履带式爬壁除锈机器人设计及试验

针对修船作业中船舶壁面的除锈问题,设计了一种单纯采用永磁吸附实现附壁的履带式爬壁机器人,利用其上搭载的高压水射流装置实现除锈。首先,设计的永磁吸附单元由多块永磁体组成,采用Halbach充磁方向布置,单块磁吸附力理论接近1.4 kN;然后,机器人行走方式采用同步链传动、双链条履带结构,使永磁吸附单元可靠稳定的吸附在壁面上,链条的涨紧采用垂直涨紧和水平涨紧相结合的方式,驱动系统采用双电机驱动及锥齿换向结构,同时清污盘与框架的连接采用十字铰接式柔性设计。最后,对制造的永磁吸附单元开展力学实验,对搭建的功能性样机开展水平运动、垂直爬壁和1∶1实船模型爬壁等实验。研究结果表明：制造的单块永磁吸附单元的吸附力可达1 kN,满足机器人抗倾覆要求;功能性样机在爬壁实验中是可以可靠附壁的,同时可实现机器人的行走和转向运动,为后期工程样机积累了实验数据,为机器人进一步优化奠定了基础。     

磁隙式爬壁机器人的研制

大面积钢质表面预处理(如船舶表面除锈、大型储罐表面除漆等)专用的重载爬壁机器人设计,其技术关键是机器人的吸附效应,即吸附可靠、行走灵活。传统的爬壁机器人有两种吸附方式:真空吸盘式(其不适应重载)和磁吸式(其爬壁运行不灵活)。磁隙式爬壁机器人将真空吸盘式与磁吸式相结合,互补增强机器人的吸附效应,其磁隙结构即将磁履接触壁面吸附改为磁块单独安装不与壁面直接接触,通过调节其间隙改变磁隙效应。该机器人质量75 kg,且要重载几十米长的超高压软管和真空管,作业时管内充满水,专用于船舶表面自动化除锈等作业,实现了钢质表面用水作业,即除即干不返锈的目标。介绍爬壁机器人的设计原理、受力分析、磁隙效应和工业试验。应用表明磁隙式爬壁机器人满足了重载作业、灵活行进、吸附可靠的诸项要求。     

钢制表面除锈爬壁机器人系统设计

针对大型钢制表面除锈爬壁机器人作业的特性,进行了作业系统原理及总体初步方案的建立。结合钢制表面除锈作业的特点,按照该类爬壁机器人的本体小型化、搭载工作设备的负载能力强、驱动爬壁能力强的原则,分别对永磁吸附机构、履带链轮行走机构、电动机驱动机构及其减速机等进行选型分析,并研讨了电动机系统的控制策略。最后,根据分析过程,建立了钢制表面除锈爬壁机器人初步方案设计的流程图及其样机三维模型,验证了方案设计的可行性。     

船舶除锈机器人转向运动学分析

根据船舶壁面除锈的工作要求,设计了一种能够在船舶壁面上运动的自动控制履带式超高压水射流爬壁除锈机器人。主要研究履带式除锈机器人附壁的转向运动学问题。介绍了船舶壁面除锈机器人的组成及特点,推导出船舶壁面爬行机器人的直线运动及瞬心转向运动学模型。运用matlab软件对机器人的转向运动学模型进行分析,表明除锈机器人转向要通过左右两行走机构的速度差实现,且其合运动速度受到一定的外力影响。通过实验发现,磁吸附力对转向灵活性有影响。     

一种超高压纯水射流船舶除锈系统设计方案研究

设计了船舶除锈超高压水射除锈系统,给出了系统的基本参数配置,泵组系统的工作原理,论述了泵组系统的基本组成,探讨了真空吸干回收系统基本功能,研制了爬壁机器人的实验样机.采用超高压纯水射除锈系统进行了综合除锈实验,试验结果表明:选用的除锈系统参数配置合理,超高压水射流除锈成套系统搭建方案可行.     

新型船舶壁面除锈爬壁机器人动力学建模与分析

设计一种履带式永磁真空混合吸附的船舶壁面除锈爬壁机器人,该机器人具有负载大、本体重特点,且机器人负载质量以及重心位置随爬壁高度变化.根据机器人爬壁运动原理,建立机器人沿船舶壁面上爬和转弯的动力学模型,运用模糊优化理论对模型进行优化和仿真分析,规划机器人的安全工作范围,分析机器人在典型爬壁高度下的驱动上爬能力,讨论在理论转矩、最大转矩和额定转矩下的机器人上爬的高度与角度关系,研制试验样机进行爬壁转弯试验、定负载上爬试验和变负载上爬试验.仿真和试验结果表明,机器人动力学优化模型可靠,运动性能受永磁吸附力、真空力、射流反击力等影响很小,而受本体重力、爬壁高度和壁面倾角影响较大,所规划的机器人安全工作范围合理.     

除锈爬壁机器人位姿分析与纠偏技术

根据除锈机器小车在钢铁立面上进行水平行走动作时容易出现位置偏移和姿态倾斜的现象,专门设计出一套机器人位姿纠偏控制系统.该系统主要包括除锈爬壁机器人的本体结构、机器人控制系统、以及纠偏控制中的关键检测元件的阐述介绍;构建车体静力学模型,深度剖析机器人位姿倾斜问题的产生原因;借助激光测距系统,建立位姿倾斜时的数学模型,分析其纠偏原理.本爬壁除锈机器人纠偏控制系统基于激光测距系统和电机反馈信息结合PID纠偏算法,通过PLC控制,达到运动过程中自动纠偏的目的,对小车位置偏移和姿态倾斜问题有一定的改善.并且通过仿真实验和现场样机测试证明了该纠偏控制系统的有效和实用性.     

大型承压设备爬壁机器人磁桥设计和试验研究

针对大型承压设备轮式爬壁机器人磁轮吸附力不足的问题,对爬壁机器人磁吸附结构进行了优化设计与实验研究。通过爬壁机器人受力状态及吸附力要求的物理分析,提出了磁轮与磁桥结构相结合的磁吸附方式;利用建立的有限元仿真模型,确定了最佳永磁体长度、高度、宽度等规格参数,并研究了磁桥与容器壁面空气间隙对爬壁机器人吸附力的影响;设计磁吸附力测试装置进行了实验,然后与有限元仿真结果进行了对比。研究结果表明:该磁桥结构能够为轮式爬壁机器人提供充足的吸附力,能避免机器人爬行过程中出现的向上爬行打滑和横向爬行侧滑问题。     

履带式船舶除锈爬壁机器人关键机构设计

研制了一种履带式船舶除锈爬壁机器人.该机器人本体和负载质量较大,对吸附机构的驱动性能要求较高.设计了爬壁机器人吸附机构,选择了磁性材料、确定了磁路结构并实现橡胶封装;设计了爬壁机器人传动机构,选择了传动方式,确定了链条张紧装置;选择了关键驱动部件.样机试验表明,爬壁机器人结构和工艺设计合理,工作状况良好.     

海上平台外壁面爬壁除锈机器人结构设计

针对海上平台人工除锈作业所存在的作业效率低、风险高、劳动强度大等方面问题,设计了一种可代替人工作业的爬壁除锈机器人结构.根据海上平台实际工况,对机器人吸附方式及爬行方式分析后,确定了机器人爬行运动方案.以机器人爬行运动原理为依据,完成了机器人前后腿组机构、作业臂机构、旋转驱动机构3个部分的结构设计;为防止机器人出现失稳情况,针对机器人实际作业工况进行了3种常见失稳状态下的稳定性分析,计算出机器人稳定吸附于平台壁面所需电磁吸附力参数,进而得出了选用的电磁铁吸力所能满足的实际工况范围.所研究设计的爬壁机器人具有结构紧凑、驱动灵活、吸附可靠等特点,为海上平台外壁面除锈作业提供了技术方案.     

超高压旋转清洗盘的设计及密封分析

设计了一种大型壁面清洗除锈爬壁机器人用的超高压旋转清洗盘,介绍了该旋转清洗盘的结构及工作原理,并针对清洗盘旋转密封的设计进行了计算和分析。实际的应用表明,该清洗盘能够满足泄漏量小、除锈效率高、即除即干的工作要求。     

纯水射流除锈性能的仿真对比分析与试验研究

建立了纯水射流冲击的数学模型,模拟了纯水射流冲击速度场。针对冲击性能,仿真分析了不同压力、不同口径和不同靶距的流场特性,根据冲击性能仿真分析结果提供的参数进行试验,运用扫描电镜对除锈形貌进行观测,结果表明:射流压力、射流口径、射流靶距等参数对冲击性能影响较大。根据仿真分析得到的优化参数试验,表明超高压纯水射流除锈效果较好。     

高压水射流切割效能研究

高压水射流切割效能受到多方面的影响,针对目前使用的高压水射流设备和技术,分析了影响高压水射流切割效能的因素,并提出一些提高措施。     

A disc brake test stand for measurement of airborne wear particles

During braking, there is wear on both the rotor and the pads. This process generates particles that may become airborne. In field tests, it is difficult to distinguish these particles from others in the surrounding environment. Therefore, a laboratory test stand has been designed which allows control of the cleanliness of the surrounding air. The test stand consists of a front right brake assembly mounted in a sealed chamber. A braking load is applied by a pneumatic system and the rotor, which has been pre‐conditioned with a rust layer to simulate a car standing parked overnight in a wet environment, is driven by an electric motor. The number and size of airborne wear particles are then measured. This experimental set‐up has been verified by an initial test series performed at low braking loads. The results suggest that this test stand can be used to study rust layer removal from the rotor. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

雷达研制生产过程的防锈蚀探讨

针对雷达研制生产过程中可能出现的各种涂覆质量问题与锈蚀情况,从物资采购、结构设计、工艺措施、生产过程防护与管理等方面进行合理的锈蚀原因分析和锈蚀鉴别。并有针对性地提供最佳解决方法和预防措施,切实做好雷达生产过程的防锈蚀工作,强调雷达研制厂所和相关配套厂家共同提高外观涂覆质量的重要性。     

火电厂管道清灰装置的控制工程设计

热电厂输灰管道结垢问题已严重影响火电厂的正常运行,其中管道内壁平均要两年酸洗一次,成本很高,环境污染和管道腐蚀均比较严重。以机械,电器,液压技术为基础,运用控制理论,设计管道清洗器,实现机械方法的除垢,无污染、无腐蚀,而且能够实现在不停机的情况下在线清洗。     

1999年美国水射流技术扫描

介绍了美国水射流技术的发展概况,以供国内同行参考。     

超声阵列式地下储气井专用检测系统

地下储气井的长期使用存在被锈蚀乃至爆井的危险.一种探测锈蚀程度的机电结合装置已被研制出来.测量在除去井盖的条件下进行.装置中设计了一个81阵元超声阵列探头组件,和一套匀速提升及注水(10 MHz超声耦合剂)的机械构件.电路上以频率步进脉冲调制方式,通过数字正交化、幅度均衡化以及脉冲压缩等技术的处理,获得井壁厚度探测的较...     

装甲装备黑色金属零部件超声波除锈技术研究

针对海水对装甲装备黑色金属零部件镑蚀的特点,阐述了锈层的组成、锈蚀程度及基本特征,介绍了环保、高效、安全的超声波除锈剂,规范了各种锈蚀程度的典型超声波除锈工艺,形成了黑色金属零部件除镑技术,提高了装备维护保养质量和效率.     

光学玻璃磁性复合流体抛光应力与材料去除率的实验研究

根据光学玻璃元件超精密加工技术的需求,研究自旋转式和行星旋转式磁性复合流体(MCF)抛光的应力分布和材料去除率。首先,设计可实现自旋转和行星旋转抛光装置,搭建抛光实验平台;然后,进行自旋转式和行星旋转式MCF抛光实验,通过自行设计抛光应力分布测试实验分析了两种抛光方式的应力分布规律;最后,通过定点抛光实验,对抛光前后的工件表面轮廓进行检测,计算并分析两种抛光方式的材料去除率。实验结果表明,立式的两种抛光方式,正应力均明显大于剪切应力,工件外侧受到的剪切应力大于中心受到的剪切应力,行星式抛光的材料去除率明显大于自旋转式抛光的材料去除率。