互感器现场试验智能辅助装置机构设计【包含三维建模和仿真】
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互感器
现场
试验
实验
智能
辅助
装置
机构
设计
包含
包括
包孕
蕴含
三维
建模
以及
仿真
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,互感器现场试验智能辅助装置 机构设计,指导老师：,答辩人：,课题背景和意义,01,设计概述,02,solidworks三维建模,04,关键动作的动画仿真,05,总结及展望,06,各部件机构设计与方案选择,03,1.课题背景和意义,1.1课题背景 电流互感器试验简要介绍,电流互感器试验工作框图,测试原理的简单描述就是用大电流通过标准互感器和被检互感器，看输出两者是否匹配。,电流互感器试验现场照片,国内外现有的电流互感器现场试验主流的两种方法,方法一：搭手脚架，然后把设备拉上去。 优点：简单直接，技术难度小。大电流测量过程中，工作人员，可以从手脚架中下来，避免人身受到伤害。 缺点：费时费力，断电时间太长。临时手脚架存在一定安全隐患。,方法二：如图所示,1.2课题的目的和意义,安全,成本,人员安全,设备安全,时间成本,人力成本,2.设计概述,（1）平台最大载重为100kg （2）最高工作位置为8m （3）移动地面环境为水泥路面、草坪、碎石地面等 （4）可自动精确进行非规则平面的装夹和取下。 （5）整个试验过程操作简单、装置运动轨迹简单、成功率高。 （6）可靠性强、安全性高、成本低廉、具备量产可能性。,2.1设计要求,2.2设计思路,高空升降装置,被测互感器,3.各部件机构设计与方案选择,3.1特殊夹具的设计,设计要求：,在互感器试验中需要将升流器、标准互感器与被测互感器连接，而我们设计的特殊的夹具就是起到连接作用。 1、能配合电动手臂实现夹持和松开，要求动作简单、稳定性高。 2、装夹厚度尺寸范围应满足：5-30mm（被夹物体） 3、为了方便定位操作，夹具要求双向同步夹持。（单向夹持在机械定位夹持过程中很难适用）,设计方案,方案一：,优点：1、夹板可在垂直平面内移动，便于装夹； 2、结构新颖、美观。 缺点：1、零部件、结构复杂、制作难度大、成本较高； 2、夹持动作较复杂、稳定可靠性较低； 3、与电动手臂的接触点为线接触，不利于电动手臂的夹持。 4、被测互感器不能与电流线通过一个零件直接连接。,方案二,优点：1、夹持动作和结构简单； 2、被测互感器能与电流线通过一个零件直接连接。 缺点：1、经实际加工制作，最大问题是导柱与滑套很容易锁死，无法运动； 2、体积较大、加工制作难度较高； 3、运动轨迹不便于装夹定位。,方案三,优点：1、结构简单，小巧轻便，稳定可靠； 2、加工难度低，成本低廉； 3、被测互感器能与电流线通过一个零件直接连接； 4、适应性强，可设计多种不同尺寸和形状适应不同试验要求。 缺点：暂无,最优方案,3.2电动夹持手臂的设计,设计要求,作为在三轴悬臂滑台和终端夹线夹子之间的关键枢纽，将夹具安装在被测互感器上，起到人工作业中手的作用。 （1）平稳精确地夹持夹线夹子安装在被测互感器和取夹器上； （2）平稳精确地将夹线夹子从被测互感器和取夹器取下； （3）能双向同步进给运动。,设计方案,在设计上主要有：气动、电动、液压三种动力输出方式。这里选择电动，其主要优势有以下几点： 1不需要特定的气压源和液压源，即使突然断电，也能使夹爪保持断电前的位置，避免出现安全隐患。 2.在试验中需要远距离传输信号要求的情况下，电信号更易与计算机连接，更容易实现智能远程控制，而且在进行线路检测时也更加便利，方便系统设计。 3相较于其它方式，电动夹持手臂更能实现夹爪位置和夹持力的精确控制。,动力源选择：,电机：24V 120W 圆57无刷伺服配1000线编码器 + 交流伺服电机驱动器。负载转速V=300r/min,传动机构：双向螺杆螺旋传动方式。 螺杆和螺母的基本参数：国标GB/T 5796.1-2005中螺距P=2mm的标准牙型，单边螺杆导程S=25mm，螺母导程S2=5mm,机构简图,3.3定位平台的设计和定制参数设计,设计要求,作为升降平台与被测互感器之间的移动枢纽，将电动夹持手臂比较精确地定位到特殊夹具与被测互感器的连接处。 （1）能够较大范围地在三维空间中精确定位 1.正对被测互感器横向移动范围应大于等于1200mm 2.正对被测互感器前后移动范围应大于等于700mm 3.正对被测互感器纵向移动范围应大于等于500mm （2）运动轨迹简单，便于远程遥控操作 （3）结构轻巧，能适应现场复杂环境 （4）能适应户外工作，易于维护维修，可靠性高。,设计方案和定制参数,方案一：多自由度机械手臂,优点：1、重复动作精确度高（能够0.05 mm）； 2、除了三维空间定位，还能实现多角度精确定位。 缺点：1、整套设备质量过重（满足技术要求的设备市面上多大于200kg）； 2、现场试验非重复动作，每次试验需重新定位，定位过程复杂，不便于现场操作； 3、市场价格昂贵，维护成本高； 4、动作范围比较局促，若需满足项目要求，横向移动还需加装滑台； 6、多用于室内高精密仪器制作工作，难以适应户外工作。,方案二：三轴悬臂式直线滑台,优点：1、定位动作简单，方便系统设计和现场操作； 2、定位精度高（能够0.02 mm）； 3、成本低，结构便于维护维修（市场价格5000元左右），可靠性高； 4、定制程度高，市面上可依照客户需求高度定制； 5、三维空间定位范围大，能独自满足项目要求； 6、安装和改装难度低，便于在升降平台的安装和安装电动夹持手臂； 7、铝合金材质，装置轻便，符合项目要求。 缺点：暂无,最优方案： 三周悬臂式直线滑台,三维示意图,产品型号：北京九维银泰科技发展有限公司工业机械手臂ZTSA160 定制参数： a）工作面（mm）：160160 b）丝杆螺距（mm）：5 c）行程（mm）：x轴（固定横向滑轨）1200mm y轴（前后方向滑轨）：800m z轴（纵向滑轨）：600mm d）最高速度（mm/s）：500 e）水平/垂直承载(kg)：110/35 f）电机（W）：200W g）重复定位精度（mm）：100 0.01,3.4升降平台的选型,选型要求,1、移动运输需经过碎石地、草地、不规整路面，户外露台工作； 2、除了直上直下的动作外，能进行小范围的水平面移动（绕过障碍物）； 3、互感器现场试验时能在不规整地面上调平设备，并具有较高稳定性； 4、升降工作高度高于8米； 5、非工作状态下移动时体积小巧（长宽高小于：2m1.5m3m）,选型方案,综合考虑多方面因素，我们决定采用Haulotte 欧历胜集团型号为Compact8的剪叉式升降车。 产品特性： 1.可充电式全电力驱动便于户外移动。 2.全高度驾驶能力，能平衡式控制可使运动平缓渐进，这点非常利于精确定位，并节省定位的时间。 3.地面和平台上都有配有紧急停止按钮，3度倾斜传感器与锁孔保护提高了安全性， 4.0.92米的可延伸平台使整个机身在互感器试验中更加灵活，4公里/小时的行驶速度，3度的爬坡能力使之具有良好的稳定性。 5平台和地面上都备有控制台，有利于系统控制的改装。 6底盘配有四角扩散式液压支腿，保证静止实验时整套设备的稳定性。,除此之外该升降设备还标配了很多很实用安全的辅助装置，可以直接用于互感器现场试验中： 1.倾斜报警装置、超载报警装置、自行控制行驶速度、紧急下降装置和安全带锁扣大大提高其安全性。 2.350kg的承载能力远满足项目技术要求，非常利于设备改装。,4.Solidworks三维建模,4.1特殊夹具,4.2电动夹持手臂,4.3三轴悬臂式直线滑台示意图,4.4剪叉式升降机,剪叉式支架,底座,液压缸,活塞,平台,4.5辅助装置总装示意图,收藏状态,工作状态下,电动夹持手臂,特殊夹具,简易取夹器,三轴直线滑台,5.1升降机平台动作,5.关键动作的动画仿真,5.2装夹和取下动作,6.总结和展望,1.对于创新型设计，方案的可行性比方案本身更重要,2.各个机构方案的择优选择要考虑到局部和整体，切勿顾此失彼,3.相较于CAD等，三维制图软件更适合进行创新型设计,总结：,展望：,本文设计的互感器现场试验智能辅助装置能够安全、高效地完成相关测量检定工作，为项目招标方在进一步保障员工、设备安全的同时，还能为其创造出巨大的经济效益。有了本文设计的智能辅助装置，在互感器现场试验中，在检定人员无需
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