一种风力发电机塔筒自动爬升维修装置

本发明涉及风力发电，特别涉及一种风力发电机塔筒自动爬升维修装置。

背景技术：

1、风力发电是一种新型能源，随着对新能源的需求呈现爆发式增长，开发利用风能将会受到人们更多的重视。作为风力发电的主要设备，风力发电机在长时间使用后，其叶片、发动机和塔筒容易产生损伤。

2、在对风力发电机长期使用后的检查和维护过程中，传统的维修方式通常是由维护人员单独完成的，由于风力发电机塔筒的内部电梯空间较为狭小，并不能运送维修所需的较大部件。因此需要维护人员独自攀爬上风力发电机塔筒进行维护工作，由于风力发电机塔筒高度在80米以上，周围风速较大，因此工作难度高，存在安全隐患。还有一些方式可以运用大型机械将维护人员提升上去进行维修作业，但是风力发电机上端并没有提供其他辅助工具，所以后续工作依旧需要维护人员手动完成，同样存在安全隐患。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明受到尺蠖行动的启发，设计了一种风力发电机塔筒自动爬升维修装置，其技术方案为：

2、一种风力发电机塔筒自动爬升维修装置，包括攀爬机构和位于攀爬机构上部的工作台，所述攀爬机构远离塔筒一侧设有安全装置，所述安全装置由安全内杆和安全外套管组成，所述安全内杆布置在安全外套管的内部，在所述安全内杆与安全外套管之间设有滑道，使得所述安全内杆和安全外套管之间能够相对滑动；

3、所述攀爬机构包括安装在工作台上的伺服电机以及一端与伺服电机输出轴连接的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠与塔筒轴线平行布置，所述滚珠丝杠上设有与其配合的丝杆螺母；

4、所述伺服电机靠近塔筒一侧固定连接第一夹持爪，其远离塔筒的一侧固定连接安全内杆；

5、所述丝杆螺母靠近塔筒的一侧固定连接第二夹持爪，其远离塔筒的一侧固定连接安全外套管。

6、进一步的，所述第一夹持爪与第二夹持爪采用相同的结构，均包括支撑外框和夹持爪主体，所述夹持爪主体位于支撑外框的内部且与支撑外框间滑动连接，所述夹持爪主体的两侧对称布置齿条，支撑外框外侧固定安装有驱动机构，驱动机构的输出轴延伸至支撑外框内部安装有与所述齿条啮合的齿轮；

7、所述夹持爪主体靠近塔筒一侧，固定设有两个夹持臂，两个所述夹持臂呈八字形，并与塔筒的外壁相切，两个所述夹持臂的端部均设有多个夹持节，多个所述夹持节通过销轴依次可旋转的连接起来，并与两个夹持臂配合形成对塔筒的环抱姿态，相邻的所述夹持节之间其内部设有驱动自锁装置，通过驱动自锁装置驱动相邻夹持节在连接处绕销轴转动抱紧塔筒，而后通过驱动自锁装置实现对夹持节的自锁，提高夹持爪的安全性。

8、所述驱动自锁装置包括支撑杠，所述支撑杠通过其底部的支撑座固定在相邻两个夹持节中相对固定的夹持节底面上，所述支撑杠与第二转轴一端转动安装，且第二转轴与与支撑杠垂直设置，所述第二转轴的另一端转动安装在相邻夹持节连接处的侧壁上，所述第二转轴的轴线与销轴的轴线重合；

9、所述第二转轴靠近支撑杠一端固定有棘轮，靠近夹持节侧壁端固定安装有传动齿轮，所诉传动齿轮上方布置有与其啮合的主动齿轮，所述主动齿轮固定安装在第一转轴上，所述第一转轴的两端转动安装在相邻两个夹持节中相对固定的夹持节的两个侧壁上，所述第一转轴与夹持节其中一个连接端固定连接第一电机；

10、所述支撑杠顶部转动安装有凸轮轴，所述凸轮轴的一端固定连接第二电机，所述凸轮轴的另一端与凸轮的一端固定连接，所述凸轮的另一端与棘爪的连接端连接，所述棘爪的非连接端与棘轮配合；

11、所述驱动自锁装置还包括，安装于相邻夹持节中相对转动的夹持节内部，并与传递齿轮啮合的从动齿轮。

12、进一步的，所述工作台的内部设有传递装置和维修装置；所述传递装置与维修装置均包括可旋转的底座，在所述底座上设有与塔筒轴线平行的第一支撑臂，所述第一支撑臂为可伸缩的结构，所述第一支撑臂的顶端设有与其轴线垂直的第二支撑臂，所述第二支撑臂与第一支撑臂的结构相同；

13、所述传递装置的第二支撑臂的端部通过连杆机构连接物料爪，所述物料爪用于搬运零部件；

14、所述维修装置的第二支撑臂的端部设有修理台，所述修理台包括固定在第二支撑臂端部的修理板以及安装修理板上的曲柄滑块机构，所述修理台用于对塔筒或叶片进行补刷油漆。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

16、本发明针对风力发电机塔筒的攀爬运动是仿照尺蠖行动来实现的，即一端固定另一端运动，两端交替上升，这种攀爬方式能够有效提高整个装置的载重比，在一定程度上节约能源。在传动结构上本发明采用了滚珠丝杠系统传动，滚珠丝杠是一种常用的机械传动装置，其传动精度高，能够使整个装置的爬升精度更加准确。同时，能够承受较大的轴向和径向载荷，提高整个装置的刚度。同时，本发明在滚珠丝杠系统传动上还增添了径向防护装置，防止由于受到的径向剪力过大使得装置破坏。

17、另外，由于风力发电机的叶片以及塔筒在全年高强度的工作中会产生各种各样的损伤，针对这一问题，本发明在工作台的内部设置了传递装置和维修装置，利用其结构自身高自由度的特性，能够实现在风力发电机修护过程中对关键零部件的搬运，还可以对风力发电机塔筒和叶片进行刷漆、补料等工作。

技术特征：

1.一种风力发电机塔筒自动爬升维修装置，包括攀爬机构和位于攀爬机构上部的工作台，所述攀爬机构远离塔筒一侧固定连接安全装置，所述安全装置由安全内杆和安全外套管组成，所述安全内杆布置在安全外套管的内部，在所述安全内杆与安全外套管之间设有滑道；

2.根据权利要求1所述的风力发电机塔筒自动爬升维修装置，其特征在于，所述第一夹持爪和第二夹持爪结构相同，均包括支撑外框和夹持爪主体，所述支撑外框用于固定连接伺服电机或丝杠螺母，所述夹持爪主体位于支撑外框的内部且与支撑外框间滑动连接，所述夹持爪主体的两侧对称布置齿条，支撑外框外侧固定安装有驱动机构，所诉驱动机构的输出轴延伸至支撑外框内部安装有与所述齿条啮合的齿轮；

3.根据权利要求2所述的风力发电机塔筒自动爬升维修装置，其特征在于，所述驱动自锁装置包括支撑杠，所述支撑杠通过其底部的支撑座固定在相邻两个夹持节中相对固定的夹持节底面上，所述支撑杠与第二转轴的一端转动安装，且第二转轴与支撑杠垂直设置，所述第二转轴的另一端转动安装在相邻夹持节连接处的侧壁上，所述第二转轴的轴线与销轴的轴线重合；

4.根据权利要求3所述的风力发电机塔筒自动爬升维修装置，其特征在于，所述从动齿轮为半圆形，通过其轴线的截面固定在夹持节的底面上。

5.根据权利要求2所述的风力发电机塔筒自动爬升维修装置，其特征在于，所述夹持爪主体内部靠近塔筒一侧，设有光学传感器。

6.根据权利要求1所述的风力发电机塔筒自动爬升维修装置，其特征在于，所述工作台的内部设有传递装置和维修装置。

7.根据权利要求6所述的风力发电机塔筒自动爬升维修装置，其特征在于，所述传递装置和维修装置均包括：可旋的底座，在所述底座上设有与塔筒轴线平行的第一支撑臂，所述第一支撑臂内部设有气缸，所述气缸固定在底座上，所述气缸的气缸杆固定连接到第一支撑臂的顶端，所述第一支撑臂的顶端设有与其轴线垂直的第二支撑臂，所述第二支撑臂与第一支撑臂的结构相同。

8.根据权利要求7所述所述的风力发电机塔筒自动爬升维修装置，其特征在于，所述传递装置的第二支撑臂的端部设有物料爪，所述物料爪通过连杆机构第二支撑臂连接；

9.根据权利要求7所述的风力发电机塔筒自动爬升维修装置，其特征在于，所述维修装置的第二支撑臂的端部设有修理台，所述修理台包括固定在第二支撑臂端部的修理板以及安装在修理板上的曲柄滑块机构；

技术总结
一种风力发电机塔筒自动爬升维修装置，属于风力发电技术领域。所述风力发电机塔筒自动爬升维修装置，包括攀爬机构和位于攀爬机构上部的工作台，所述攀爬机构远离塔筒一侧设有安全装置。所述攀爬机构采用滚珠丝杠传动系统为整个装置提供攀爬能力，所述攀爬机构还设有夹持爪用于夹持塔筒，为整个装置提供支撑。所述工作台的内部设有传递装置和维修装置，用来完成零部件搬运和对塔筒或发电机叶片补漆等维护工作。所述风力发电机塔筒自动爬升维修装置承载能力强、传动精度高、结构刚度大，在整个装置爬升到位后，通过其工作台内部设置的传递装置和维修装置能够便于维护人员对塔筒和叶片进行维护。

技术研发人员：张珂,付国尧,龙彦泽,马娜娜,初少洋,石怀涛,张啸尘,李成,吴椅钧,张金杰,范杨雪,伊明迪,邴绍丹,关利斌,李国威
受保护的技术使用者：沈阳建筑大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21