一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置設計

50頁 13000字數+論文說明書+任務書+11張CAD圖紙【詳情如下】

一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置總裝圖.dwg

一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置設計論文.doc

右頂桿支架A2.dwg

左頂桿支架A2.dwg

平臺支架A0.dwg

拉桿A3.dwg

推進千斤頂A2.dwg

提升千斤頂A2.dwg

襯墊26A4.dwg

襯墊30A4.dwg

銷釘26A3.dwg

銷釘30A3.dwg

摘要

本設計說明書主要是關于一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法中配重臂裝卸裝置的設計思路和設計過程。

目前在風力發(fā)電變槳回轉軸承性能測試中，采用配重臂模擬槳葉，配重模擬作用在槳葉上的風載，通過配重臂與輪轂的連接來進行變槳回轉軸承的性能測試，但配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸是依靠吊車實現(xiàn)的，其缺點是每次只能裝配或拆卸一個配重臂，需要多人參與裝配，生產效率和自動化水平低、安全性差。因此開發(fā)一種高效、安全的自動化的變槳配重臂裝卸裝置是亟待解決的問題。

在科技飛速發(fā)展、自動化程度高速發(fā)展的今天，提高風力發(fā)電變槳回轉軸承性能測試中配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸效率顯得尤為重要，本課題就如何提高這一工作效率作出了設計及論證，采用液壓系統(tǒng)驅動控制平行四連桿機構，其進退控制閥組可實現(xiàn)進退缸的位置保持及浮動控制；升降控制閥組、同步馬達、升降缸閥組可實現(xiàn)升降缸的位置保持、升降缸的二級壓力切換及同步升降控制，具有自動化程度高、安全性好的優(yōu)點。

關鍵詞：風力發(fā)電變槳回轉軸承  配重臂設計 液壓系統(tǒng) 平行四連桿機構

Abstract

This design guide is mainly about the pitch of a wind with a weight bearing test device and loading method for loading and unloading arm in arm with weight handling equipment design ideas and design process. 

 At present wind power performance test pitch bearings, using the blade counterweight arm simulation, simulation of the role of weight in the wind load on the blade, and arm weight through the connection hub for the performance of pitch bearings test However, the weight between the arm and wheel assembly and disassembly is to rely on the cable car to achieve, the drawback is you can only assembly or disassembly of a counterweight arm, people need to participate in assembly, production efficiency and the low level of automation, poor security. Therefore the development of an efficient and secure automated pitch is the counterweight arm handling device problems to be solved. 

Rapid development in technology, the rapid development of automation today, to improve pitch bearings of wind power performance test weight between the arm and wheel assembly and disassembly Xiaoshuai is particularly important, the issue on how to improve the efficiency of the design Zuochu and demonstration, the use of hydraulic drive control system of parallel four-bar linkage, the advance and retreat retreat cylinder control valve position can be achieved to maintain and floating control; lift control valve, synchronous motor, a lifting cylinder valve position can be maintained to achieve lifting cylinder, lift cylinder pressure switch and synchronous lifting the secondary control, high automation, security and good benefits. 

Key words: wind power pitch   arm bearings dialog weight   parallel four-bar  linkage       hydraulic system  

目  錄

摘要 I

目  錄 I

第1章  概述 1

1.1本課題的研究背景 1

1.1.1風力發(fā)電機國內外研究應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 1

1.1.2風力發(fā)電機的組成及變漿軸承 2

1.2 課題來源及其意義 3

1.3 課題內容 3

1.3.1 課題研究內容 3

1.3.2 具體內容及設計思想 4

1.4技術路線與可行性分析 6

1.4.1技術路線 6

1.4.2可行性分析 6

1.4.3本實用新型裝卸裝備優(yōu)點: 7

第2章配重臂裝卸裝置的總體方案設計 8

2.1 配重臂裝卸裝置概述 8

2.1.1 配重臂裝卸裝置簡介 8

2.1.2配重臂裝卸裝置的工作原理 8

2.2 配重臂裝卸裝置部件的設計要求及參數確定 9

2.2.1 設計要求 9

2.2.2 配重臂裝卸裝置的整體結構尺寸確定 9

第3章 液壓支架主要零部件的設計與計算 11

3.1整機鋼結構的選型 11

3.2 液壓千斤頂的選擇 11

第4章 整機重要部件的受力校核 14

4.1 左側頂桿支架校核 14

4.2對拉桿2做強度校核 16

4.3右側頂桿支架校核 16

4.3銷釘校核 18

第6章 結論 20

參考文獻 21

致謝 22

第1章  概述                                              

1.1本課題的研究背景

本課題主要是設計一款風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，目的是服務于現(xiàn)在正蓬勃發(fā)展的風力發(fā)電行業(yè)。

目前風電技術及其設備研制剛剛處于起步階段，中國的風力發(fā)電技術及其應用相對落后于歐美，風電設備在設計選型時應關注的主要技術經濟指標還沒有較好的評價和分析方法。技術來自實踐也應用于實踐，通過對市場的調研和對現(xiàn)有設備的分析和評價，來找到一種最合理的方案。本文正是通過上述分析，提出了風電設備設計選型設計的一種新型有效、實用簡單的評價方法和分析途徑，并設計出了實際設備供實際生產參考使用。

1.1.1風力發(fā)電機國內外研究應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

近年來由于環(huán)境和能源問題日趨緊張，風電作為一種可再生綠色能源越來越受到世界關注，尤其是近十年．全球風電累計裝機容量的年均增長率接近30％，到2009年底世界總的風能發(fā)電容量將突破12億萬Mw。據歐洲《風力十二>的規(guī)劃和預測，到2020年全世界風能裝機容量將達到123．1萬Mw，這一水平是2005年的21倍，年平均增速高達20％，屆時風電將占世界電力供應的12％。國外液壓支架設計的自動化程度總體較高。液壓支架的設計主要包括三個步驟:首先，根據要開采煤礦的地質環(huán)境確定液壓支架的工作阻力，然后，根據工作阻力，在三維CAD軟件中修改己經成型的液壓支架的參數，再在CAE軟件中對修改后的CAD模型進行結構分析，最后，在虛擬樣機軟件中對液壓支架進行動力學及運動學分析。

近十幾年中國風電裝機容量迅猛增加，從1995年至今，我國風電裝機容量年增長率超過46％。按照國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃>提出的目標到2010年我國風電裝機容量將達O．5萬Mw，到2015年我國風電裝機容量達1．5萬Mw，到2020年我國風電裝機容量達3．0萬Mw。現(xiàn)在2010年的目標已提前三年完成，按照目前發(fā)展速度，預計到2020年我國風電裝機容量將達8．O萬MW，在2030年后風電將成為我國繼煤炭、石油之后的第三大能源。

圖.1-1 我國西部的風力發(fā)電群

風電能源的需求拉動風電產業(yè)的發(fā)展，長期以來國內風電產品大多依賴進口，市場一直被丹麥、德國、美國、西班牙等歐美國家把持。近年來，在市場的誘導和政策的促進下國內涌現(xiàn)出了一批優(yōu)秀企業(yè)，從市場份額看，國產機組比例也在上升，目前國內葉片、齒輪箱、發(fā)電機等零部件已基本能實現(xiàn)自主生產，但軸承、控制系統(tǒng)等還是主要依賴進口。

1.1.2風力發(fā)電機的組成及變漿軸承

風力發(fā)電機組中的軸承包括偏航系統(tǒng)軸承變槳距系統(tǒng)軸承和傳動系統(tǒng)軸承 (圖 1)。變槳軸承安裝于葉片和輪轂之間,為保證不同風速條件下風力發(fā)電機組正常工作,要保證葉片可以相對其軸線旋轉以達到變槳的目的。變槳軸承目前大

量采用四點接觸球轉盤軸承,依據風機的功率級數差異,單排、 雙排的四點接觸球轉盤軸承目前均有采用。轉盤軸承工作時一般為低速的回轉運動或間歇擺動,主要失效形式是溝道與鋼球失效連接螺栓或輪齒失效。

1.2 課題來源及其意義

目前在風力發(fā)電變槳回轉軸承性能測試中，采用配重臂模擬槳葉，配重模擬作用在槳葉上的風載，通過配重臂與輪轂的連接來進行變槳回轉軸承的性能測試。輪轂固定把合在車間地面的底座上，配重臂放置在輪轂前面的兩個固定鞍座上，配重臂的數量根據葉輪的結構有兩個或三個不等。配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸是依靠吊車實現(xiàn)的，其缺點是每次只能裝配或拆卸一個配重臂，需要多人參與裝配，生產效率和自動化水平低、安全性差。因此開發(fā)一種高效、安全的自動化的變槳配重臂裝卸裝置是亟待解決的問題。

本發(fā)明的一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，采用液壓系統(tǒng)驅動控制平行四連桿機構，其進退控制閥組可實現(xiàn)進退缸的位置保持及浮動控制；升降控制閥組、同步馬達、升降缸閥組可實現(xiàn)升降缸的位置保持、升降缸的二級壓力切換及同步升降控制，具有自動化程度高、安全性好的優(yōu)點。

每個變槳配重臂的裝卸效率由原來的1小時減少到5分鐘，大大提高了試車效率和生產安全性，滿足了風電批量化生產的要求。

1.3 課題內容及設計思想

1.3.1 課題研究內容

本實用新型涉及一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，課題內容包括試驗方案的選擇與確定，試驗材料與結構的選擇，結構的校核等幾大具體內容，目的是設計配重臂裝卸裝置的設計，按其原理要求在滿足強度和剛度的條件下實現(xiàn)功能

第6章 結論

通過調查和分析以及現(xiàn)場的設計要求，設計了一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置。本裝置利用四個液壓千斤頂作為主要動力，來驅動整機做豎直和水平運動，且運動平穩(wěn)精確。豎直提升范圍在0~356mm，水平行程0~700mm。驅動力也完全滿足設計使用要求。經過本人的細心設計，使得該機構性能出色，結構緊湊，且加工制造成本低廉，經濟實用。

參考文獻

[1].何元庚. 《機械原理與機械零件》.高等教育出版社；

[2].濮良貴. 《機械設計》.高等教育出版社；

[3].程嘉佩.《材料力學》.高等教育出版社；

[4].胡仰磬.《理論力學》.高等教育出版社；

[5].曾宗福.《機械基礎》.化學工業(yè)出版社；

[6].陳立德.《機械設計基礎》.機械工業(yè)出版社；

[7].邱宣懷.《機械設計》.高等教育出版社；

[8].全沅生.《工程力學》.華中科技大學出版社；

[9].榮輝、楊夢辰.《機械設計基礎》.北京理工大學出版社； 

[10].許德珠.《金屬工藝學 》.高等教育出版社；

[11].機械設計手冊委員會.《機械設計手冊》新版.機械工業(yè)出版社。

致謝

四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。本研究及學位論文是在我的老師XX教授的親切關懷和悉心指導下完成的。他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，X老師都始終給予我細心的指導和不懈的支持。X教授不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，在此謹向X老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。

  感謝所有教育過我的老師！你們傳授給我的專業(yè)知識是我不斷成長的源泉，也是完成本論文的基礎。

感謝和我一起做設計的同學，因為這篇論文的實踐工作是我們大家一起完成的，同時也要感謝我的舍友，你們的支持與鼓勵給了我莫大的動力，使我順利完成此次設計。

一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置 學 校： ____________ 院系專業(yè)： ____________ 指導教師： ____________ 姓 名： ____________ 業(yè)設計 I 摘要 本設計說明書主要是關于一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法 中 配重臂裝卸裝置 的 設計思路和設計過程。 目前在風力發(fā)電變槳回轉軸承性能測試中，采用配重臂模擬槳葉，配重模擬作用在槳 葉上的風載，通過配重臂與輪轂的連接來進行變槳回轉軸承的性能測試，但 配重臂與輪轂之 間的裝配和拆卸是依靠吊車實現(xiàn)的，其缺點是每次只能裝配或拆卸一個配重臂，需要多人參與裝配，生產效率和自動化水平低、安全性差。因此開發(fā)一種高效、安全的自動化的變槳配重臂裝卸裝置是亟待解決的問題。 在科技飛速發(fā)展、自動化程度高速發(fā)展的今天，提高 風力發(fā)電變槳回轉軸承性能測試 中 配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸 效率顯得尤為重要，本課題就如何提高這一工作效率作出了設計及論證， 采用液壓系統(tǒng)驅動控制平行四連桿機構，其進退控制閥組可實現(xiàn)進退缸的位置保持及浮動控制；升降控制閥組、同步馬達、升降缸閥組可實現(xiàn)升降缸的位置保持、升降缸的二 級壓力切換及同步升降控制，具有自動化程度高、安全性好的優(yōu)點。 關鍵詞： 風力發(fā)電變槳回轉軸承 配重臂 設計 液壓系統(tǒng) 平行四連桿機構 大學 畢業(yè)設計 is of a a in At of of in on of is to on to is or of a to in of of an is to be in of to of is on to of of of be to a be to 大學畢業(yè)設計 I 目 錄 摘要 ................................................................................................................................................. I 目 錄 ............................................................................................................................................. I 第 1 章 概述 .............................................................................................................................. 1 課題的研究背景 ...................................................................................................... 1 力發(fā)電機國內外研究應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 ......................................... 1 力發(fā)電機的組成及變漿軸承 .................................................................... 2 題來源及其意義 ..................................................................................................... 3 題內容 ....................................................................................................................... 3 題 研究內容 ................................................................................................... 3 體內容及設計思想 ..................................................................................... 4 術路線與可行性分析 ............................................................................................. 6 術路線 ............................................................................................................. 6 行性分析 ......................................................................................................... 7 實用新型裝卸裝備優(yōu)點 : ............................................................................ 7 第 2 章 配重臂裝卸裝置 的總體方案設計 ............................................................................ 8 重臂裝卸裝置概述 ................................................................................................. 8 重臂裝卸裝置簡介 ..................................................................................... 8 重臂裝卸裝置的工作原理 ......................................................................... 8 重臂裝卸裝置部件的設計要求及參數確定 ................................................... 9 計要求 ............................................................................................................ 9 重臂裝卸裝置的整體結構尺寸確定 ..................................................... 9 第 3 章 液壓支架主要零部件的設計與計算 .................................................................... 11 機鋼結構的選型 ..................................................................................................... 11 壓千斤頂的選擇 .................................................................................................... 11 第 4 章 整機重要部件的受力校核 ...................................................................................... 38 側頂桿支架校核 ................................................................................................... 38 拉桿 2 做強度校核 ................................................................................................ 40 側頂桿支架校核 .................................................................................................... 40 釘校核 ....................................................................................................................... 43 第 6 章 結論 .............................................................................................................................. 44 參考文獻 ..................................................................................................................................... 45 致謝 .............................................................................................................................................. 46 大學畢業(yè)設計 1 第 1 章 概述 課題的研究背景 本 課題主要是設計一款風電變槳軸承 試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，目的是服務于現(xiàn)在正蓬勃發(fā)展的風力發(fā)電行業(yè)。 目前風電技術及其設備研制剛剛處于起步階段， 中國的風力發(fā)電技術及其應用相對落后于歐美，風電設備 在設計選型時 應關注的主要技術經濟指標還沒有較好的評價和分析方法。 技術來自實踐也應用于實踐，通過對市場的 調研和對現(xiàn)有設備的分析和評價，來找到一種最合理的方案。 本文正是通過上述分析，提出了風電設備 設計 選型設計的一種新型有效、實用簡單的評價方法和分析途徑 ，并設計出了實際設備供實際生產參考使用 。 力發(fā)電機國內外研究應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 近年來由于環(huán)境和能源問題日趨緊張，風電作為一種可再生綠色能源越來越受到世界關注，尤其是近十年．全球風電累計裝機容量的年均增長率接近 30％，到 2009年底世界總的風能發(fā)電容量將突破 12億萬 歐洲《風力十二 >的規(guī)劃和預測，到 2020 年全世界風能裝機容量將達到 123． 1萬 一水平是 2005年的 21倍，年平均增速高達 20％，屆時風電將占世界電力供應的 12％。 國外液壓支架設計的自動化程度總體 較 高。液壓支架的設計主要包括三個步驟 :首先，根據要開采煤礦的地質環(huán)境確定液壓支架的工作阻力，然后，根據工作阻力，在三維 件中修改己經成型的液壓支架的參數，再在 件中對修改后的后，在虛擬樣機軟件中對液壓支架進行動力學及運動學分析。 近十幾年中國風電裝機容量迅猛增加，從 1995 年至今，我國風電裝機容量年增長率超過 46％。按照國家《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃 >提出的目標到 2010年我國風電裝機容量將達 O． 5萬 2015 年我國風電裝機容量達 1． 5萬 2020年我國風電裝機容量達 3． 0萬 在 2010年的目標已提前三年完成，按照目前發(fā)展速度，預計到 2020 年我國風電裝機容量將達 8． O 萬 2030年后風電將成為我國繼煤炭、石油之后的第三大能源。 大學畢業(yè)設計 2 圖 國西部的風力發(fā)電群 風電能源的需求拉動風電產業(yè)的發(fā)展，長期以來國內風電產品大多依賴進口，市場一直被丹麥、德國、美國、西班牙等歐美國家把持。近年來，在市場的誘導和政策的促進下國內涌現(xiàn)出了 一批優(yōu)秀企業(yè)，從市場份額看，國產機組比例也在上升，目前國內葉片、齒輪箱、發(fā)電機等零部件已基本能實現(xiàn)自主生產，但軸承、控制系統(tǒng)等還是主要依賴進口。 力發(fā)電機的組成及變漿軸承 風力發(fā)電機組中的軸承包括偏航系統(tǒng)軸承變槳距系統(tǒng)軸承和傳動系統(tǒng)軸承 (圖 1)。變槳軸承安裝于葉片和輪轂之間 ,為保證不同風速條件下風力發(fā)電機組正常工作 ,要保證葉片可以相對其軸線旋轉以達到變槳的目的。變槳軸承目前大 圖 力發(fā)電機上的一種 變漿軸 大學畢業(yè)設計 3 量采用四點接觸球轉盤軸承 ,依據風機的功率級數差異 ,單排、 雙排的四點接觸球轉盤軸承目前均有采用。轉盤軸承工作時一般為低速的回轉運動或間歇擺動 ,主要失效形式是溝道與鋼球失效連接螺栓或輪齒失效。 題來源及其意義 目前在風力發(fā)電變槳回轉軸承性能測試中，采用配重臂模擬槳葉，配重模擬作用在槳葉上的風載，通過配重臂與輪轂的連接來進行變槳回轉軸承的性能測試。輪轂固定把合在車間地面的底座上，配重臂放置在輪轂前面的兩個固定鞍座上，配重臂的數量根據葉輪的結構有兩個或三個不等。配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸是依靠吊車實現(xiàn)的，其缺點是每次只能裝配或拆卸一個配重臂，需要多 人參與裝配，生產效率和自動化水平低、安全性差。因此開發(fā)一種高效、安全的自動化的變槳配重臂裝卸裝置是亟待解決的問題。 本發(fā)明的一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，采用液壓系統(tǒng)驅動控制平行四連桿機構，其進退控制閥組可實現(xiàn)進退缸的位置保持及浮動控制；升降控制閥組、同步馬達、升降缸閥組可實現(xiàn)升降缸的位置保持、升降缸的二級壓力切換及同步升降控制，具有自動化程度高、安全性好的優(yōu)點。 每個變槳配重臂的裝卸效率由原來的 1 小時減少到 5分鐘，大大提高了試車效率和生產安全性，滿足了風電批量化生產的要求。 題內容 及 設計思想 題 研究內容 本實用新型涉及一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，課題內容包括試驗方案的選擇與確定，試驗材料與結構的選擇，結構的校核等幾大具體內容，目的是設計配重臂裝卸裝置的設計，按其原理要求在滿足強度和剛度的條件下實現(xiàn)功能 大學畢業(yè)設計 4 體內容及設計思想 本發(fā)明的目的是提供一種高效、安全的、自動化的風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法。 本實用新型的技術解決方案是這樣實現(xiàn)的：一種風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法，包括配重臂裝卸裝置和液壓控制系統(tǒng)，配 重臂裝卸裝置由底座和兩套對稱布置的走行輪、驅動臂、升降液壓缸、拉桿、擺動臂、進退液壓缸等組成，其特征在于所述的走行輪、安裝在固定軌道上， 左邊 走行輪軸上裝有一個驅動臂， 另一個 走行輪軸上裝有一個擺動臂，驅動臂、擺動臂與車輪軸之間由滾動軸承支撐，驅動臂、擺動臂的一端與底座相連，另一端與拉桿相連，驅動臂、拉桿、擺動臂組成平行四邊形機構，底座和驅動臂之間裝有升降液壓缸，進退液壓缸通過耳軸安裝在基礎上的固定支座上，液壓缸頭部與底座相聯(lián)；液壓控制系統(tǒng)由油箱組件、供油系統(tǒng)、進退油缸液壓系統(tǒng)、升降油缸液壓系統(tǒng)組成，其特征在于 所述的油箱組件為供油系統(tǒng)提供油并接受進退油缸液壓系統(tǒng)和升降油缸液壓系統(tǒng)的回油，供油系統(tǒng)為進退油缸液壓系統(tǒng)和升降油缸液壓系統(tǒng)提供壓力油并組成系統(tǒng)保壓、卸荷回路，進退油缸液壓系統(tǒng)控制配重臂的進退并與二位四通電磁換向閥Ⅰ共同作用控制進退液壓缸的浮動，升降油缸液壓系統(tǒng)控制配重臂裝卸裝置的升、降和保壓，保證兩升降液壓缸的同步動作，實現(xiàn)抬升過程中低壓和系統(tǒng)壓力的二次切換。 配重臂裝卸裝置的機構簡圖 如圖 11、底座， 2、 走行輪Ⅰ， 3、 驅動臂， 4、 升降液壓缸， 5、 拉桿， 6、 走行輪Ⅱ， 7、 擺動臂， 8. 進退液壓缸 圖 配重臂裝卸裝置 結構 簡圖 如附圖所示，風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法， 包括 配重臂裝卸裝置和液壓控制系統(tǒng) ， 配重臂裝卸裝置由底座 1和兩套對稱布置的走行輪Ⅰ2、驅動臂 3、升降液壓缸 4、拉桿 5、走行輪Ⅱ、擺動臂 7、進退液壓缸 8 等組大學畢業(yè)設計 5 成，走行輪Ⅰ 2、 走行輪 Ⅱ 6安裝在固定軌道上，走行輪Ⅰ 2軸上裝有一個驅動臂3，走行輪Ⅱ 6軸上裝有一個擺動臂 6，驅動臂 3、擺動臂 7與車輪軸之間由滾動軸承支撐，驅動臂 3、擺動臂 7的一端與底座 1相連，另一端與拉桿 5相連，驅動臂 3、拉桿 5、擺動臂 7 組成平行四邊形 機構，能夠保證在配重臂升、降過程中始終保持平行移動。底座 1和驅動臂 3之間裝有升降液壓缸 4，該液壓缸用于實現(xiàn)底座的升降運動。進退液壓缸 8通過耳軸安裝在基礎上的固定支座上，液壓缸頭部與底座 1相聯(lián)當進退液壓缸 8動作時可實現(xiàn)底座的水平移動，從而帶動配重臂的進退。由 走行輪 Ⅰ 2、驅動臂 3、升降液壓缸 4、拉桿 5、 走行輪Ⅱ 6、擺動臂 7組成的升降機構共有前后兩套，對稱布置。在兩個 升降液壓缸 4的共同作用下完成變槳配重臂的抬升工作。 大學畢業(yè)設計 6 術路線與可行性分析 術路線 圖 配重臂裝卸裝置 技術路線 分析 大學畢業(yè)設計 7 行性分析 目前在風力發(fā)電變槳回轉軸承性能測試中，采用配重臂模擬槳葉，配重模擬作用在槳葉上的風載，通過配重臂與輪轂的連接來進行變槳回轉軸承的性能測試。輪轂固定把合在車間地面的底座上，配重臂放置在輪轂前面的兩個固定鞍座上，配重臂的數量根據葉輪的結構有兩個或三個不等。配重臂與輪轂之間的裝配和拆卸是依靠吊車實現(xiàn)的，其缺點是每次只能裝配或拆卸一個配重臂，需要多人參與裝配，生產效率和自動化水平低、安全性差。 隨著科技是發(fā)展，社會的進步，自動智能化得到了進一步的發(fā)展，所示實現(xiàn) 風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及 裝卸方法 的自動化已不是難題，通過本論文的設計， 每個變槳配重臂的裝卸效率由原來的 1小時減少到 5分鐘，大大提高了試車效率和生產安全性，滿足了風電批量化生產的要求。 實用新型裝卸裝備 優(yōu)點 : 1、配重臂裝卸過程的高效、安全； 2、可實現(xiàn)進退缸的位置保持及浮動控制，保證配重臂與輪轂間的螺栓把合力矩； 3、可實現(xiàn)升降缸的位置保持、二級壓力切換及同步升降控制； 4、可實現(xiàn)系統(tǒng)壓力自動補償及卸荷功能 。 大學畢業(yè)設計 8 第 2 章 配重臂裝卸裝置的總體方案設計 重臂裝卸裝置 概述 重臂裝卸裝置簡介 本設計的配重臂裝卸裝置為風電變槳軸承試驗用的典型配套設備，主要特點是： （ 1）、專業(yè)性強，設計的主要用途是為該實驗用，別的場合用途很?。? （ 2）、設計應該在滿足要求的情況下盡量的簡潔，降低成本； （ 3）、操作要方便、易于維護。 重臂裝卸裝置 的工作原理 a b A— 推進千斤頂 、 B— 抬舉千斤頂 圖 重臂裝卸裝置工作原理 （ a 豎直提升、 b 水平推進） 該風電變槳軸承試驗用配重臂裝卸裝置及裝卸方法， 包括 配重臂裝卸裝置和液壓控制系統(tǒng) ， 走行輪安裝在固定軌道上， 其中一個 走行輪軸上裝有一個驅動臂，另一個 走行輪軸上裝有一個擺動臂，通過拉桿與底座組成平行四邊形機構，底座大學畢業(yè)設計 9 和驅動臂之間裝有升降液壓缸 B， 推進 液壓缸 頭部與底座相聯(lián)；液壓控制系統(tǒng)由油箱組件、供油系統(tǒng)、進退油缸液壓系統(tǒng)、升降油缸液壓系統(tǒng)組成，進退油缸液壓系統(tǒng)控制配重臂的進退并實現(xiàn)裝卸裝置的浮動，升降油缸液壓系統(tǒng)控制配重臂裝卸裝置的升、降和保壓，保證兩 液壓 缸的同步動作，實現(xiàn)抬升過程中低壓和系統(tǒng)壓力的二次切換。本實用新型具有配重臂裝卸過程高效、安全、自動的 優(yōu)點 。 重臂裝卸裝置 部 件的設計要求及參數確定 計要求 本設計提供的初步設計要求為提升 1000物，豎直方向上的活動范圍為0~300平方向上的活動范圍為 0~700滿足給定的設計要求的情況下盡量做到用料最省，操作方便的目的 重臂裝卸裝置 的整體結構尺寸確定 為本課題我們初期論證階段做了三 套設計方案 ，并對這三套方案做了周密的比較和權衡，最終得到了合理的選擇。 方案一： a 大學畢業(yè)設計 10 方案二： b 方案三： c 圖 期三種方案 對比 三種方案的初步比較： 方案 1：桿 7 于平臺連 接處的部分較長（ 400轉動角度較小，力矩加大，需要液壓缸提供很大的推力，而且為保證強度各桿件的厚度也要加厚，不實用。 方案 2：縮短了方案一中桿 7 的長度（ 200有利于節(jié)省材料，但要達到工作要求的提升高度需很大的轉動角度（大約為 97 度），這就意味著對液壓缸的行程要求很大，一般難以滿足要求。 方案 3： 在對以上 2 種方案的比較和權衡中，選擇適當的各桿件的長度，液壓缸滿足各項要求，同時可以達到用料最省的目的，所以有了方案 3。 大學畢業(yè)設計 11 第 3 章 液壓支架主要零部件的 設計與計算 在本次畢業(yè)設計中，我主要負責機械 部分的設計工作。其中最主要的設計計算為整體尺寸的設計和材料的選擇，以及液壓千斤頂的選擇上 。 機鋼結構的 選型 本裝置根據具體的設計特點選擇了矩形冷彎空新型鋼料，符合 6728—2002。除拉桿外選擇 60格以外，其他均選擇 100格，截面如下圖所示： 圖 選用的兩種鋼材截面 壓千斤頂的選擇 液壓千斤頂的選擇 要考慮很多因素： 第一，考慮到物體重量不是很大，所以壓力可以采用 6~10中低壓力，這樣對于日后系統(tǒng)維護及安全 操作等有相當大的好處。 第二，有了壓力就可以根據 F=N（ P*S）來求液壓缸的缸徑桿徑了，這里默認液壓缸無桿腔充油，物體被舉起 或被推進 ，這樣就可以選擇了，并且液壓缸的缸桿螺紋是設計的標準，也可以讓油缸生產廠根據 設計要求制作 。 第三，由于 需要選擇的兩個液壓千斤頂均是 是 往復 運動， 所以 要在回路上加裝平衡閥，這一點相當重要 初步選擇的兩個液壓千斤頂的參數如下表所示： 大學畢業(yè)設計 12 推力 （ 拉力 （ 工作壓力 （ 工作行程 （ 提升千斤頂 07 00 推進 千斤頂 00 表 壓千斤頂技術參數 本裝置的液壓系統(tǒng)與采煤機械中的液壓支架基本類似，因此在技術成熟的基礎上提升千斤頂選擇采煤液壓支架用 20如圖；推進千斤頂選擇采煤液壓支架用 31如圖 a． 提升千斤頂 b. 推進千斤頂 圖 選用的兩種液壓千斤頂 大學畢業(yè)設計 13 對選 好 的部件先進行安裝得到 整機效果圖 如下 ： 大學畢業(yè)設計 14 液壓缸的設計計算 1）液壓缸設計計算步驟 1） 根據主機的運動要求，按表選擇液壓缸的類型。根據機構的結構要求，按表選擇液壓缸的安裝方式。 2） 根據主 機的動力分析和運動分析，確定液壓缸的主要性能參數和主要尺寸。如液壓缸的推力、速度、作用時間、內徑、行程和活塞桿直徑等。 3） 根據選定的工作壓力和材料進行液壓缸的結構設計。如缸體壁厚、缸蓋結構、密封形式、排氣與緩沖等。 4） 液壓缸性能的驗算。 2）液壓缸類型及安裝方式的確定 工作時液壓缸要求可以雙向運動產生推拉力。故此我們選用單活塞桿雙作用液壓缸 。 根據液壓缸工作壓力的大小，選用拉桿型液壓缸。安裝方式兩端鉸接，剛性導向。 3) 液壓缸的主要性能參數 液壓缸的主要尺寸為缸筒內徑、活塞桿直徑和缸筒長度等。 1、 缸 筒的內徑 根據載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計算液壓缸內徑 D 計算公式為 式中 m） 根據求出的已知數據 D=中 0m） m） m/ 0m/s） 已知： 00 . 0 8 ; 0 . 2 5 / ; 0 . 1 /D m v m s v m s? ? ?000 3 . 5 7 1 0 ???大學畢業(yè)設計 15 按公式代入數據，求得 0d=5、 缸底厚度的計算 平行缸底，當缸底無油孔時 式中 m） m） ??? 已知： ? ?0 . 0 8 ; 3 1 . 4 ; 1 2 2yD m P M P a M P a?? ? ?按公式代入數據，求得 h=18) 液壓缸的聯(lián)接計算 1、 缸蓋聯(lián)接計算 缸蓋聯(lián)接采用焊接聯(lián)接： 液壓缸缸底采用對焊時，焊縫的拉應力為 式中 N） m） 1m) 2m） ? 常取 ? =知： 按公式代入數據，求得 ? = ?0 3 2212()4????121 5 7 . 8 ; 1 0 2 ; 8 5 ;0 . 7F k N D m m D? ? ? ??大學畢業(yè)設計 16 若缸頭采用角焊時，則焊縫應力為 式中 m） 已知數據同上，按公式代入數據，求得 ? =、 螺栓聯(lián)接的計算 缸體與缸蓋采用螺栓聯(lián)接時，螺紋處拉應力為 螺紋處的切應力為 合成應力為 ? ?223 1 . 3n? ? ? ? ?? ? ? ?式中 已知： 按公式代入數據，求得 合應力為 6 5 ? 3、 活塞與活塞桿的聯(lián)接計算 活塞與活塞桿采用螺紋聯(lián)接時，活塞桿危險截面（螺紋退刀槽）處的拉應力為 12h? ??214???1014 ; 1 . 5 ; 0 . 1 2 ;9 2 ; 3 3 ; 3 0Z K N d m m d m m? ? ?? ? ?4 8 a?? ??1214??大學畢業(yè)設計 17 切應力為 合成應力為 ? ?223 1 . 3n? ? ? ? ?? ? ? ? 式中 1N） m） ??? 已知： 按公式代入數據，求得 合應力為 2 6 2 P a? ? 4、 活塞桿與活塞肩部表面的壓應力 已知： 129 2 ; 7 0 ; 5 2F k N A m m A m m? ? ?按公 式代入數據，求得 5 3 ? 5、 銷軸、耳環(huán)的聯(lián)接計算 銷軸的聯(lián)接計算： 1 1 F ?221 ()4F D d p???? ? ?1101 . 5 ; 9 2 ;0 . 0 3 ; 0 . 0 3 3K F K Nd m d m??1 9 5 1 a?? ??2212()4???大學畢業(yè)設計 18 銷軸通常是雙面受剪，為此其直徑 式中 m） N） ??? 對于 45鋼， ??? =70 已知： F=??? =70公式代入數據，求得 d=39環(huán)的聯(lián)接計算： 耳環(huán)寬度為 式中 m） m） ? ?c?通常取 ? ?c?=（ b?b?已知： F=d=? ?c?=84公式代入數據，求得 8) 活塞桿穩(wěn)定性驗算 液壓缸承受軸向壓縮載荷時，當活塞桿直徑 d 與活塞桿的計算長度 l 之比大于 10時，應校核活塞桿的縱向抗彎強度或穩(wěn)定性。 1、 無偏心載荷 由材料力學知，受壓細長桿，當載荷力接近某一臨界值時，桿將產生縱向彎曲。且其撓度值隨壓縮載荷的增加而急劇增大，以至屈曲破壞。 對于沒有偏心載荷的細長 桿，其縱向彎曲強度的臨界值，可按等截面法和非等截面法計算。 等截面計算法： ? ??? ?d ??大學畢業(yè)設計 19 當細長 比時，可按歐拉公式計算臨界載荷時 式中 N） 于鋼，取為 112 0E P a?? 4m ） 實心活塞桿 m） 活塞桿在最大伸出時，活塞桿端支點和液壓缸安裝點間的距離（ m） m） 實心活塞桿 2m ） I 實心活塞桿 若活塞桿為實心桿，并用鋼鐵材料制造時，上式可以簡化為 已知： 1 1 6 41 ; 2 . 1 1 0 ; 1 . 2 1 0n E P a J m?? ? ? ? ?; 按公式代入數據，求得 7) 液壓缸的主要性能參數 液壓缸的主要尺寸為缸筒內徑、活塞桿直徑和缸筒長度等。 1、 缸筒的內徑 根據載荷力的大小和選定的系統(tǒng)壓力來計算液壓缸內徑 D 計算公式為 22JP l??464?4244 1121 . 0 2 10l??0 7 52 9 5 N??23 . 5 7 1 0 ???l 大學畢業(yè)設計 20 式中 m） 根據求出的已知數據 F= P=公式代入數據，求得 D=、 活塞桿的直徑 d 根據速度比的要求來計算活塞桿的直徑 d 式中 m） m） ? 液壓缸的往復運動速度比，一般有 2、 幾種。根據下表選取速度比。 表 3? 和 工作壓力 p/ ≦ 10 0 ≧ 20 速度比 ? 2 2 由于工作壓力 p=選取速度比 ? = 按公式代入數據，求得 d=70據標準圓整 d=80、 液壓缸行程 液壓缸行程 s，主要依據機構的運動要求而定。但為了簡化工藝和降低成本，按標準系列值選取 s=400 8) 液壓缸結構參數的計算 液壓缸的結構參數，主要包括缸筒壁厚、油口直徑、缸底厚度、缸頭厚度等。 1、 缸筒壁厚的計算 1??61036014%6101225 ??????? ? ?大學畢業(yè)設計 21 缸筒的材料： 45號鋼 按厚壁筒計算 對于中高壓系統(tǒng)，液壓缸厚度一般按厚壁筒計算。 當缸體材料由脆性材料制造時，缸筒厚度應按第二強度理論計算 按公式代入數據，求得 ? =4、 缸體外徑的計算 1 2?式中 1m） 按公式代入數據，求得 1D=160標準圓整1D=168、 液壓缸油口直徑的計算 液壓缸油口直徑應根據活塞最高運動速度 式中 0m） m） m/ 0m/s） 已知： 00 . 1 2 5 ; 0 . 2 5 / ; 0 . 1 /D m v m s v m s? ? ?按公式代入數據，求得 0d=9、 缸底厚度的計算 平行缸底，當缸底無油孔時 ? ?? ? 0 . 4( 1 )2 1 . 3?????000 ?0 3 大學畢業(yè)設計 22 式中 m） m） ??? 已知： ? ?0 . 1 2 5 ; 2 4 ; 1 2 2yD m P M P a M P a?? ? ?按公式代入數據，求得 h=27、 缸頭厚度的計算 由于在液壓缸缸頭上有活塞桿導向孔，因此其厚度的計算方法與缸底有所不同。 選用螺釘連接法蘭型缸頭： 式中 m） N） m） m） 0m） m） ??? 已知：采用 按公式代入數據，求得 F= ?03 ( ) dh d????2 2 2()44 HF d p d d q??? ? ?? ?006 0 ; 7 2 ; 6 6 ;1 6 ; 1 0 4 ; 1 0 0H c pd m m d m m d m md m m D m m M P a?? ? ?? ? ?大學畢業(yè)設計 23 h=9) 液壓缸的聯(lián)接計算 1、 缸蓋聯(lián)接計算 缸蓋聯(lián)接采用焊接聯(lián)接： 液壓缸缸底采用對焊時，焊縫的拉應力為 式中 N） m） 1m) 2m） ? 常取 ? =知： 按公式代入數據，求得 ? =缸頭采用角焊時，則焊縫應力為 式中 m） 已知數據同上，按公式代入數據，求得 ? =、 螺栓聯(lián)接的計算 缸體與缸蓋采用螺栓聯(lián)接時，螺紋處拉應力為 螺紋處的切應力 為 2212()4????122 4 2 . 5 ; 1 6 8 0 . 1 6 8 ; 0 . 1 5 ;0 . 7F k N D m m m D m? ? ? ? ??12h? ??214??大學畢業(yè)設計 24 合成應力為 ? ?223 1 . 3n? ? ? ? ?? ? ? ?式中 已知： 按公式代入數據，求得 合應力為 3 8 ? 3、 活塞與活塞桿的聯(lián)接計算 活塞與活塞桿采用螺紋聯(lián)接時，活塞桿危險截面（螺紋退刀槽）處的拉應力為 切應力為 合成應力為 ? ?223 1 . 3n? ? ? ? ?? ? ? ? 式中 1N） m） ??? 已知： ?1014 ; 1 . 5 ; 0 . 1 2 ;8 5 . 5 ; 4 2 ; 3 8Z K KF k N d m m d m m? ? ?? ? ?2 8 a?? ??1214??1 1 F ?221 ()4F D d p???? ? ?大學畢業(yè)設計 25 按公式代入數據，求得 合應力為 1 5 2 P a? ? 4、 活塞桿與活塞肩部表面的壓應力 已知： 128 5 . 5 ; 8 0 ; 6 2F K N A m m A m m? ? ?按公式代入數據，求得 4 2 ? 5、 銷軸、耳環(huán)的聯(lián)接計算 銷軸的聯(lián)接計算 ： 銷軸通常是雙面受剪，為此其直徑 式中 m） N） ??? 對于 45鋼， ??? =70 已知： F=??? =70公式代入數據，求得 d=47環(huán)的聯(lián)接計算： 耳環(huán)寬度為 式中 m） 1101 . 5 ; 8 5 . 5 ;0 . 0 3 8 ; 0 . 0 4 2K F K Nd m d m??1 1 3 a?? ??2212()4???? ??? ?d ??大學畢業(yè)設計 26 m） ? ?c?通常取 ? ?c?=（ b?b?已知： F=d=? ?c?=70公式代入數據，求得 10) 活塞桿穩(wěn)定性驗算 液壓缸承受軸向壓縮載荷時，當活塞桿直徑 d 與活塞桿的計算長度 l 之比大于 10時，應校核活塞桿的縱向抗彎強度或穩(wěn)定性。 1、 無偏心載荷 由材料力學知，受壓細長桿，當載荷力接近某一臨界值時，桿將產生縱向彎曲。且其撓度值隨壓縮載荷的增加而急劇增大，以至屈曲破壞。 對于沒有偏心載荷的細長桿，其縱向彎曲強度的臨界值，可按等截面法和非等截面法計算。 等截面計算法： 當細長 比 時，可按歐拉公式計算臨界載 荷時 式中 N） 于鋼，取為 112 0E P a?? 4m ） 實心活塞 桿 m） 活塞桿在最大伸出時，活塞桿端支點和液壓缸安裝點間的距離（ m） m） 實心活塞桿 l 22JP l??464?4大學畢業(yè)設計 27 2m ） I 實心活塞桿 若活塞桿為實心桿，并用鋼鐵材料制造時，上式可以簡化為 已知： 1 1 6 41 ; 2 . 1 1 0 ; 2 1 0n E P a J m?? ? ? ? ?;3 按公式代入數據，求得 對選好的部件先進行安裝得到整機效果圖如下： 圖 3整機效果 1、液壓缸工作壓力的確定 液壓缸要承受的負載包括有效工作負載、摩擦阻力和慣性力等。液壓缸的工作壓力按負載確定。對于不同用途的液壓設備，由于工作條件不同，采用的壓力范圍也不同。設計時，液壓缸的工作壓力可按負載大小由附表 7確定，也可按液壓設備類型參考附表 10 來確定。 244 1121 . 0 2 10l??0 4 6 4 N??大學畢業(yè)設計 28 2、 缸筒內徑 對于負載較大的工程、礦山機械用的油缸，在系統(tǒng)給定的工作壓力情況下，常以保證油缸有足夠的牽引力，能驅動工 作負載為確定缸筒內徑的重要條件，如果尚有運動速度要求時，則往往在校核時通過選擇適當流量油泵的辦法來解決。 但是當系統(tǒng)的工作壓力尚未確定的時候，必須首先根據負載的大小合理地選擇油缸的工作壓力（見附表 7），選定的工作壓力應符合 見附表 1） 當無桿腔進壓力油驅動負載時，液壓缸的直徑 、工作壓力 m ???? ?? ])[(4 2020 由此得缸筒內徑 0200 )(4??? ?? （ m） 式中 P —— 工作壓力（ 0P—— 回油背壓（ 若回油直接通油箱，可取0P≈ 0； m?—— 機械效率，考慮密封件的摩擦阻力損失，橡膠密封通常取 92.0?m?； d —— 活塞桿直徑（ m），通常 。 由上式計算所得的缸筒內徑，需 按 見附表 2） 3、活塞桿直徑 油缸內徑確定后，若單桿活塞缸的雙向運動有一定速比要求時，可按速比 ?的關系式求出活塞桿的直徑為 1?? (m) 式中的 ? 值可根據附表 11的推薦值選取。 對于一般無速比要求的油缸，也可按下式初步定出活塞桿直徑 51~31(? （ m） 以上計算所得的活塞桿直徑，均需按 29 圓整成標準值。（見附表 3） 4、液壓缸壁厚 計算公 式： t=00S t=管壁厚（最小厚度） =最大壓力， kg/=管內徑， m S=δ /5安全系數δ =抗拉強度最低值 5、最小導向長度 當活塞桿全部外伸時，從活塞支承面中點到導向套滑動面中點的距離稱為最小導向長度（如圖 4 所示），若導向長度太小，將使油缸