了一种压轮推进方式除冰机构,该机器人除冰刀具如图2所示: 图2 压轮推进式机器人刀具示意图 该设计机体上的两个固定压轮骑挂在输电线上保持机体的平衡,机体的重心位于输电线下方,另两个动力压轮分别与两个固定压轮配合,当推动动压轮时, 动压轮向上抬升, 与固定压轮配合从上下夹紧输电线, 依靠压轮与输电线的摩擦获得前进的动力,机体前部的除冰机构呈圆柱形, 分为上下两个。工作时圆柱形除冰机构旋转, 在推进过程中将覆冰切削成粉末而将冰破除。这种除冰机器人的优点是:此机构小巧玲珑,结构紧凑,刀具能够和高压输电线较好的贴合,而且刀身的弧形设计又能避免刀具对电线本身造成的切削伤害,这种刀具配合高速旋转的发动机,能达到较好的除冰效果,但是这种特殊的机构形式决定了它的除冰速度必然低下,相对其他方案,在同样的能耗下,可能效率不够明显。湖南大学在2009年11月份申请的一份专利架空线除冰机器人的除冰机构7如下图所示:图3 破冰锥破冰机构示意图该装置安装于架空线除冰机器人的前端,其特征在于,在所述的除冰机构的前端设有冰刀底座,在所述的除冰底座上安装有用于在架空线除冰机器人推进过程中进行除冰的组合冰刀。所述的架空线除冰机器人的除冰机构还包括破冰锥套、安装于破冰锥套内的可伸缩的破冰锥、破冰锥底座、凸轮、弹簧和破冰电机。该除冰机构i结构简单、实用、安装、拆卸和更换都很方便,可以适用于不同覆冰程度的架空线,除冰效果好。四、国外的主要成就基于机械振动与撞击原理的电磁力技术和电脉冲技术4是为飞行器除冰研制的。但是,由于电磁力或电脉冲可以使导线产生强烈而又在控制范围内的振动,所以二者也是架空线路易接受的除冰方法之一。为飞行航空器除冰研制的基于机械冲击和冲撞的3种技术是:1985年由Finke和Banks、1988年由Mulherin和Donaldson、1991年由Graber和Mack等分别研究和改进的超声振动除冰技术5;1988年由zumwalt和Egbert、1993年Bond和Shin、1994年由Smith等分别研究和改进的电磁脉冲除冰技术;1992年由Martin和Putt、1996年由Loughborough和Hass等研制和应用的气动脉冲除冰技术6。电磁脉冲技术将是输电线路除冰最易接受的方法。美国堪萨斯州的wichita州立大学也提出了电脉冲法除冰(ElectroImpulse DeIcing,EIDI),即利用电容器组向线圈放电,由线圈产生强磁场,在置于线圈附近的导电板(即目标物)上产生一个幅值高、持续时间短的机械力,使冰破裂而脱落,但在线路融冰研究方面因技术不成熟和费用过高没有达到预期的目的。五、主要内容和要求 根据安排,我的任务是完成除冰机械人的控制设计,其中如何完成机械人的爬行设计,如何进行重力分配,结构尺寸大小,强度等都将是所要面临的问题,对这些问题我将会进行细心地研究与检测。六、时间安排 2月10 日2月25日 查阅资料准备开题报告2月25 日2月26日 外文翻译2月26 日4月22日 主要部件设计及强度计算4月23 日5月19日 评阅、毕业答辩七、预期结果除了完成设计所要求的:了解现在电网线缆除冰机器人的发展概况,及使用过程中出现的缺陷,根据使用缺陷改进电网线缆除冰机器人的结构,并确定结构参数,对改进的结构进行校核,并绘制装配图和零件图。还要对自己四年的学习做一个总结和复习。八、参考文献1 王肖然. 供电线路快速除冰方案J . 发明与创新, 2008年6月。.2 李海,张吉等 .架空高压输电线除冰机器人设计J . 中国科技信息,2010年第19期。3 王超,魏世明,廖启征. 高压输电线上除冰机器人的系统设计J .机械工程与自动化,2010年2月。4 缪思怡,孙炜,张海霞. 基于小波矩的高压输电线路除冰机器人障碍智能视觉识别方法J ,机器人,2010年5月5 Serge Jourden. Deleer Installation at Lrvis Substation on Hydro Qurbecs High Voltage SystemJ.SOUTHERN POWER SYSTEM TECHNOLOGY,2009,Vol.3 No.1:P1-6.6 Lszl E. Kollr , Ossama Olqma , Masoud Farzaneh,Natural wet-snow shedding from overhead cables J. Cold Regions Science and Technology,2010,年5月7 王聪,孙炜,向阳琴. 架空线除冰机器人的除冰机构J . 机器人技术,2009年11月。 摘 要 机械式输电线除冰技术是利用传统的工具通过机构运动方式达到输电线除冰的目的。由于机械式输电线除冰技术除冰效率高,操作简单,因此受到很多国家的重视,在国内也引起了极高的重视,尤其是各大院校和科研院所。本文从输电线覆冰原理及其危害综合说明了输电线覆冰对人们生产生活的影响,提出了一种新的输电线除冰解决方案。研发一款新式输电线除冰机。本输电线除冰机主要由4部分组成,行走部分和除冰部分。行走部分主要通过齿轮传动机构实现,除冰部分通过对滚刀具实现除冰。 关键词:输电线除冰 机械式 覆冰Abstract Mechanical transmission line de-icing technology is used tools by body movements in traditional means to achieve the purpose of transmission line icing. The mechanical transmission line de-icing deicing technology, high efficiency, easy operation. Therefore, the attention by many countries, high in the country also attracted attention, especially in the major universities and research institutes. The ice on the transmission line theory and the consolidated statement of the transmission line against ice impact on peoples production and life, to provide new transmission line de-icing solutions. Developing a new transmission line de-icing machine. The transmission line de-icing machine mainly consists of 4 parts, Chassis parts and de-icing. Walking through the gear transmission part, achieved by de-icing rolling tool to achieve some de-icing.Key words: Transmission line de-icing; Mechanical; Ice on the line显示对应的拉丁字符的拼音字典朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典3目 录摘要1Abstract21. 绪论11.1输电线覆冰概况11.2输电线覆冰危害及机理31.3国内外相关除冰设备及技术的特点、发展趋势41.4除冰机研究的内容和意义42. 方案设计62.1 工作原理62.2 机构的设计方案62.3 主体结构设计83. 结构设计83.1 传动零件的设计93.1.1 齿轮机构设计93.1.2 轴的设计113.1.3 轴承校核133.2 除冰机构的设计153.2.1 除冰方式选择153.2.2刀架设计173.2.3 除冰机构电机选择173.3 整机二维装配图194. 功能及创新点20总结21参考文献22致谢23
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