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高空固定缆道除垢清理装置设计进设计所在学院机械与电气工程学院专 业机械设计制造及其自动化班 级11机自x班姓 名学 号指导老师 2015 年 3 月 31 日摘 要缆索的发展方向将是向高科技化方向发展，制造出适用性强的缆索很有发展市场，对不同地区开发出不同的缆索是很有发展前途的。由此，相应的制造出高性能的缆索是国外的发展概况。该缆索缆索可一次性完成、缆索、分离和装袋作业。该机体积小、重量轻，操作灵活，通过性与适应性好，较好地解决了大、中型缆索在丘陵、山区和水田难以的难题。缆索适用于航空航天、石油化工、机械制造、金属材料及制品、电线电缆、橡塑胶、纸品及彩印包装、胶粘带、箱包手袋、纺织纤维、食品、制药等行业。可测试各种材料及成品、半成品的拉、压、弯、剪等物理性能，选购各种不同的夹具可做抗拉、抗压、持拉、持压、抗弯、撕裂、剥离、黏着力、剪力等试验。试验是指在承受轴向载荷下测定材料特性的试验方法。利用试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、强度、屈服点、屈服强度和其它性能指标。从高温下进行的试验可以得到蠕变数据。金属试验的步骤可参见ASTM E-8标准。塑料试验的方法参见ASTM D-638标准、D-2289标准（高应变率）和D-882标准（薄片材）。ASTM D-2343标准规定了适用于玻璃纤维的试验方法；ASTM D-897标准中规定了适用于粘结剂的试验方法；ASTM D-412标准中规定了硬橡胶的试验方法。1.准备试件。用刻线机在原始标距范围内刻划圆周线（或用小钢冲打小冲点），将标距内分为等长的10格。用游标卡尺在试件原始标距内的两端及中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径，取其算术平均值作为该处截面的直径，然后选用三处截面直径的最小值来计算试件的原始截面面积A。（取三位有效数字）。2.调整。根据低碳钢的抗拉强度b和原始横截面面积估算试件的最大载荷，配置相应的摆锤，选择合适的测力度盘。开动，使工作台上升10mm左右，以消除工作台系统自重的影响。调整主动指针对准零点，从动指针与主动指针靠拢，调整好自动绘图装置。3.装夹试件。先将试件装夹在上夹头内，再将下夹头移动到合适的夹持位置，最后夹紧试件下端。4.检查与试车。请实验指导教师检查以上步骤完成情况。开动，预加少量载荷（载荷对应的应力不能超过材料的比例极限），然后卸载到零，以检查工作是否正常。5.进行试验。开动，缓慢而均匀地加载，仔细观察测力指针转动和绘图装置绘出 图的情况。注意捕捉屈服荷载值，将其记录下来用以计算屈服点应力值S,屈服阶段注意观察滑移现象。过了屈服阶段，加载速度可以快些。将要达到最大值时，注意观察“缩颈”现象。试件断后立即停车，记录最大荷载值。6.取下试件和记录纸。7.用游标卡尺测量断后标距。8.用游标卡尺测量缩颈处最小直径d1。关键词：缆索缆索；缆索； 改进设计2Abstract The development direction of harvester will be to high-tech direction, making out the applicability of harvester is the development of the market, is very promising for different regions developed different harvester. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field. Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Thus, the corresponding manufacturing combine high performance is the development of foreign harvester. The rice combine harvester can complete harvesting, threshing, separation and bagging operations at one time. The machine has the advantages of small volume, light weight, flexible operation, through and good adaptability, can better solve the problem of big, medium-sized harvester to harvest in the hilly, mountainous and paddy field.Key Words: rice thresher threshing; improved design;目 录摘 要IIIAbstractIV目 录V第1章 绪论1第2章 总体方案确定22.1 缆索工作状况22.2缆道清洗车32.2.1缆索的定位类型32.2.2 缆索的整机结构及选择32.2.3 缆索缆索的工作流程3第3章 缆索清洗装置结构设计43.1 原理43.2 缆索类型选择4第4章 动力的选择64.1 整机消耗的功率计算64.1.1 缆索的功率消耗的计算64.1.2 撑板强度计算64.2 电机的选择7第5章 轴的设计与计算155.1 轴的材料选择155.2 轴的最小直径确定155.3 轴的结构设计155.4 轴的校核16第6章 键连接选择196.1撑板的设计246.1.1 撑板类型的确定246.1.2 撑板直径的确定246.2 撑板与滚筒之间间隙的确定25第7章 传动装置设计87.1 传动路线87.2 确定传动装置的传动比87.3 传动装置动力参数的计算87.4 皮带轮的设计与计算97.5 验算小带轮的包角107.6 确定V带根数107.7 单根V带预紧力的计算107.8 计算压轴力11第8章 齿轮的设计与计算128.1 材料的选择及许用应力的确定128.2 按轮齿接触强度的计算128.3 按齿根弯曲强度设计13结论26参考文献27致 谢28第1章 绪论缆索的发展方向将是向高科技化方向发展，制造出适用性强的缆索很有发展市场，对不同地区开发出不同的缆索是很有发展前途的。由此，相应的制造出高性能的缆索是国外的发展概况。该缆索缆索可一次性完成、缆索、分离和装袋作业。该机体积小、重量轻，操作灵活，通过性与适应性好，较好地解决了大、中型缆索在丘陵、山区和水田难以的难题。缆索适用于航空航天、石油化工、机械制造、金属材料及制品、电线电缆、橡塑胶、纸品及彩印包装、胶粘带、箱包手袋、纺织纤维、食品、制药等行业。可测试各种材料及成品、半成品的拉、压、弯、剪等物理性能，选购各种不同的夹具可做抗拉、抗压、持拉、持压、抗弯、撕裂、剥离、黏着力、剪力等试验。试验是指在承受轴向载荷下测定材料特性的试验方法。利用试验得到的数据可以确定材料的弹性极限、伸长率、弹性模量、比例极限、面积缩减量、强度、屈服点、屈服强度和其它性能指标。从高温下进行的试验可以得到蠕变数据。金属试验的步骤可参见ASTM E-8标准。塑料试验的方法参见ASTM D-638标准、D-2289标准（高应变率）和D-882标准（薄片材）。ASTM D-2343标准规定了适用于玻璃纤维的试验方法；ASTM D-897标准中规定了适用于粘结剂的试验方法；ASTM D-412标准中规定了硬橡胶的试验方法。1.准备试件。用刻线机在原始标距范围内刻划圆周线（或用小钢冲打小冲点），将标距内分为等长的10格。用游标卡尺在试件原始标距内的两端及中间处两个相互垂直的方向上各测一次直径，取其算术平均值作为该处截面的直径，然后选用三处截面直径的最小值来计算试件的原始截面面积A。（取三位有效数字）。第2章 总体方案确定2.1 缆索工作状况缆索整机选用一台电机和一台鼓风机，电机，风扇转动和倒开关控制停止。电机顺时针饲料玉米棒，CCW主要用于启动玉米棒和故障排除的球迷吹掉产生的碎片缆索，渣。通过皮带轮，皮带轮无级变速器，同步齿滑轮，所以切割器电动机，玉米棒形的旋转切削工具，在工作中调整转向手柄，可以增加或减少切割器的速度;另一种传输线从两三角皮带轮，蜗杆三套鼓转动。缆索装在滚筒压缩弹簧，橡皮辊，塑料辊，橡皮辊，它们旋转两组（棒送入玉米），无论是从橡胶辊夹紧作用，而且还棒运送玉米的功能，玉米上的穗轴弹簧直径，可以进行按照适当调节两辊之间的距离，以适应不同直径的棒缆索要求。一组塑料滚筒可以是玉米芯保持器，输送到废液箱。工具和刀具润滑使用滴灌杯油，用橄榄油润滑油。为紧凑，内置切刀塑料轴承。塑料轴承上旋转的轴。 机器润滑蜗轮，蜗杆，塑料轴承，蠕虫的主要部分，该蠕虫使用开放带动，润滑黄油;当运行塑料轴承需要润滑，使用标准的针型油杯，在200毫升的体积，而对于此配备有滴液管，管路端用螺栓固定在油杯，轴承上的槽连接的另一端。滴水管的情况下可见油杯调节工作的大小。橄榄油的润滑油最好的选择，考虑到可供测试的其他食用油的价格。缆索被切断通过机械方式送料缆索由入口进入缆索缆索滚筒和凹印在很短的提取凹印通过明确粮食清洁屏幕和球迷清洗网格状的缆索进入由打击和擦的;长萃取到分离缆索以分离茎和种子，以及一个长阀杆排出机外，粮食等短提取通过所述分离缆索的筛子进入洁净清洗设备之下;风扇和下清洗筛子，稻壳和其它小碎屑的联合作用被吹到机第3期1概述1.1研制背景20世纪70年代， 随着水文系统技术革新活动的开展， 水文测验设施、 设备取得了很大进步， 水文缆道测流被逐渐推广， 成为最主要测流方法之一， 不同跨度、 跨数、 手动、 电动的水文测流缆道在水文测站广泛使用， 代替了测船、 缆车及其他测流方法。 由于水文测流缆道架设在野外， 极易锈损， 特别是随着近年酸雨的增多， 给缆道运行带来极大安全隐患， 缆索加油保养成为保护缆索的关键。水文缆道测验规范（SL443-2009） 中养护涂油部分规定：“主索应每年1次， 工作索每年不应少于2次”。 但据调查， 在实际工作中， 多数水文测站对缆索每年上油保养一次或两年一次， 甚至长期不保养， 导致在洪水测报中出现缆索损断事故。1.2研制成果为切实解决水文缆道架空缆索加油保养问题， 笔者经过长期试验研究， 于2006年研制成功第一台缆索除垢加油器， 实现缆索除垢和加油同步进行， 效果良 好 ，研 制 成 果 取 得 国 家 专 利（ 专 利 号 为ZL2007.20039419.3）。 近期又研制成功遥控自动除垢加油器， 进一步改进了其性能， 具有加油均匀、 自动运行、 重量轻、 操作简单等优点。2关键技术2.1实现加油与除垢同步架空缆索加油保养不能简单理解为在缆索表面抹一层黄油即可， 只有清除油垢才能起到加油保养的效果， 如何实现除垢与加油同步成为关键的技术问题。涂油器是除垢加油器的主要部件， 确保除垢和加油的同步进行。 涂油器是由两个半圆筒组成， 见图1。使用时通过弹簧使两个半圆筒夹紧在缆索上， 筒的前端镶有能自由转动的刮垢齿 （刮垢齿可根据缆索的粗细配套更换使用）， 筒的后端镶有橡皮挡油圈。涂油器一侧设有进油孔， 可通过油管与油箱连接，涂油器在前进中， 其前端的刮垢齿随缆索绳纹转动摘要： 缆道测流方法是应用最广泛、 最成熟的测流方法。 水文测验缆道作为水文测报工作中重要的基本设施之一， 随着水文现代化的发展， 原始的手摇缆道逐渐实现了自动化， 但测流缆道架空缆索保养仍靠人工实现， 危险性强、 作业难度大， 遥控自动除垢加油器的研制成功， 实现除垢与加油自动同步进行， 提高了缆索保养的效率和质量， 延长了缆索的使用寿命。关键词： 水文测验； 缆道； 自动除垢加油器中图分类号：P335+.2文献标识码：A文章编号：1000-0852（2012）03-0069-02收稿日期：2011-12-20作者简介： 董建（1985-）， 男， 江苏丰县人， 大学学历， 从事水文水资源勘测工作。E-mail:架空缆索遥控自动除垢加油器的研制董建， 董立丰， 刘沂轩（江苏省水文水资源勘测局徐州分局，江苏 徐州221006）图1除垢涂油器内部结构Fig.1 Theinteriorofdescalinglubricator水 文JOURNAL OF CHINA HYDROLOGY第32卷第3期2012年6月Vol32 No3Jun, 2012刮 垢 齿Sacrapingdirtgear挡油封Profileseal第32卷水 文水 文Development of Remote Control Automatic Descaling Oiler for Hydrometric CablewayDONG Jian，DONG Lifeng，LIU Yixuan（XuzhouHydrologyandWaterResourcesSurveyBureauofJiangsuProvince，Xuzhou221006，China）Abstract：Hydrometriccablewayisoneofthemostpopularfacilitiesforhydrologicdataacquisition.Withthedevelopmentofmodernhydrology，theoriginalhandcablewayhasbeengraduallyautomated.However，themaintenanceofaerialcablestillreliesonmanualimplementation，whichisdangerousanddifficult.Thesuccessfuldevelopmentoftheremotecontrolautomaticdescalingoilermakesitpossiblethatdescalingandrefuelingsimultaneously，whichimprovestheefficiencyandqualityofcablemaintenanceandextendsthecablesservicelife.Keywords：hydrometry；cableway；automaticdescalingoiler图2操作流程图Fig.2Operationflow并刮走绳纹中的污垢， 其后端的橡皮挡油圈保证了上油均匀， 并防止上油器溢油， 从而达到边除垢边加油的作用。2.2黄油稀释由于在自然状态下黄油呈软体， 无法通过输油管进入涂油器筒内， 通过增加一个电加热装置， 加热黄油呈粘性稠体状态， 使其顺利通过油管进入涂油器筒内， 在运行过程中是黄油均匀涂在缆索表面并渗入缆索绳纹内， 最后自然冷却， 达到注油保养效果。2.3运行动力除垢加油器的运行动力采用了汽车刮雨器直流电机， 电机电源采用12V直流电瓶， 将电机原配套的刮水器传动件直接带动运行轮轴， 使压在缆索上的运行轮带动除垢加油器前进或后退。2.4技术参数自动除垢加油器已经过不同水文站运用， 性能稳定， 为节省成本， 遥控装置直接从市场购买。 主要技术参数指标如表1。2.5运行操作自动除垢加油器运行时动力依赖内置的电机， 可以通过无线接收装置控制电机的启动、 关闭及其正反转， 从而实现操作人员只需在地面操作遥控器控制电机的运行， 达到遥控加油器的目的。 具体流程见图2。3效益分析3.1直接效益操作简便， 节省人力。 传统的架空缆索保养， 无论是缆索落地或悬空人力操作， 都要投入大量的人力， 如跨度在400m左右的缆索需要56个人同时紧张工作一天。 使用自动除垢加油器只需12人3h内完成， 同步完成除垢加油。涂抹均匀， 节省油耗。 传统人工用手抹油， 用油量很大， 且不均匀， 按直径14 mm缆索估算， 每百米约耗油4kg。 使用自动除垢加油器， 缆索被包围在涂油器内的粘性稠体黄油中滑行， 缆索绳纹均能注满油， 且涂油器挡油橡皮圈可控制抹油量均匀涂抹。 试用中对直径14 mm的缆索进行加油保养， 百米油耗约为1.5kg。3.2间接效益自动除垢加油器实现先除垢后涂油， 且涂油均匀， 渗入绳纹， 提高了保养质量； 由于操作简单方便、 成本较低， 极大降低劳动强度、 安全隐患， 从而提高保养积极性， 增加保养频率。自动除垢加油器不局限于水文测验缆道架空缆索加油保养， 也可用于其它行业的架空缆索的保养， 如被广泛推广效益明显。表1主要技术参数指标Table1Themaintechnicalparameters注：重量不含电瓶项目速度/ms-1）电压/V装油量/kg耗油量/kgm-1）使用缆索直径/mm重量/kg参数指标0.1671240.0112-2613遥控器无线信号接收器注油控制开关电 机加油器油加热涂油器除垢涂油70太原理工大学现代科技学院 开题报告 太原理工大学现代科技学院毕业设计（论文）开题报告题 目： 高空固定缆道除垢,清理装置设计 专业班级： 机电2班 姓 名： 郭亚东 学 号： 2011100162 指导教师： 成建平 2015年 4月 8日1.课题名称： 高空固定缆道除垢,清理设置计设2.课题研究背景20世纪70年代,随着水文系统技术新活动的开展,水文测验设施,设备去得很大的进步,水文缆道测流被逐渐推广，成为最主要测流方法之一，不同跨度、跨数、手动、电动的水文测流缆道在水文测站广泛使用，代替了测船、缆车及其他测流方式。由于水文测流缆道设在野外，极易锈损，特别是随着近年来酸雨的增多，给缆道运行带来极大安全隐患，；缆索加油保养成为了保护缆索的关键。水文缆道测验规范（SL443-2009）:中养护涂油部分规定：“主索应每1年，工作索每年不应少于2次”。但据调查，在实际工作中，多次水文测站队缆索每年上油保养一年一次火两年一次，甚至长期不保养，导致在洪水测报中出现缆索损断事故。3.课题研究意义：（1）提高了缆道使用寿命（2）提高了缆道维护的效率（3）解决了人工清洁带来的安全和清洁质量不稳定问题（4）降低了缆道清理的人工成本4.文献查阅概况：高空固定缆道除垢，清理装置设计董建，董立丰，刘津轩摘要: 缆道测流方法是最广泛、最成熟的测流方法。水文测验缆道作为水文测报工作中重要的基本设施之一，随着水文现代化的发展，原始的手摇缆道逐渐实现了自动化，但是测试缆道架高空缆索保养仍靠人工实现，危险性大、作业难度大、遥控自动除垢加油的研制成功，实现了除垢与加油自动同步进行，提高了缆索保养的效率和质量，延长了缆索的使用寿命。5.设计（论文）的主要内容和方案：自动除垢加油器运行时动力依赖内置的电机， 可以通过无线接收装置控制电机的启动、关闭及其正反转， 从而实现操作人员只需在地面操作遥控器控制电机的运行， 达到遥控加油器的目的。具体流程见图示:根据应用现场的实际需求确定主要性能和参数指标如下:(1)操作简便， 节省人力。(2)传统的架空缆索保养， 无论是缆索落地或悬空人力操作， 都要投入大量的人力， 如跨度在400m 左右的缆索需要56 个人同时紧张工作一天。(3)使用自动除垢加油器只需12 人3 h 内完成， 同步完成除垢加油。(4) 主要技术参数指标如表图26.缆道清理装置使用注意事项：通过对缆道除垢方面进行大量调研和分析, 总结得出要研制出能成功并且适合高空作业的除垢装置, 必须考虑以下几方面的工况情况:(1)保证遥控器和无线接收器能在操作运行的范围之内(2)如何加热黄油，保证黄油的温度达到最佳涂到缆道上(3)选用什么样的电机来驱动清理装置保证稳点效率工作(4)根据缆道的直径来选取配套的刮垢齿跟换使用7.方案的设计思和总体思路想：7.1.1遥控器的工作原理图发射机单元主要是由编码模块级发射频模块所组成.当按下发射机上的按钮或扳动开关时,编码模块即可繁殖哪个按钮,是在1速或2速位置?并将此按键之数据结合识别码及汉明码给与编码成数控数据后传至发射机频模块之调变器用以调变射频载波,调变器输出的调频信号再经频放大器放大,地通滤波器滤波后送到无线发生发射信号.7.1.2单片机的红外遥控器解码电路图解码器硬件以AT89C51 单片机为核心, 如图5 所示,图中只给出接收红外遥控信号的部分电路。红外遥控信号经过红外接收模块接收后, 解调为遥控信号的编码脉冲由输出端A 输出, 其波形如图3 和图4 所示, 此信号经过反相器74LS04 输出到AT 89C51 的外部中断INT0 输入端。单片机通过运行程序对面外遥控器TC9021 所发出的编码脉冲进行接收和译码。7.1.3单片机程序设计单片机程序主要解决的问题就是如何对接收到的9021 型红外遥控器所发射的信号进行解码, 编码脉冲信号是由引导码、用户码、和功能码等部分组成, 我们只对获取其功能码过程进行分析。在单片机设置中, 将单片机AT89C51 内部定时器/计数器T 0 设为定时方式1 , 定时时间为1 ms ;设外部中断INT 0 为下降沿中断触发方式, 由于在接收时将编码脉冲信号进行反相, 因此, 每当INT0外管脚信号下降沿到来时, 外部中断INT 0 发生中断, 启动定时器T0 , 定时器每次中断定时时间为1 ms 并累加到定时计数器中, 在下一次外部中断INT 0 发生中断时读取定时计数器中的时间, 通过对两个脉冲之间的定时时间的析来对遥控器功能码进行解码如图7.2信号接收器的工作原理本设计中采用PHILIPS公司LPC2000系列ARM处理器为核心, 实现了与绝对式编码器的通信、译码、显示等功能.在接收器内部有控制模块(用于向绝对式编码器发送控制信号)、时钟模块(用于向绝对式编码器发送同步时钟信号)、接收模块(用于接收绝对式编码器发送的数据)、译码模块(用于对绝对式编码器发送的数据进行译码)、显示模块(用于让接收到的绝对式编码器发送的数据在LED显示器上显示出来) 5 .接收器硬件框图如图首先由P0.0和P0.1引脚向编码器发送控制信号(P0.0传送方向控制信号, P0.1传送零位设置信号), 然后由P0.3引脚向编码器发送同步时钟信号(同步时钟信号由ARM内部的定时器产生中断, 然后调用中断子程序在P0.3引脚上输出时钟信号, 时钟信号的周期由定时器设定).在发送同步时钟信号给编码器的同时将此信号输入P0.7(EINT2), 作为接收数据时的时钟信号(由外部中断引脚P0.7(EINT2)引起中断, 调用中断子程序在每个时钟脉冲信号下降沿采样数据传输引脚P0.2).编码器在同步时钟信号的控制下向ARM传送数据(编码器在每个时钟脉冲的上升沿传输一位数据, ARM通过引脚P0.2 接收).ARM接收完数据以后对其进行解码(得到一个由度、分、秒构成的绝对角度位移量), 然后通过GPIO引脚控制LED显示器显示从编码器接收到的数据信息(P0.10 P0.17控制段选码接口, P0.18 P0.24控制位选码接口) 6 .软件流程如图7.3机械结构的选择与确定 方案一：参考电机驱动轮式机器人是韩国Sooslmg机械有限公司研发的炮管自动清洗机器人(韩国专利号：10-20060033030，欧洲专利号：EPl845330AI)。该机器人由80a和80b两个紧贴管壁的轮子旋转驱动整体前进和后退，其中m为驱动电机，通过减速器100减速后驱动80a和80b，同时通过行星转系驱动500绕着中心轴200旋转，在500上装有刷子，并由610提供清洁油实现对管内壁的清洗。电机驱动轮式机器人这种机器人原理简单，但机构较为复杂，不太适合口径小的火炮使用。对不同的口径适应能力不强方案二：爬行式考虑到炮管擦洗机器人要同时实现炮管内壁擦洗功能和管内前后运动功能，分别通过清洗刷回转运动和机器人本体的步进伸缩机构实现，其总体结构如图l所示。机器人主要由清洗刷、前复合驱动机构、后复合驱动机构和伸缩机构组成。其中，清洗刷安装在前复合驱动机构上，前复合驱动机构和后复合驱动机构结构类似，均可由一个步进电机带动凸轮转动600顶出圆周均匀分布的三组橡胶张紧机构，此步进电机也用来驱动清洗刷来回转动。同时，复合驱动机构外圆周上还有三组与橡胶张紧机构间隔600均布的支撑轮机构，用来支撑机器人的自重并辅助机器人在炮管内的前后运动。前复合驱动机构和后复合驱动机构中间装有由步进电机2驱动的丝杠螺母机构。其用来实现前复合驱动机构和后复合驱动机构之间的相对前后运动。炮管清洗机器人总体结构基于此基本结构，炮管擦洗机器入在炮管内的工作原理如下：(1)设定机器人的初始运动速度，控制后复合驱动机构上的张紧橡胶块伸出并顶住炮管内壁；前复合驱动机构上的张紧橡胶块收缩，由前复合驱动机构上的三个支撑轮支撑在炮管内壁；(2)控制前复合驱动机构上的清洗刷开始转动。同时步进电机2开始转动，驱动丝杠螺母机构推动整个前复合驱动机构向前运动，实现清洗刷边前进边旋转的复合擦洗运动；(3)在前复合驱动机构向前擦洗一段设定距离后，停止清洗刷的转动；控制前复合驱动机构上的张紧橡胶块伸出并顶在炮管内壁上；控制后复合驱动机构松开其上的张紧橡胶块，让后复合驱动机构上的三个支撑轮支撑在炮管内壁；(4)然后，再次控制步进电机2按设定方向转动，拖动后复合驱动机构向前移动一段设定距离后，控制机器人的后复合驱动机构上的张紧橡胶块伸出并顶在炮管内壁上，而前复合驱动机构上的张紧橡胶块收缩。机器人又恢复到初始状态可以重复进行下一段距离的炮管内壁擦洗。如上所述，采用步进式前后运动和回转运动相结合的复合擦洗方式，可对炮管内壁火药残留物进行有效擦洗。符合驱动结构三维结构炮管擦洗机器人机械结构可分为复合驱动机构和直线驱动机构。其中，复合驱动机构要求实现两个功能：配合步进驱动机构实现步进式前后运动的功能和驱动擦洗刷回转实现擦洗炮管内壁的功能。其主要由橡胶块、顶杆、弹簧、凸轮以及棘轮等组成，凸轮通过轴承与电机轴相连，棘轮通过键与电机轴相连，当凸轮旋转到其轮廓最高点与顶杆接触时，顶起橡胶块并顶住炮管内壁，复合驱动机构与炮管内壁相对同定；这时再反向旋转棘轮。反转到其上的凸起部分与凸轮内孔凸起部分相接触，然后再反转直到其凸起部分与凸轮内孔凸起部分又重新接触为止，这样棘轮往复旋转，带动清洗刷进行同样的往复回转运动，来对炮管内壁进行擦洗。机器人的直线驱动机构主要由步进电机2、丝杠螺母和导杆构成，如图3所示。其中，丝杠螺母固定连接在后复合驱动模块上，当步进电机2驱动丝杠回转，会驱动丝杠螺母并使得机器人前后两部分相互分开或者靠拢，在复合驱动机构橡胶块伸缩运动的配合下可以实现步进式前后运动。基于上述结构，开发的炮管擦洗机器人样机及复合驱动机构如图直线驱动机构的三维结构这种机器人进给结构也较为复杂，且不易控制方案三: 菅径自适应式管道机器人下图为上海交通大学研制的管径自适应管道机器人。该机器人由成120度的三组平行四边形转腿机构驱动川，该三组轮腿紧贴管壁，在实现驱动机器人运动的同时能根据管道内径变化进行自动调整，目前该机器人已用于煤气管道的探测和维护管径自适应式机器人这种进给方式相比第一种提高了对不同管径的适应能力，但结构上更为复杂。不易实现方案四：无线贴壁螺旋式机器人下图为比利时布鲁塞尔自由大学根据东京工业大学航空机械系的研究成果所研制的无线贴壁螺旋机器人。该机器人由前后两部分组成，中间通过万向节连接。前部分为驱动单元，由三个互成120度的支撑脚组成，每个支撑脚上各有一个具有倾斜角的轮子。后部分为支撑部分，通过中间的电机驱动使前部分在管内旋转，从而带动机器人运动。前部分轮子的倾斜角可咀随着阻力大小的改变而改变，当机器人的负载较大时，轮子的倾斜角将产生变化，从而减小行走速度增加推进力。机器人的前端可阻转载清洗刷，实现对管道的清洗贴壁螺旋式机器人这种机构较为简单，易于在狭小的地方实现同时可以在不调节电机转速的情况下，通过调节轮子倾斜的角度调节进给速度。通过对比，觉定采用此方案。7.4方案改进：本设计中的装置，与固定缆有所区别，固定缆可以采用套入的方式，即将装置套在固定缆上，这样有效的保证支撑。只需在这个基础上解决清洗，前进等功能。本设计中参考上述机构的传动结构，加以改进。利用固定缆自身的结构特点来保证装置的移动。具体方案如下：7.5高空固定缆道除垢清理装置设计及可行性论证： 由上述方案，对装置的结构进行初步设计，结构下图7.6刷洗结构设计清洗部分是软材质，其套在缆索上面，旋转可以对缆索进行清洗7.5.1驱动机构结构上下轮锁紧锁链，摩擦前进7.5.2减速器设计选用：减速部分初定为使用行星减速器，该减速器具有结构简单，输出扭矩大，可以多级使用，有较大减速比的特点，经查阅资料的出下表某厂行星减速器参数减速器级数可选减速比（范围内可定做）一级1:3,1:4,1:5,1:8,1:10二级1：12（订货）1：16（订货）1:15,1:20,1:25,1:32,1:40,1:64三级60 80 100 120 160 200 256 320 5127.6电机选用： 表ZZD2 直流电机技术数据型号电压（V）电压（V）电压（V）功率（W）转速（r/min）励磁电杻励磁电杻ZZD2-01串励1107.05003000ZZD2-02串励2203.55003000ZZD2-03它励320.7611.52502300100ZZD2-04串励32122502100100ZZD2-05并励2200.1162.03003000100表ZZD2 直流电机技术数据（续）转矩（Nm）工作方式外围尺寸总长外径轴径1.5881min219.585141.5881min219.585141.039持续率50219.585141.137持续率50219.585140.926连续