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1、一种风电变桨轴承试验用配重臂装卸装置学 校：院系专业： 指导教师：姓 名：2010.11.20摘 要本设计说明书主要是关于一种风电变桨轴承试验用配重臂装卸装置及装卸方法中配重臂装卸装置的设计思路和设计过程。目前在风力发电变桨回转轴承性能测试中，采用配重臂模拟桨叶，配重模拟作用在桨叶上的风载，通过配重臂与轮毂的连接来进行变桨回转轴承的性能测试，但配重臂与轮毂之间的装配和拆卸是依靠吊车实现的，其缺点是每次只能装配或拆卸一个配重臂，需要多人参与装配，生产效率和自动化水平低、安全性差。因此开发一种高效、安全的自动化的变桨配重臂装卸装置是亟待解决的问题。在科技飞速发展、自动化程度高速发展的今天，提高风力
2、发电变桨回转轴承性能测试中配重臂与轮毂之间的装配和拆卸效率显得尤为重要，本课题就如何提高这一工作效率作出了设计及论证，采用液压系统驱动控制平行四连杆机构，其进退控制阀组可实现进退缸的位置保持及浮动控制；升降控制阀组、同步马达、升降缸阀组可实现升降缸的位置保持、升降缸的二级压力切换及同步升降控制，具有自动化程度高、安全性好的优点。关键词：风力发电变桨回转轴承 配重臂设计 液压系统 平行四连杆机构ABSTRACTThis design guide is mainly about a handing device of wind turbine pitch bearings weight balan
3、ce system and design ideas, design process of weight balance arm system in assemble and disassemble methods.Currently in tests of wind turbine pitch bearing, using the weight balance arm to simulate blades. Weight balance arm simulate the wind load on the blade, and make performance testing by conne
4、ct the weight balance arm and the hub. But the assemble and disassemble between weight balance arm depends on cranes to realize, the drawback is that you can only assemble or disassemble one counterweight arm, several people are needed to participate in assemble, the production efficiency and the au
5、tomation level are low, security is also not good. Therefore to develop an efficient and secure automated turbine pitch bearing weight balance arm handling device is a problem to be solved. With the rapid development of technology and automation today, to improve assemble and disassemble efficiency
6、between hubs in wind turbine pitch bearing system is particularly important. This issue made design and demonstrate on how to improve the work efficiency in this area, use hydraulic to drive and control a parallel four-connecting-rod organization. The advance and retreat control group can realize po
7、sition keep and floating control. However, maintain of position, the secondary pressures control switch of lifting cylinder and synchronization lifting control can be realized by lift control group, synchronous motors and lifting cylinder groups, with advantages of high automation degree and securit
8、y.Key words: wind turbine pitch bearing weight balance arm hydraulic system four-connecting-rod organization目 录第一章 概述11.1本课题的研究背景11.1.1风力发电机国内外研究应用现状及发展趋势11.1.2风力发电机的组成及变浆轴承21.2 课题来源及其意义31.3 课题内容及设计思想31.3.1 课题研究内容31.3.2 具体内容及设计思想31.4技术路线与可行性分析51.4.1技术路线51.4.2可行性分析51.4.3本实用新型装卸装备优点:6第二章 配重臂装卸装置的总体方案设
9、计72.1 配重臂装卸装置概述72.1.1 配重臂装卸装置简介72.1.2配重臂装卸装置的工作原理72.2 配重臂装卸装置部件的设计要求及参数确定82.2.1 设计要求82.2.2 配重臂装卸装置的整体结构尺寸确定8第三章 液压支架主要零部件的设计与计算103.1整机钢结构的选型103.2 液压缸的选择10第四章 整机重要部件的受力校核224.1 左侧顶杆支架校核224.2对拉杆2做强度校核244.3右侧顶杆支架校核244.3销钉校核26第五章 结论与展望28谢 辞29参考文献30第一章 概述1.1本课题的研究背景本课题主要是设计一款风电变桨轴承试验用配重臂装卸装置及装卸方法，目的是服务于现在
10、正蓬勃发展的风力发电行业。目前风电技术及其设备研制刚刚处于起步阶段，中国的风力发电技术及其应用相对落后于欧美，风电设备在设计选型时应关注的主要技术经济指标还没有较好的评价和分析方法。技术来自实践也应用于实践，通过对市场的调研和对现有设备的分析和评价，来找到一种最合理的方案。本文正是通过上述分析，提出了风电设备设计选型设计的一种新型有效、实用简单的评价方法和分析途径，并设计出了实际设备供实际生产参考使用。1.1.1风力发电机国内外研究应用现状及发展趋势近年来由于环境和能源问题日趋紧张，风电作为一种可再生绿色能源越来越受到世界关注，尤其是近十年全球风电累计装机容量的年均增长率接近30，到2009年
11、底世界总的风能发电容量将突破12亿万Mw。据欧洲风力十二的规划和预测，到2020年全世界风能装机容量将达到123.1万Mw，这一水平是2005年的21倍，年平均增速高达20，届时风电将占世界电力供应的12。国外液压支架设计的自动化程度总体较高。液压支架的设计主要包括三个步骤:首先，根据要开采煤矿的地质环境确定液压支架的工作阻力，然后，根据工作阻力，在三维CAD软件中修改己经成型的液压支架的参数，再在CAE软件中对修改后的CAD模型进行结构分析，最后，在虚拟样机软件中对液压支架进行动力学及运动学分析。近十几年中国风电装机容量迅猛增加，从1995年至今，我国风电装机容量年增长率超过46。按照国家可
12、再生能源中长期发展规划提出的目标到2010年我国风电装机容量将达O.5万Mw，到2015年我国风电装机容量达1.5万Mw，到2020年我国风电装机容量达3.0万Mw。现在2010年的目标已提前三年完成，按照目前发展速度，预计到2020年我国风电装机容量将达8.O万MW，在2030年后风电将成为我国继煤炭、石油之后的第三大能源。图1-1 我国西部的风力发电群风电能源的需求拉动风电产业的发展，长期以来国内风电产品大多依赖进口，市场一直被丹麦、德国、美国、西班牙等欧美国家把持。近年来，在市场的诱导和政策的促进下国内涌现出了一批优秀企业，从市场份额看，国产机组比例也在上升，目前国内叶片、齿轮箱、发电机
13、等零部件已基本能实现自主生产，但轴承、控制系统等还是主要依赖进口。1.1.2风力发电机的组成及变浆轴承风力发电机组中的轴承包括偏航系统轴承变桨距系统轴承和传动系统轴承 (图 1)。变桨轴承安装于叶片和轮毂之间,为保证不同风速条件下风力发电机组正常工作,要保证叶片可以相对其轴线旋转以达到变桨的目的。变桨轴承目前大图1-2 风力发电机上的一种变浆轴量采用四点接触球转盘轴承,依据风机的功率级数差异,单排、双排的四点接触球转盘轴承目前均有采用。转盘轴承工作时一般为低速的回转运动或间歇摆动,主要失效形式是沟道与钢球失效连接螺栓或轮齿失效。1.2 课题来源及其意义目前在风力发电变桨回转轴承性能测试中，采用
14、配重臂模拟桨叶，配重模拟作用在桨叶上的风载，通过配重臂与轮毂的连接来进行变桨回转轴承的性能测试。轮毂固定把合在车间地面的底座上，配重臂放置在轮毂前面的两个固定鞍座上，配重臂的数量根据叶轮的结构有两个或三个不等。配重臂与轮毂之间的装配和拆卸是依靠吊车实现的，其缺点是每次只能装配或拆卸一个配重臂，需要多人参与装配，生产效率和自动化水平低、安全性差。因此开发一种高效、安全的自动化的变桨配重臂装卸装置是亟待解决的问题。本设计的一种风电变桨轴承试验用配重臂装卸装置及装卸方法，采用液压系统驱动控制平行四连杆机构，其进退控制阀组可实现进退缸的位置保持及浮动控制；升降控制阀组、同步马达、升降缸阀组可实现升降缸
15、的位置保持、升降缸的二级压力切换及同步升降控制，具有自动化程度高、安全性好的优点。每个变桨配重臂的装卸效率由原来的1小时减少到5分钟，大大提高了试车效率和生产安全性，满足了风电批量化生产的要求。1.3 课题内容及设计思想1.3.1 课题研究内容本实用新型涉及一种风电变桨轴承试验用配重臂装卸装置及装卸方法，课题内容包括试验方案的选择与确定，试验材料与结构的选择，结构的校核等几大具体内容，目的是设计配重臂装卸装置的设计，按其原理要求在满足强度和刚度的条件下实现功能1.3.2 具体内容及设计思想本设计的目的是提供一种高效、安全的、自动化的风电变桨轴承试验用配重臂装卸装置及装卸方法。本设计的技术解决方
16、案是这样实现的：一种风电变桨轴承试验用配重臂装卸装置及装卸方法，包括配重臂装卸装置和液压控制系统，配重臂装卸装置由底座和两套对称布置的走行轮、驱动臂、升降液压缸、拉杆、摆动臂、进退液压缸等组成，其特征在于所述的走行轮、安装在固定轨道上，左边走行轮轴上装有一个驱动臂，另一个走行轮轴上装有一个摆动臂，驱动臂、摆动臂与车轮轴之间由滚动轴承支撑，驱动臂、摆动臂的一端与底座相连，另一端与拉杆相连，驱动臂、拉杆、摆动臂组成平行四边形机构，底座和驱动臂之间装有升降液压缸，进退液压缸通过耳轴安装在基础上的固定支座上，液压缸头部与底座相联；液压控制系统由油箱组件、供油系统、进退油缸液压系统、升降油缸液压系统组成
17、，其特征在于所述的油箱组件为供油系统提供油并接受进退油缸液压系统和升降油缸液压系统的回油，供油系统为进退油缸液压系统和升降油缸液压系统提供压力油并组成系统保压、卸荷回路，进退油缸液压系统控制配重臂的进退并与二位四通电磁换向阀共同作用控制进退液压缸的浮动，升降油缸液压系统控制配重臂装卸装置的升、降和保压，保证两升降液压缸的同步动作，实现抬升过程中低压和系统压力的二次切换。配重臂装卸装置的机构简图如图1-3所示1、底座，2、 走行轮，3、 驱动臂，4、 升降液压缸，5、 拉杆，6、 走行轮，7、 摆动臂，8. 进退液压缸图1-3 配重臂装卸装置结构简图如附图所示，风电变桨轴承试验用配重臂装卸装置及
18、装卸方法，包括配重臂装卸装置和液压控制系统，配重臂装卸装置由底座1和两套对称布置的走行轮2、驱动臂3、升降液压缸4、拉杆5、走行轮6、摆动臂7、进退液压缸8等组成，走行轮2、走行轮6安装在固定轨道上，走行轮2轴上装有一个驱动臂3，走行轮6轴上装有一个摆动臂6，驱动臂3、摆动臂7与车轮轴之间由滚动轴承支撑，驱动臂3、摆动臂7的一端与底座1相连，另一端与拉杆5相连，驱动臂3、拉杆5、摆动臂7组成平行四边形机构，能够保证在配重臂升、降过程中始终保持平行移动。底座1和驱动臂3之间装有升降液压缸4，该液压缸用于实现底座的升降运动。进退液压缸8通过耳轴安装在基础上的固定支座上，液压缸头部与底座1相联当进退
19、液压缸8动作时可实现底座的水平移动，从而带动配重臂的进退。由走行轮2、驱动臂3、升降液压缸4、拉杆5、走行轮6、摆动臂7组成的升降机构共有前后两套，对称布置。在两个升降液压缸4的共同作用下完成变桨配重臂的抬升工作。1.4技术路线与可行性分析1.4.1技术路线图1-4 配重臂装卸装置技术路线分析1.4.2可行性分析目前在风力发电变桨回转轴承性能测试中，采用配重臂模拟桨叶，配重模拟作用在桨叶上的风载，通过配重臂与轮毂的连接来进行变桨回转轴承的性能测试。轮毂固定把合在车间地面的底座上，配重臂放置在轮毂前面的两个固定鞍座上，配重臂的数量根据叶轮的结构有两个或三个不等。配重臂与轮毂之间的装配和拆卸是依靠
20、吊车实现的，其缺点是每次只能装配或拆卸一个配重臂，需要多人参与装配，生产效率和自动化水平低、安全性差。随着科技是发展，社会的进步，自动智能化得到了进一步的发展，所示实现风电变桨轴承试验用配重臂装卸装置及装卸方法的自动化已不是难题，通过本论文的设计，每个变桨配重臂的装卸效率由原来的1小时减少到5分钟，大大提高了试车效率和生产安全性，满足了风电批量化生产的要求。1.4.3本实用新型装卸装备优点:1、配重臂装卸过程的高效、安全；2、可实现进退缸的位置保持及浮动控制，保证配重臂与轮毂间的螺栓把合力矩；3、可实现升降缸的位置保持、二级压力切换及同步升降控制；4、可实现系统压力自动补偿及卸荷功能。 第二章
21、 配重臂装卸装置的总体方案设计2.1 配重臂装卸装置概述2.1.1 配重臂装卸装置简介本设计的配重臂装卸装置为风电变桨轴承试验用的典型配套设备，主要特点是：（1）、专业性强，设计的主要用途是为该实验用，别的场合用途很小；（2）、设计应该在满足要求的情况下尽量的简洁，降低成本；（3）、操作要方便、易于维护。2.1.2配重臂装卸装置的工作原理aba推进千斤顶 、b抬举千斤顶图2-1 配重臂装卸装置工作原理 （a竖直提升、b水平推进）该风电变桨轴承试验用配重臂装卸装置及装卸方法，包括配重臂装卸装置和液压控制系统，走行轮安装在固定轨道上，其中一个走行轮轴上装有一个驱动臂，另一个走行轮轴上装有一个摆动臂
22、，通过拉杆与底座组成平行四边形机构，底座和驱动臂之间装有升降液压缸B，推进液压缸A通过耳轴安装在基础上的固定支座上，其头部与底座相联；液压控制系统由油箱组件、供油系统、进退油缸液压系统、升降油缸液压系统组成，进退油缸液压系统控制配重臂的进退并实现装卸装置的浮动，升降油缸液压系统控制配重臂装卸装置的升、降和保压，保证两液压缸的同步动作，实现抬升过程中低压和系统压力的二次切换。本实用新型具有配重臂装卸过程高效、安全、自动的优点。2.2 配重臂装卸装置部件的设计要求及参数确定2.2.1 设计要求 在本次毕业设计中，我主要负责机械部分的设计工作。其中最主要的设计计算为整体尺寸的设计和材料的选择，以及液
23、压千斤顶的选择上。主要设计要求及参数： 设计参数承载重量（kg）提升高度（mm）推进距离(mm)数据1000300500表2-1 主要设计参数根据现场实际需要初步确定装置的平台为2000*1050两轴距离初定1400mm。接下来确定其他部件的尺寸大小，首先要做的是为了保证提升高度杆7和3的尺寸，由于他两尺寸一致，所以确定完一个就可以2.2.2 配重臂装卸装置的整体结构尺寸确定为本课题我们初期论证阶段做了三套设计方案，并对这三套方案做了周密的比较和权衡，最终得到了合理的选择。方案一：a方案二：b方案三：c图2-2 初期三种方案对比三种方案的初步比较：方案1：杆7于平台连接处的部分较长（400mm
24、），转动角度较小，力矩加大，需要液压缸提供很大的推力，而且为保证强度各杆件的厚度也要加厚，不实用。方案2：缩短了方案一中杆7的长度（200mm），有利于节省材料，但要达到工作要求的提升高度需很大的转动角度（大约为97度），这就意味着对液压缸的行程要求很大，一般难以满足要求。方案3：在对以上2种方案的比较和权衡中，选择适当的各杆件的长度，液压缸满足各项要求，同时可以达到用料最省的目的，所以有了方案3第三章 液压支架主要零部件的设计与计算所要用到的材料主要考虑到实际常用到的，而且符合设计要求的，这里没有硬性的规定，可以选用槽钢、H型钢或焊接钢结构，但考虑到本设计有很多的铰接点和焊接处，所以选择了矩
25、形冷弯空心型钢料，具体尺寸如下图所示：3.1整机钢结构的选型 本装置根据具体的设计特点选择了矩形冷弯空新型钢料，符合GB/T67282002。除拉杆外选择60x40x4规格以外，其他均选择100x50x5规格，截面如下图所示： 图3-1 选用的两种钢材截面3.2 液压缸的选择液压千斤顶的选择要考虑很多因素：第一，根据物体重量和工作的用途，选用工程液压缸普遍用的16MP压力第二，工作时液压缸要求可以双向运动产生推拉力。故此我们选用单活塞杆双作用液压缸，安装方式两端铰接，刚性导向。第三，本装置的液压系统与采煤机械中的液压支架基本类似，因此在技术成熟的基础上选择采煤液压支架类液压缸初步选择的两个液压
26、缸的参数如下表所示： 推力（kN）内径（mm）工作压力（Mpa）工作行程（mm）提升千斤顶80.438016400推进千斤顶125.6610016700表3-1 液压千斤顶技术参数提升缸选择采煤液压支架用ZFB20如图；推进缸选择采煤液压支架用ZFB31如图a提升液压缸 b. 推进液压缸图3-2 选用的两种液压缸3.3 液压缸的设计计算1）液压缸设计计算步骤1） 根据主机的运动要求，按表选择液压缸的类型。根据机构的结构要求，按表选择液压缸的安装方式。2） 根据主机的动力分析和运动分析，确定液压缸的主要性能参数和主要尺寸。如液压缸的推力、速度、作用时间、内径、行程和活塞杆直径等。3） 根据选定的
27、工作压力和材料进行液压缸的结构设计。如缸体壁厚、缸盖结构、密封形式、排气与缓冲等。4） 液压缸性能的验算。2) 液压缸的主要性能参数-推进液压缸设计液压缸的主要尺寸为缸筒内径、活塞杆直径和缸筒长度等。1、 缸筒的内径D的计算根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算液压缸内径D计算公式为式中 D-液压缸内径（m） F-液压缸推力（KN） P-选定的工作压力（MPa）根据求出的已知数据 F=125.7KN P=16MPa按公式代入数据，求得D=1.00m2、 活塞杆的直径d，液压缸输出拉力根据速度比的要求来计算活塞杆的直径d式中 d-活塞杆直径（m） D-液压缸直径（m） -速度比液压缸的往复运动速
28、度比，一般有2、1.46、1.33、1.25和1.15等几种。根据下表选取速度比。表3-3 和P的关系工作压力p/MPa 10 12.520 20速度比 1.33 1.46；2 2表3-2 和P的关系由于工作压力16MPa，选取速度比=2.0。按公式代入数据，求得d=70mm计算液压缸输出拉力 3、 液压缸行程s的确定液压缸行程s，主要依据机构的运动要求而定。但为了简化工艺和降低成本，按标准系列值选取s=700mm。3) 液压缸结构参数的计算1、 缸筒壁厚的计算缸筒的材料：45号钢 当D/10时为厚壁，按下式校核 试验压力，当缸的额定压力pn16MPa时，=1.5pn按公式代入数据，求得=0.
29、07m=7mm 取=13.5mm缸体外径的计算 式中 -缸体外径（m）按公式代入数据，求得=127mm2、 缸底厚度的计算平行缸底，当缸底无油孔时式中 h-缸底厚度（m） D-液压缸内径（m） -试验压力（MPa） -缸底材料的许用应力（MPa）已知： 按公式代入数据，求得h=15.6mm4) 液压缸的联接计算1、 缸盖联接计算缸盖联接采用焊接联接：液压缸缸底采用对焊时，焊缝的拉应力为式中 F-液压缸输出的最大推力（N） D-液压缸直径（m） P-系统最大工作压力（Pa） -液压缸外径(m) -焊缝底径（m） -焊接效率，通常取=0.7已知：按公式代入数据，求得=56.8MPa2、 销轴、耳环
30、的联接计算销轴的联接计算：销轴通常是双面受剪，为此其直径d应按下式计算式中 d-销轴直径（m） F-液压缸输出的最大推力（N） -销轴材料的许用切应力（Pa），对于45钢，=70MPa。已知： F=125.7KN; =70MPa按公式代入数据，求得 d=34mm耳环的联接计算：耳环宽度为式中 d-销轴直径（m） EW-耳环宽度（m） -耳环材料的许用压应力（Pa），通常取=（0.20.25） -耳环材料的抗拉强度(Pa)已知： F=125.7KN;d=0.034m; =70MPa按公式代入数据，求得 EW=52mm5) 活塞杆稳定性验算 液压缸承受轴向压缩载荷时，当活塞杆直径d与活塞杆的计算长
31、度l之比大于10时，应校核活塞杆的纵向抗弯强度或稳定性。1、 无偏心载荷由材料力学知，受压细长杆，当载荷力接近某一临界值时，杆将产生纵向弯曲。且其挠度值随压缩载荷的增加而急剧增大，以至屈曲破坏。对于没有偏心载荷的细长杆，其纵向弯曲强度的临界值，可按等截面法和非等截面法计算。等截面计算法：当细长比时，可按欧拉公式计算临界载荷。此时式中 -活塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷（N） n-末端条件系数 E-活塞杆材料的弹性模量，对于钢，取为 J-活塞杆截面的转动惯量（）实心活塞杆 d-活塞杆直径（m） l-活塞杆计算长度，即活塞杆在最大伸出时，活塞杆端支点和液压缸安装点间的距离（m） k-活塞杆断面的回转半
32、径（m） 实心活塞杆A-活塞杆截面积（）I实心活塞杆 m-柔性系数若活塞杆为实心杆，并用钢铁材料制造时，上式可以简化为已知： 按公式代入数据，求得 6) 液压缸的主要性能参数-提升液压缸设计液压缸的主要尺寸为缸筒内径、活塞杆直径和缸筒长度等。1、 缸筒的内径D的计算根据载荷力的大小和选定的系统压力来计算液压缸内径D计算公式为式中 D-液压缸内径（m） F-液压缸推力（KN） P-选定的工作压力（MPa）根据求出的已知数据 D=0.08m 式中 -液压缸油口直径（m） D-液压缸内径（m） v-液压缸最大输出速度（m/min） -油口液流速度（m/s）已知：按公式代入数据，求得=0.015m=1
33、5mm2、 活塞杆的直径d，液压缸输出拉力根据速度比的要求来计算活塞杆的直径d式中 d-活塞杆直径（m） D-液压缸直径（m） -速度比液压缸的往复运动速度比，一般有2、1.46、1.33、1.25和1.15等几种,根据表3-2选取速度比,由于工作压力16MPa，选取速度比=1.46。按公式代入数据，求得d=45mm计算液压缸输出拉力 3、 液压缸行程s的确定液压缸行程s，主要依据机构的运动要求而定。但为了简化工艺和降低成本，按标准系列值选取s=400mm。7) 液压缸结构参数的计算液压缸的结构参数，主要包括缸筒壁厚、油口直径、缸底厚度、缸头厚度等。1、 缸筒壁厚的计算缸筒的材料：45号钢 按
34、厚壁筒计算 按公式代入数据，求得=0.056m=56mm 取=11mm缸体外径的计算 式中 -缸体外径（m）按公式代入数据，求得=102mm2、 缸底厚度的计算平行缸底，当缸底无油孔时式中 h-缸底厚度（m） D-液压缸内径（m） -试验压力（MPa） -缸底材料的许用应力（MPa）已知： 按公式代入数据，求得h=12.5mm8) 液压缸的联接计算1、 缸盖联接计算缸盖联接采用焊接联接：液压缸缸底采用对焊时，焊缝的拉应力为式中 F-液压缸输出的最大推力（N） D-液压缸直径（m） P-系统最大工作压力（Pa） -液压缸外径(m) -焊缝底径（m） -焊接效率，通常取=0.7已知：按公式代入数据
35、，求得=40.2MPa2、 销轴、耳环的联接计算销轴的联接计算：销轴通常是双面受剪，为此其直径d应按下式计算式中 d-销轴直径（m） F-液压缸输出的最大推力（N） -销轴材料的许用切应力（Pa），对于45钢，=70MPa。已知： F=80.43KN; =70MPa按公式代入数据，求得 d=27mm耳环的联接计算：耳环宽度为式中 d-销轴直径（m） EW-耳环宽度（m） -耳环材料的许用压应力（Pa），通常取=（0.20.25） -耳环材料的抗拉强度(Pa)已知： F=80.43KN; d=0.027m；=70MPa按公式代入数据，求得 EW=42mm9) 活塞杆稳定性验算 液压缸承受轴向压缩
36、载荷时，当活塞杆直径d与活塞杆的计算长度l之比大于10时，应校核活塞杆的纵向抗弯强度或稳定性。1、 无偏心载荷由材料力学知，受压细长杆，当载荷力接近某一临界值时，杆将产生纵向弯曲。且其挠度值随压缩载荷的增加而急剧增大，以至屈曲破坏。对于没有偏心载荷的细长杆，其纵向弯曲强度的临界值，可按等截面法和非等截面法计算。等截面计算法：当细长比时，可按欧拉公式计算临界载荷。此时式中 -活塞杆纵向弯曲破坏的临界载荷（N） n-末端条件系数 E-活塞杆材料的弹性模量，对于钢，取为 J-活塞杆截面的转动惯量（）实心活塞杆 d-活塞杆直径（m） l-活塞杆计算长度，即活塞杆在最大伸出时，活塞杆端支点和液压缸安装点
37、间的距离（m） k-活塞杆断面的回转半径（m） 实心活塞杆A-活塞杆截面积（）I实心活塞杆 m-柔性系数若活塞杆为实心杆，并用钢铁材料制造时，上式可以简化为已知： 按公式代入数据，求得 对选好的部件先进行安装得到整机效果图如下：图3-3 整机效果第四章 整机重要部件的受力校核 当工作平台静止时，整体受力（不考虑机构的自身重量）如下图所示。其中承载物体的重量为G，两轮轴受到地面竖直向上的力F1、F2，有以下关系式G= F1+F2，且F1+F2=G/2。作用在单侧轴A、D处的力分别为F1/2、F2/2。图4-1 整机受力4.1 左侧顶杆支架校核首先对左侧顶杆支架做受力分析，并校核。其中收力如下图所
38、示：图4-2 左侧顶杆支架做受力分析由FA+ Fy=0、FC+ Fx=0可知FA=-Fy、FC=-Fx，对A点起距，得AB段的力矩如下式：其中FA的方向始终竖直向上，大小为G/4。FC的方向始终水平，大小和杆的转动角度有关。a为杆AB段与水平方向的夹角。由上式可知a越小杆件承受的力矩越大。当AB段达到水平时，力矩最大MAB=750N.m，FC=1250N。固对此时的受力进行强度校核。杆件选用矩形钢，其截面尺寸如下图：图4-3 100X50X5矩形钢截面尺寸支架的主要失效形式是弯曲变形，因此对其弯矩应力进行校核，弯矩图如下表示：图4-4 弯矩图由于截面对称，中性轴即为中心轴，所以最大拉应力应产生
39、在上表面；最压应力产生在下表面处。由材料力学公式可得：式中：l为上表面至中性轴的距离，I为惯性矩158.155cm4（机械设计手册）。代入数据可得：同理可得最大压应力为23.7Mpa本设计选用的钢材为Q235，其最大许用应力为158235MPa（机械设计手册）。所以满足设计使用要求。4.2对拉杆2做强度校核拉杆2仅受轴向的拉伸应力，且FC的方向始终水平，大小和杆的转动角度有关。由上一步得到的危险工作状况可得FC=1250N。并可以判定此力也是整个工作范围的最大拉力。查机械设计手册可知道拉杆的截面（如下图），截面积S=6.947cm2。图4-5 60X40X4矩形钢截面尺寸由材料力学中的拉应力公
40、式可得：拉杆选用的钢材为Q235，其最大许用应力为158235MPa（机械设计手册）。所以满足设计使用要求。4.3右侧顶杆支架校核对右侧顶杆支架做受力分析，并校核。其中受力如下图所示：图4-6 右侧顶杆支架做受力分析计算整杆受力，并对D点起距得：FE .sin（c）.lDE+FF.lDF+ FHy.lDH=0。式中c=68度，可知FF=-1250N、FHy=1071N、FHx=2321N、 FE=3862N。 杆件选用矩形钢，其截面尺寸如下图：图4-7 100X50X5矩形钢截面尺寸支架的主要失效形式是弯曲变形，因此对其弯矩应力进行校核，弯矩图为以下所示：图4-8 弯矩图由于截面对称，中性轴即
41、为中心轴，所以最大拉应力应产生在上表面；最压应力产生在下表面处。由材料力学公式可得：式中：l为上表面至中性轴的距离，I为惯性矩158.155cm4（机械设计手册）。代入数据可得：同理可得最大压应力为11.9Mpa本设计选用的钢材为Q235，其最大许用应力为158235MPa（机械设计手册）。所以满足设计使用要求。4.3销钉校核对杆1与平台间的销钉进行计算校核，其装配如下图：图4-9 销钉安装示意图受力简图为：图4-10 销钉受力示意图其中F1 = F2 + F3=2500N，销钉的直径为26mm，截面积为A=0.00053m2。单侧截面受力F=1250N，其端面上的剪切应力为：本设计选用的钢材
42、为Q235，其最大许用剪切应力为2060MPa（机械设计手册）。所以满足设计使用要求。第五章 结论与展望通过本次的毕业设计，使我对大学五年所学的知识进行了一次全面综合的复习和巩固，对我毕业后的发展有很大的帮助。本设计是一种风电变桨轴承试验用配重臂装卸装置及装卸方法，采用液压系统驱动控制平行四连杆机构，其进退控制阀组可实现进退缸的位置保持及浮动控制；升降控制阀组、同步马达、升降缸阀组可实现升降缸的位置保持、升降缸的二级压力切换及同步升降控制，具有自动化程度高、安全性好的优点。大大提高了试车效率和生产安全性，满足了风电批量化生产的要求。本装置利用四个液压千斤顶作为主要动力，来驱动整机做竖直和水平运动，且运动平稳精确。竖直提升范围在0356mm，水平行程0700mm，驱动力也完全满足设计使用要求。经过我的的细心设计，使得该机构性能出色，结构紧凑，且加工制造成本低廉，经济实用。由于初次进行一个完整机构的设计与计算，在设计过程中难免会存在不足甚至是错误，还请谅解。近年来由于环境和能源问题日趋紧张，风电作为一种可再生绿色能源越来越受到世界关注，尤其是近十年全球风电产业飞速发展，我国风电装机容量更是迅猛增加，预计在2030年后风电将成为我国继煤炭、石油之后的第三大能源。目前风电技术及其设备研制刚刚处于起步阶段，我国的风力发电技术及其应用相对落后于欧美，风电设备在设计选型时应关注的主要技术经