一種用于塔筒外壁維護平臺的卡爪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)電塔筒維護裝備領(lǐng)域，具體涉及一種風(fēng)力發(fā)電機塔筒維護及施工平臺在塔筒上移動的卡爪。
【背景技術(shù)】
[0002]風(fēng)電塔筒因長期暴露在自然環(huán)境中，易導(dǎo)致鋼鐵塔筒外壁的涂裝污損，油漆脫落、銹蝕。因此每過一段時間需要予以維護。
[0003]風(fēng)電塔筒傳統(tǒng)的維護方式依靠通過繩子將維護施工人員懸吊在塔筒附近進行，這種方式作業(yè)效率較低、勞動強度大、施工人員極不舒適，對施工人員的身體素質(zhì)和心理素質(zhì)具有極高的要求，因此，近年以來，提出了多種可沿風(fēng)電塔筒升降平臺的設(shè)計思路和解決方案，用于解決風(fēng)電塔筒的維護施工或者向塔頂運輸物品，以期提高工作效率及安全性、降低工作人員的勞動強度。
[0004]一般來說，現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)皆采用鋼質(zhì)錐形塔筒，綜合現(xiàn)提出的技術(shù)思路，維護平臺沿塔筒外壁升降的原理主要有三類:一類是在位于塔筒頂部的機艙上設(shè)有繩子，繩子下端拴在升降平臺上，通過設(shè)在機艙或者升降平臺上的卷揚機拉、放繩子即可實現(xiàn)維護平臺的上升或者下降；再一類是通過維護平臺上設(shè)置可壓緊在塔筒外壁上的摩擦機構(gòu)，利用摩擦機構(gòu)與塔筒外壁上的摩擦力實現(xiàn)維護平臺的上升與下降；第三類是利用磁鐵對鋼質(zhì)塔筒產(chǎn)生吸力的原理，在維護平臺上設(shè)置磁力吸盤，通過吸盤與塔筒之間的作用力實現(xiàn)維護平臺的上升與下降。在上述三類升降原理中，利用磁鐵吸盤的方式使維護平臺升降的方式可使得維護平臺的結(jié)構(gòu)相對簡單、重量相對較輕、更加容易控制、施工成本相對較低等優(yōu)勢。
[0005]傳統(tǒng)的磁鐵磁盤工作時，磁鐵對鋼質(zhì)塔筒產(chǎn)生吸力Fn使得磁鐵吸盤壓緊在塔筒外壁，并且吸力Fn方向與磁鐵吸盤和塔筒外壁的接觸面法向一致，而維護平臺對吸盤的作用力Fg近似與磁鐵吸盤和塔筒外壁的接觸面法向垂直，并且，F(xiàn)g的大小等于Fn與磁鐵和塔筒表面之間的靜摩擦系數(shù)的乘積，也即，F(xiàn)g是磁鐵吸盤與塔筒之間的靜摩擦力。如要增加磁鐵磁盤的載荷、提高安全系數(shù)，則要么增加磁鐵磁盤的吸力Fn，要么增加磁鐵磁盤與塔筒之間的摩擦系數(shù)。
[0006]而增加磁鐵磁盤的吸力，在磁鐵的磁場強度不變的情況下，需要增加磁鐵的重量和體積，既給設(shè)計帶來難度，也增加了維護平臺的制造成本；而增加磁鐵吸盤與塔筒之間的摩擦系數(shù)要么在磁鐵吸盤與塔筒之間增設(shè)增加摩擦系數(shù)的材料，也是分困難，并且由于磁鐵硬度遠大于塔筒表面涂裝的硬度，一旦磁鐵吸盤與塔筒之間產(chǎn)生微小的滑移，易導(dǎo)致吸力面容易破壞塔筒外表的涂層。
[0007]因此，研制一種對風(fēng)電塔筒外壁具有良好的咬合性、抗滑性的磁鐵吸盤卡爪對風(fēng)電塔筒的維護及施工具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明旨在提供一種用于塔筒外壁維護平臺的卡爪，該卡爪利用磁鐵吸盤對鋼質(zhì)風(fēng)電塔筒的吸力，通過吸盤之外的元件與塔筒外壁之間產(chǎn)生靜摩擦力將卡爪鎖定在塔筒壁面上以承受塔筒維護平臺升降所需的載荷，在不增加磁鐵吸力的情況下，通過增加元件與塔筒之間的摩擦系數(shù)，從而達到增加卡爪對塔筒的鎖緊力、提高安全系數(shù)、避免塔筒外壁涂層破壞的目的。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種用于塔筒外壁維護平臺的卡爪，其結(jié)構(gòu)特點是，包括一支架；
一組上磁輪，該上磁輪通過上曲軸裝在支架上部靠近塔筒外壁的一側(cè)，且該上磁輪與塔筒外壁接觸，并可沿著塔筒外壁滾動；
一組下磁輪，該下磁輪通過下曲軸裝在支架下部靠近塔筒外壁的一側(cè)，且該下磁輪與塔筒外壁接觸，并可沿著塔筒外壁滾動；
一通過鉸軸裝在支架上的電控磁鐵吸盤，該電控磁鐵吸盤在卡爪需要抓緊塔筒外壁時通電與所述塔筒外壁磁力相吸，在卡爪不需要抓緊塔筒外壁時斷電并與所述塔筒外壁保持吸盤間隙；
一用于安裝維護平臺的轉(zhuǎn)套，其通過轉(zhuǎn)軸裝在支架遠離塔筒外壁的一側(cè)；以及一通過銷軸裝在支架上的摩擦塊，該摩擦塊在卡爪不需要抓緊塔筒外壁時與所述塔筒外壁保持摩擦塊間隙，在卡爪需要抓緊塔筒外壁時與塔筒外壁接觸而形成自鎖結(jié)構(gòu)。
[0010]由此，當卡爪沿著塔筒外壁移動時，所述電控磁鐵吸盤、摩擦塊不與塔筒外壁接觸；當需要卡爪抓緊塔筒外壁時，電控磁鐵吸盤與塔筒外壁接觸產(chǎn)生Fn的吸力，電控磁鐵吸盤只受到磁力方向一致的拉力，而不會受到垂直于磁力方向的切向力，而摩擦塊與塔筒外壁摩擦自鎖產(chǎn)生Ff的摩擦力，從而保證卡爪牢牢地抓緊塔筒外壁。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實施例，還可以對本發(fā)明作進一步的優(yōu)化，以下為優(yōu)化后形成的技術(shù)方案:
根據(jù)本發(fā)明的實施例，優(yōu)選所述支架為左右對稱結(jié)構(gòu)，塔筒中軸線處于所述支架的對稱面上，所述上磁輪、下磁輪均相對于所述支架的對稱面對稱；設(shè)所述轉(zhuǎn)套的旋轉(zhuǎn)中心線與所述支架對稱面的交點為A，所述上曲軸的旋轉(zhuǎn)中心線與所述支架對稱面的交點為B，則所述下曲軸的旋轉(zhuǎn)中心線與所述支架對稱面的交點與A、B之間的連線組成一個三角形，所述鉸軸旋轉(zhuǎn)中心線與支架對稱面的交點處于所述三角形的內(nèi)部。由此，所述電控磁鐵吸盤吸緊塔筒外壁時，支架對其作用力方向盡量垂直于塔筒外壁處于所述支架對稱面內(nèi)、卡爪一側(cè)的母線，也即平行于電控磁鐵吸盤的磁力線方向。
[0012]所述銷軸中心線與支架對稱面的交點為C，則交點A、C之間的連線與交點B、C連線的中垂面之間的夾角α的正切值tana小于所述摩擦塊與塔筒外壁之間的摩擦系數(shù)μ，即 tan α < μ。
[0013]所述上曲軸和下曲軸上裝有推動所述支架向遠離塔筒外壁方向移動的相應(yīng)的上扭簧和下扭簧。由此，所述兩個上磁輪與支架之間通過上曲軸連接，并在上曲軸與支架之間設(shè)有上扭簧，所述兩個下磁輪與支架之間通過下曲軸連接，并在下曲軸與支架之間也設(shè)有下扭簧，所述上扭簧和下扭簧都具有使得支架有遠離塔筒外壁的趨勢，并且保證支架可繞所述銷軸中心線做微小的轉(zhuǎn)動，所述上磁輪與下磁輪依靠磁力始終緊貼塔筒外壁。
[0014]所述電控磁鐵吸盤與支架之間具有在電控磁鐵吸盤不通電時使電控磁鐵吸盤與所述塔筒外壁保持吸盤間隙的保持結(jié)構(gòu)。更進一步地，所述保持結(jié)構(gòu)為拉簧；所述拉簧的一端連接在支架上，該拉簧的另一端連接在電控磁鐵吸盤上。由此，在所述電控磁鐵吸盤與支架之間相對于支架的對稱面對稱地設(shè)有拉簧，可保證電控磁鐵吸盤脫離塔筒外壁后處于正確的位置和姿態(tài)。
[0015]優(yōu)選地，所述摩擦塊用于與塔筒外壁接觸的面上設(shè)置增加摩擦力的凹凸花紋。
[0016]優(yōu)選地，所述摩擦塊用于與塔筒外壁接觸的面開有排液槽。由此，可以使得塔筒外壁有水或其它液體時亦能有較大的摩擦系數(shù)。
[0017]所述上曲軸與上扭簧設(shè)計成一體，所述下曲軸與下扭簧設(shè)計成一體，使裝在支架上的上曲軸兩端分別連接上磁輪、裝在支架上的下曲軸兩端分別連接下磁輪的同時，兼作扭桿彈簧。
[0018]所述吸盤間隙為lmm-8mm。
[0019]藉由上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明包括一個對稱的支架，所述支架上設(shè)有兩組磁鐵輪子，其中一組磁鐵輪子設(shè)于所述支架的上部，即上磁輪，另一組磁鐵輪子設(shè)于所述支架的下部，即下磁輪，在所述上磁輪與下磁輪之間設(shè)有電控磁鐵吸盤，所述電控磁鐵吸盤通過鉸軸與所述支架相連，在所述電控磁鐵吸盤下方設(shè)有摩擦塊，所述摩擦塊通過銷軸與所述支架相連，在所述支架上設(shè)有轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸外面設(shè)有同軸的轉(zhuǎn)套，所述維護平臺與轉(zhuǎn)套相連；
具體地，塔筒維護平臺工作過程中總有至少一組卡爪會鎖緊在塔筒外壁上。當卡爪需要鎖緊塔筒外壁時，電控磁鐵吸盤克服上扭簧和下扭簧的彈力吸在塔筒外壁上，同時通過支架帶動摩擦塊緊貼在塔筒外壁，一旦維護平臺及其載荷的拉力作用在轉(zhuǎn)套上時，在將電控磁鐵吸盤對塔筒的吸力與平臺及其載荷的拉力的共同作用下，所述支架會通過銷軸將摩擦塊壓緊在塔筒外壁上，并形成自鎖，也即無論平臺對轉(zhuǎn)套的拉力有多大，只要吸盤與塔筒壁面之間的吸力足夠，卡爪既不會脫離塔筒，也不會沿塔筒下滑。
[0020]更加具體地，當不需要卡爪抓緊塔筒時，電控磁鐵吸盤上的磁力消失，在上扭簧和下扭簧的共同作用下，推動所述支架遠離塔筒外壁，從而帶動電控磁鐵吸盤和摩擦塊離開塔筒外壁，且由于上、下磁輪均與塔筒之間有一定的吸力而不脫離塔筒外壁，從而可使得整個卡爪可沿塔筒外壁上下移動。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
1)所述電控磁鐵吸盤吸緊塔筒外壁后，磁鐵吸盤只受到磁力方向一致的拉力，而不會受到垂直于磁力方向的切向力，從而較好地克服了電控磁鐵吸盤與塔筒外壁面貼合不好而導(dǎo)致切向載荷下降的問題，也可避免卡爪在塔筒上打滑而造成危險；
2)所述摩擦塊材料可以根據(jù)需要選擇，可以選擇摩擦系數(shù)較大且不會損傷塔筒涂層的材料，從而磁鐵吸盤吸力相同的情況下，不僅增加了卡爪的承載能力，也降低了卡爪損傷塔筒涂層的可能性；
3)可保持卡爪在沿塔筒外壁上下移動的過程中，整個卡主不脫離塔筒外壁，且由于上磁輪和下磁輪的導(dǎo)向作用，可減少卡爪上下移動過程中塔筒中軸線偏離開卡爪對稱面而導(dǎo)致維護平臺的所有卡爪動作不一致、進而導(dǎo)致工作平臺上下移動過程中超出允許水平度的幾率，從而提高了塔筒維護施工的安全性。
[0022]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
[0023]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步闡述。
【附圖說明】
[0024]下列附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，其與下述的【具體實施方式】一起用于解釋本發(fā)明，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于下述附圖所示的例子及實施方式。附圖中:
圖1本發(fā)明所述裝置在抓緊塔筒外壁情況下的主視圖；
圖2本發(fā)明所述裝置在沒有抓緊塔筒外壁情況下的主視圖；
圖3圖1的A向視圖；
圖4圖1的B向視圖；
圖5圖3的C-C向剖視圖；
圖6本發(fā)明所述裝置在抓緊塔筒外壁時的受力示意圖。
[0025]其中，各圖中的附圖標記與部件名稱之間的對應(yīng)關(guān)系為:
1-上磁輪；2-上曲軸；3-塔筒外壁；4-電控磁鐵吸盤；5-鉸軸；6