3T电缆车的设计-机械毕业论文【答辩优秀】

1 本科毕业设计 (论文 ) 题目 3T 电缆车的设计 学院名称 机械与汽车工程学院 _ 专业班级 机械 08-1 学生姓名 郝常华 导师姓名 范维华 2012 年 06 月 06 日 2 目 录 摘要 . 4 第一章 概述 . 6 1.1 电缆车知识 . 8 1.1.1 电缆车的应用背景 . 8 1.1.2 电缆车的发展状况 . 9 1.2 3T 电缆车装置 . 6 1.2.1 概述 . 6 1.2.2 功能简介 . 6 第二章 设计任务书 . 8 2.1 设计题目： 3T 电缆车设计 . 8 2.2 设计背景： . 8 2.2.1、题目简述 . 8 2.2.2 使用状况： . 9 2.2.3 设计参数 . 9 2.2.4 设计任务： . 9 第三章 3T 电缆车的总体设计方案 . 9 3.1 方案的选择 . 9 3.2 前方导向机构的工作原理 .11 3. 1.1 牵引机构： . 15 3. 1.2 转向机构： . 12 3 第四章 手动液压泵的选择与转向轮介绍 . 12 4.1 手动液压泵的选择 . 15 4. 1. 1 液压泵所需实现的性能要求 . 16 4、 1、 2 手动液压泵结构 . 17 4、 1、 3、手动液压泵主要技术参数 13 4.2 手动液压泵的操作规程 . 错误 !未定义书签。 4.3 转向轮的功能简介及选用 . 错误 !未定义书签。 第五章 电缆车的设计及各部件应力校核 . 16 5.1 电缆车的设计及应力校核 . 16 5.1.1 电缆车支架的设计 . 16 5.1.2 电缆车支架受力分析 . 17 5.1.3 受力后弯曲 幅度的校核 . 17 5 .1.4 前方转向轮轮轴轴承的寿命校核核 .19 5.1.5 后轮轴轴承的寿命校核 .19 第六章 我国电力施工发展现状 . 20 第七章 总结 . 20 参考文献 . 22 致 谢 . 23 4 摘 要 随着现代店电力施工的发展，电缆线盘托运及展放需要的自动化程度不断提高， 电缆车 是现代电力施工系统的重要设备之一，其主要功能是将电缆线盘进行运送和展放，从而达到高效架设电缆线的目的。 3T 电缆车 对整个电力施工系统的可靠安装将起到重要的作用。 关键词 ：电缆线盘、 电力施工 5 Abstract With the development of modern shop electrical construction, shipping and exhibition of the cable reel to put the needs of the degree of automation, continuous improvement, the cable car is one of the important equipment of the construction of modern power system, its main function is to put the cable tray delivery and exhibition. so as to achieve the purpose of efficient erection of the cable. 3T and reliable installation of the cable car construction of the entire power system will play an important role. Keywords: cable tray, electric power construction 6 7 8 第一章 概述 1.1 电缆车知识 1.1.1 电缆车 的应用背景 这个课题所涉及的电缆车是电力施工中电缆线盘托运及电缆的展放的必备工具。 旁路作业法是先引入旁路电缆对工作区域内的负荷进行临时供电，再将工作区域内的电气设备停电后进行检修，期间可以保证对用户的不间断供电，实现不停电检修。旁路带电检修更换配电线路，其主要工作量在于运输旁路电缆，架设旁路，目前架空旁路电缆的运输多采用普通载货汽车，电缆卷盘为单体绕放结构，施工时，将电缆卷盘运输到施工现场，采用吊车或其他起吊工具，人工收放电缆，完成架空线路的铺设，此种作业方法需要多人配合作业，电缆运送车辆受道路交通限制，往 往深夜提前运至施工现场，电缆在运送过程中难免磕碰损伤，且作业劳动强度较大，极大的限制了旁路作业设备在应急抢修和架空线路不停电工作的应用。 3T 电缆车就是为了解决这些问题而进行设计改进的。 9 1.1.2 电缆车的发展状况 国内此种类型的定型产品还有很多缺陷和不足，属开发改进设计阶段，该装置是一种提高电力施工效率的一个重要环节，是目前很多需要电力施工公司研究项目，对于野外电力施工和电缆支架的支设具有重要的实用价值，是一个很有前途的研究课题，发展前景广泛。 1.2 3T电缆车装置 1.2.1 概述 随着现代电力施工的发展，电缆线 盘托运及展放需要的自动化程度不断提高， 电缆车 是现代电力施工系统的重要设备之一，其主要功能是将电缆线盘进行运送和展放，从而达到高效架设电缆线的目的。 3T 电缆车 对整个电力施工系统的可靠安装将起到重要的作用。 电缆车装置的设计主要包括两个部分，即前方的牵引转向装置和后方的液压起重装置。前方的牵引转向装置的核心部件是转向轮，本方案采用的是万向轮；后方的核心装置和部件是手动液压泵。 1.2.2 功能简介 为了更好的从直观上了解认识 3T 电缆车的功能部件和设计效果，我在老师指导下，利用三维画图软件 pro/Engineer 将实物图画了出来，请看下图 1-1 和图1-2。 10 图 1-1 图 1-2 11 图 1-1 为起重机构的部分，手动液压杆下压可以经过导油管将压力油压到液压缸中，从而使液压缸中的起重部件带动提升挂钩上升，这样就可以使挂在提升挂钩沟槽内的电缆车升起脱离地面，实现电缆的离地托运，对电缆线盘起到保护作用，同时也可以实现电缆的轻松卷放。 图 1-2 为 3T 电缆车前方的牵引自动转向机构，牵引杆和转向轮的轴通过轴的铰接实现转向的任意偏转和调控，这样的设计可以在野外狭窄地带作业，同时电缆车的减震装置也使得电缆车可以适应野外不平路段的作业 ，大大提高了电缆车野外铺设电缆的机动性和灵活可靠性！ 第二章 设计任务书 2.1 设计题目： 3T 电缆车设计 2.2 设计背景： 2.2.1、题目简述 随着现代电力行业的发展，电力行业野外施工要求也不断提高， 3T 电缆车是现代电力施工系统的重要设备之一，其主要功能是将电缆线盘托运到施工场地并进行电缆线的展放，从而达到野外架设旁路电缆的目地。 3T 电缆车对整个电力施工系统的可靠快速运行将起到重要的作用。 本设计任务是电力行业的研究项目，已进行过前期的研发工作，这次设计主要根据电力施工系统的具体场地要求，对电缆车进行 有针对性的改进性设计。 3T电缆车主要包括件前方牵引转向部分和起重部分二个子任务。要求强度好，效率高，可靠性高。此电缆车技术先进，结构紧凑，效率高，目前国内无此种类型的 12 定型产品已有部分存在不足的产品，属开发改进设计的产品。 2.2.2使用状况： 室内工作；动力源为手动液压泵，载荷较平稳；检修期为三年大修。适应在野外空旷不平地带作业，并可以使电缆实现自由展放与收缩。 2.2.3生产状况： 专业机械厂制造。 2.3 设计参数 升降速度： 0 16mm/min ； 水平、升降加速度： 0.5mm/s ； 载荷： 3000kg。 2.4 设计任务： 设计件烟拆层输送装置的机械机构，包括动力装置、传动装置、执行机构，画出总体机构简图。 选取液压起重装置，计算液压泵所需规格。 设计总体传动方案 设计主要传动装置，完成总体装配图（ A0） 。 设计主要零件，完成零件图（ 2张 A0图纸 ） 。 编写设计说明书。 第三章 3T 电缆车的总体设计方案 3.1 方案的选择 根据电缆线盘的输送过程，在老师的指导和建议下，我采用了以下设计方案，如下图 3-1、 3-2、 3-3 所示： 13 图 3-1 图 3-2 14 图 3-3 3.2 前 方导向机构的 工作原理 该 3T 电缆车装置首先考虑的是电缆线盘的牵引转向装置。其主要用途是使电缆车实现自由转向从而实现在野外地带对电缆线盘的自由运送，牵引杆与前方转向轮连接在一起，牵引杆的转动与前方转向轮的转动一致，这样就实现了电缆车的在野外地带自由转向移动。如图 3-4所示。 图 3-4 15 3.1.1牵引机构： 牵引机构是使用 30 钢制造的槽钢机构。它的前方有挂钩，在使用时前方小车可以通过钩子拉动电缆车。 3.1.2转向机构： 转向机构由前方牵引杆和转向轮相连，牵引杆可以绕轴上下转动，转向轮随牵引杆移动可 以使电缆车在野外地带作业，实现了电缆车的野外严酷环境下作业。如图 3-5 所示： 图 3-5 第四章 手动液压泵的选择与各机构承受载荷计算校核 4.1 手动液压泵的选择 1、 SB63B 型手动泵为阶梯柱塞式双级液压泵。它做为液压动力源，除与破拆工具配套外，还可与其它多种工具或试验装置配套使用。 2、性能先进的 SB63B 手动泵是抢险人员可随身携带的便携式超高压动力源。 16 图 4-1 4.1.1液压泵所需实现的性能要求 已知：电缆线盘为 3000kg，线盘内部轴重为 1000kg，手动液压泵需要实现将电缆线盘整 体提高，因此，液压泵需要选择可以将 4T 重物提高的目的。这是选用手动液压泵的首要考虑因素。 液压泵功率计算 : 故液压泵的计算功率 P= M * g * V （ 4-1） = M * G * V = 4 0 0 0 1 0 0 . 0 2 W = 8 0 0 W 4、 1、 2 手动液压泵结构 ： SB63B 型手动泵主要结构图 4-1所示： 1、支架 2、油箱 3、手柄 4、油箱盖兼油尺 5、锁钩 6、安全阀 7、手控开关阀 8、高低压转换阀 9、快速接口阳口及防尘帽 10、快速接口阴口及防尘帽 11、回油管接头 12、出油管接头 4、 1、 3、手动液压泵主要技术参数： 项目 单位 指针 高压输出压力 Mpa 63 17 低压输出压力 Mpa 6-8 高压理论流量 ml/次 0.7 低压理论流量 ml/次 5 油箱容积 L 0.7 手柄力 N 290 油管长度 M 2 质量 Kg 4.8 4.2 手动液压泵的操作规程 1、 解开油箱捆扎带，搬转支架，将油管分别转至泵前方向，再搬正支架。 2、 松开油箱盖；工作前，须将油箱盖拧松 1-1.5 圈（图 2）。拧松过多会使油箱盖滑脱；过少时，油箱通气不好，会降低油泵功能。 图 2 拧开油箱盖 3、初次使用手动泵前，应检查油箱内液压油油面 :拧下油箱盖，检查油尺上油面所到位置（应在油尺两刻度之间）。过低时，应补充油后再进行工作（必须补充洁净液压油）。油面 过高会造成使用过程中液压油外溢。 4、 快速接口的软管将手动泵与开门器或万向剪等配套工具连接（如图 3）。 （应仔细检查系统外部的各部件，是否存在连接松动、器件损坏等异常现象。如发现，应及时维修更换。在确认各部分正常后，方可进行操作）。 注意： 快速接口对接后，应及时将接口防尘帽对扣在一起（防尘）。打开防尘帽的快速接口及防尘帽，不得放在地上。否则，脏物进入系统，而使工具损坏。 （图 3） 5、顺时针方向关闭手控开关阀。（图 4） 18 图 4 关闭手控开关阀 6、 开锁钩后，即可压动手动泵（图 1， ）手柄 。 此时手动泵向救援工具输出压力液压油，使工具进行救援作业（图 5）。 7、 工作完毕后，首先逆时针方向打开手控开关阀，卸掉泵及管路压力，然后将 手动泵与配套工具间快速接口脱开（图 7）。（接口扣好防尘帽） 图 5 压动手柄 图 6 松开手控开关阀 8、 拧紧油箱盖，用锁钩将手柄锁紧。搬转支架，将油管转至油箱方向（再搬转回支架），盘好油管（并捆扎）后装箱保存。 9、 在操作过程中应注意防尘，操作结束后应检查部件。擦试后装箱保存。 4、 3 转向轮的功能简介及选用 现在大部分电力 行业经常在野外铺设电缆。因此，野外路面的恶劣条件使得电力施工的难度相应提高，特别是对运送电缆线盘的电缆车提出了要求，为了适应野外施工的具体情况，本设计的电缆车在前方设计了转向轮，使得电缆车在野外不平路段可以自由转向，使其能够适应克服施工过程中的运送问题。 位于电缆车前方的牵引轮胎，可任意改变角度，移动灵活。 这种设计使得电缆车的野外作业的适应能力大大提高。 转向轮的设计如图 4-2 所示 19 图 4-2 转向轮的材料使用 30 号钢，外面使用的材料为聚胺脂（红色部分），这种设计师为了使前方轮胎减少与地面的摩擦，同时这种 设计也可以起到减震的效果。 第五章 电缆车的设计及各部件应力校核 5.1 电缆车的设计及应力校核 5.1.1 电缆车支架的设计 电缆车支架的材料选用 GB/T 707-1988 热轧普通槽钢，这样的选材就有利于减少支架的重量，同时又保重了电缆车运送电缆线盘的压强要求。现将支架截面的图形从 caxa 中截出，如图 5-1所示。 20 图 5-1 5.1.2 电缆车支架受力分析 如图所示，将电缆车支架简化后成为简支梁模型。已知 G=33000N，通过理论力学中的知识计算出 F1， F2。 2 * F 1 + F 2 = G (5-1) 2 * F 1 * 6 9 0 = F 2 * 1 8 5 0 (5-2) 将式（ 5-1）、（ 5-2）代入数据后联立得： 2 * F 1 + F 2 = 3 3 0 0 0 2 * F 1 * 6 9 0 = F 2 * 1 8 5 0 解上述方程可得： F 1 = 1 2 0 1 8 N ； F 2 = 8 9 6 0 N 5.1.3支架受力后弯曲幅度的 校核 由于电缆车的车身支架采用 20 号槽钢，先对其受力后的弯曲幅度进行校核。 21 图 5-2 图 5-3 已知电缆车的支架简化模型如图 5-3 所示，经计算可得 F e = 1 6 5 7 6 N.m,按一端铰支， l = 1 . 8 5 m ,材料为 Q 2 3 5 钢， E = 2 1 0 GPa ， s = 2 3 5 MPa. 取安全因数 nst = 2 . 5 ，校核该横梁的弯曲幅度。经核算，该衡量的弯曲幅度符合设计要求。 22 5.1.4 前方转向轮轮轴轴承的寿命校核 图 5-3 主动轮轴轴承中径向力最大为 0.977KN。 P = fp Fr =1.2 0.977KN =1.17KN （ 4-3-1） fp 的取值见机械设计表 13 6 6210 滚动轴承的基本额定动载荷 C=35KN C 的取值见机械设计课程设计手册表 6 1。 Lh = )(60106 pcn (4-3-2） = 36 )17.135(46010 =1.11108h 5.1.5 后轮轴轴承的寿命校核 P = fp Fr =1.2 0.924KN = 1.1KN (4-3-3) 23 Lh = )(60106 pcn （ 4-3-4） = 36 )1.135(46010 = 1.34 108h 移苗机每天工作 10小时，每年工作 600 小时，设计轴承使用寿命为 6年。 Lh = 600 6 3.6 错误 ! 未 找 到 引 用 源 。 h （ 4-3-5） Lh Lh ，满足设计要求。 第六章 我国电力施工发展现状 首先介绍一下传统电力施工中的 旁路作业法 ， 旁路作业法是先引入旁路电缆对工作区域内的负荷进行临时供电，再将工作区 域内的电气设备停电后进行检修，期间可以保证对用户的不间断供电，实现不停电检修。旁路带电检修更换配电线路，其主要工作量在于运输旁路电缆，架设旁路，目前架空旁路电缆的运输多采用普通载货汽车，电缆卷盘为单体绕放结构，施工时，将电缆卷盘运输到施工现场，采用吊车或其他起吊工具，人工收放电缆，完成架空线路的铺设，此种作业方法需要多人配合作业，电缆运送车辆受道路交通限制，往往深夜提前运至施工现场，电缆在运送过程中难免磕碰损伤，且作业劳动强度较大，极大的限制了旁路作业设备在应急抢修和架空线路不停电工作的应用。 电缆车是电力施 工中电缆线盘托运及电缆的展放的必备工具。 本设计的电缆车弥补了传统旁路作业法的缺点和不足，首先电缆车通过其中装置（选用3.2t 螺纹千斤顶）使电缆脱离地面，同时电缆架设在缆车的轮轴之上，可通过手动摇杆使电缆转动实现电缆的收卷和展放。位于电缆车前方的牵引轮胎，可任意改变角度，移动灵活。前方的牵引杆通过螺栓连接在支架前方的突出薄板上，可以使前方牵引杆上下转动，可以实现在野外的不平地带电缆车的颠簸浮动，加上在电缆车上加设了减震装置，可以使电缆车在狭窄的场地和野外路面不平地带作业，极大的减小了劳动工作强度，使电缆的野 外铺设机动灵活性显著提高。 第七章 总结 3T 电缆车是伴随着电力施工行业的兴起而出现并发展起来的电缆线盘运送展放专用设备，是电力行业野外施工的重要输送设备，是代表电力行业 24 施工效率的标志。其主要用途是将电缆线盘输送到野外施工现场并使电缆进行展放。 本次设计主要用于电力施工方面以提高电缆施工架设效率，可广泛应用于电力施工公司中创造更好的效益。 设计过程中很多知识用到 机械设计和机械制造的结论或定理，并参考老师提供的资料及建议。设计涉及支架设计，牵引导向轮设计，轴的设计，机架设计，箱体类零件的设计，液压 泵计算和选择问题。同时应用材料力学中强度理论对构件进行校核。在对支架的设计中还用到了机械工程材料的相应知识，对支架的弯曲强度进行了计算。 完成这次设计对大学所学知识有了进一步的回顾。同时理解到设计中应该注意的问题： 机械设计工作要与生产工艺紧密结合，同时设计过程要有更多的软件参与，这样才能提高设计效率。机械制造设计的任何工作都不是那么简单就能够完成的，需要综合考虑各个方面的问题。所以，从事机械行业的工作人员要有丰富的专业知识和实践经验，同时还要善于观察，善于思考，善于从各行各业中激发自己的创造灵感。 25 参考文献 1 聂军主编 . 物流技术与设备 M. 北京： 对外经济贸易大学出版社 . 2003 2 邱选怀 主编 . 机械设计 M. 第 四 版 . 北京：高等教育出版社 . 1997 3 周开勤主编 . 机械零件手册 M. 北京：高等教育出版社 . 1994 4 吴宗泽主编 . 机械设计实用手册 M. 北京：化学工业出版社 . 1999 5 机械工程手册编委会编 . 机械工程手册 M. 第二版：传动设计卷 . 北京：机械工业出版社 . 1997 6 张福润主编 . 机械制造基础 M. 武汉：华中理工大学出版社 . 1997 7 王运炎，叶尚川 主编 . 机械 工程材料 M. 北京：机械工业出版 . 2000 8 师忠秀，王继荣主编 . 机械原理课程设计 M. 北京： 机械工业出版社 . 2000 9 侯珍秀主编 . 机械系统设