钢丝绳保养线动力学仿真及其收线装置设计

摘要

随着电网建设的迅速发展，作为张力架线重要的施工机具——编织防扭钢丝绳被广泛应用。该类钢丝绳的工作环境相对恶劣，作为引导绳和牵引绳工作中容易产生锈蚀、疲劳、断丝以及变形等问题。如果钢丝绳得不到合理的保养，不仅会缩短钢丝绳的使用寿命，而且极可能对架线设备、人员以及所架设线路的安全造成影响。当前针对钢丝绳清洁、检测、保养的集成化设备研究较少，因此有必要对钢丝绳养护系统进行研究。本文以钢丝绳保养线为研究对象，进行该系统的动力学仿真及收线装置设计，主要研究工作如下:
　　(1)根据牵引钢丝绳清洁、检测、保养的功能要求，确定钢丝绳保养线总体设计方案;在此基础上明确作为整条保养线驱动单元的收线装置的功能需求，提出收线装置的设计方案，结合必要的设计计算，完成了驱动机构、夹紧机构、提升机构、排线机构以及收线装置总体结构设计。
　　(2)探讨钢丝绳等绳索类大柔性体的建模方法，分析各种建模方法的特点，确定采用基于ADAMS宏语言的钢丝绳建模方法;依据柔性体建模理论，分析钢丝绳微段连接的轴套力以及钢丝绳与滑轮之间的接触力;进行钢丝绳模型的重要参数研究，借助ADAMS宏语言程序和三维设计手段，完成了钢丝绳模型以及钢丝绳缠绕模型的创建。
　　(3)分析钢丝绳缠绕浸泡、浸油和转向导轮的机构特点，提出钢丝绳保养线分段仿真策略;基于ADAMS仿真软件设定保养线的虚拟工作环境，进行保养线仿真模型的构建，实现了对钢丝绳保养线的动力学仿真;分析钢丝绳保养线动力学仿真结果，排除钢丝绳模型精度对仿真结果的影响，揭示出收线端的拉力变化规律，为收线装置驱动部件关键零件设计优化提供了理论依据。
　　(4)结合仿真结果，对收线装置的驱动机构关键零件进行改进，并进一步进行有限元分析，保证了收线驱动装置的安全性;以改进后正常运行中的钢丝绳保养线为实验对象，基于收线驱动电机变频器相关参数测试进行实验研究，探究收线端的拉力波动规律，实验表明收线装置的拉力动态特性与仿真结果明显吻合，验证了钢丝绳保养线动力学仿真结果的可靠性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的及意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国内外钢丝绳保养线技术研究现状

1．3．2 国内外钢丝绳收线装置研究现状

1．3．3 绳索类动力学仿真模型的研究

1．3．4 钢丝绳的动力学仿真技术研究现状

1．4 本文主要研究内容

第二章 钢丝绳保养线方案设计及其收线装置开发

2．1 钢丝绳保养线方案设计

2．2 收线装置开发

2．2．1 钢丝绳收线装置的结构设计

2．2．2 收放线装置辅助机构设计

2．3 本章小结

第三章 基于ADAMS的钢丝绳缠绕模型的创建

3．1 动力学仿真软件ADAMS

3．1．1 ADAMS概述

3．1．2 ADAMS主要模块

3．2 钢丝绳建模方法研究

3．2．1 基于Polyline的建模

3．2．2 基于模态中性文件(MNF)的建模

3．2．3 基于ADAMS宏语言的钢丝绳建模

3．2．4 建模方法特点分析及其选择

3．3 基于ADAMS宏语言的钢丝绳建模理论

3．3．1 ADAMS宏语言简介

3．3．2 基于ADAMS宏语言的钢丝绳建模理论

3．4 基于ADAMS宏语言的钢丝绳缠绕模型构建

3．4．1 钢丝绳模型重要参数确定

3．4．2 钢丝绳缠绕模型的创建

3．5 本章小结

第四章 钢丝绳保养线动力学仿真分析

4．1 ADAMS动力学仿真流程

4．2 钢丝绳保养线动力学仿真方案设计

4．2．1 钢丝绳保养线动力学仿真需求及目的

4．2．2 钢丝绳保养线动力学仿真策略确定及模型构建

4．2．3 动力学模型虚拟环境的设置

4．2．4 仿真模型的检查与处理

4．3 钢丝绳保养线动力学仿真与结果分析

4．3．1 动力学仿真结果及分析

4．3．2 钢丝绳模型对仿真结果的影响分析

4．4 本章小结

第五章 收线装置关键零部件改进及实验研究

5．1 收线装置关键零部件改进及有限元分析

5．1．1 收线装置驱动机构改进

5．1．2 驱动机构有限元分析

5．2 收线端拉力实验研究

5．2．1 收线端拉力实验装置及内容

5．2．2 收线端拉力实验结果及分析

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 总结

6．2 研究展望

参考文献

致谢

附录