四輪吸附式清灰爬行機(jī)器人的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、為解決高凝點(diǎn)、高含蠟石油原油運(yùn)輸?shù)睦щy,熱媒爐被使用于原油輸送過程中。由于熱媒爐內(nèi)燃燒過程造成結(jié)焦、積塵,需要定期清掃以保證傳熱過程的換熱效率。目前主要依靠工人進(jìn)入爐膛內(nèi)部手工清掃和吹灰除塵以完成熱媒爐的定期清理。工作環(huán)境惡劣、清灰效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、嚴(yán)重影響清掃工人的身體健康。結(jié)合實(shí)際站場工作的需求,提出利用管壁機(jī)器人自動(dòng)爬行的設(shè)想完成熱媒爐內(nèi)的清灰任務(wù)。本論文主要開展爬壁清灰機(jī)器人各部分的設(shè)計(jì)與分析,主要研究內(nèi)容如下:
　　

2、 根據(jù)國內(nèi)外機(jī)器人及壁面移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用狀況,結(jié)合站場熱媒爐自身特點(diǎn)并加以研究分析,提出利用附帶清灰除塵刷的四輪吸附式管壁爬行機(jī)器人完成熱媒爐內(nèi)的清灰除塵任務(wù)。并從各方面進(jìn)行分析,確定了機(jī)器人本體的基本結(jié)構(gòu)及方案,并對各個(gè)部分機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)加以完善。對清灰除塵機(jī)構(gòu)、控制部分以及供電部分加以研究,完成機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并繪制出各個(gè)機(jī)械零件的加工圖。
　　 通過ANSYS軟件將機(jī)器人吸附部分的磁吸輪分別進(jìn)行二維和三維有限元

3、分析,得出磁吸輪磁場分布狀況以及計(jì)算出磁吸輪對管壁的吸附力。并經(jīng)有限元優(yōu)化設(shè)計(jì)獲得磁吸輪結(jié)構(gòu)最優(yōu)解,以及模擬機(jī)器人的工作情況,獲得機(jī)器人在實(shí)際條件下的工作能力。
　　 基于拉格朗日(Lagrange)方程建立機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程并聯(lián)合虛位移原理求解方程,通過牛頓力學(xué)建立靜力學(xué)方程聯(lián)合動(dòng)力學(xué)方程求解機(jī)器人各部分的力學(xué)特性,為機(jī)器人能夠在管壁上可靠行走提供理論依據(jù)。
　　 對研究室設(shè)計(jì)的各種熱媒爐清灰機(jī)器人分別進(jìn)行測試以及