张渊虎 陈绍娟

(甘肃建投装备制造有限公司，甘肃 兰州 730050)

塔外升降机抱塔机构及连接件结构设计与改进

张渊虎 陈绍娟

(甘肃建投装备制造有限公司，甘肃 兰州 730050)

对塔筒风电升降机抱塔机构以及连接件进行了分析，探讨了影响其设计的因素，通过研究升降机对齿条直线度的要求及解决方法，提出了对塔筒的保护措施，对其设计有一定的借鉴作用。

抱塔机构，连接件，升降机，成本

1 抱塔机构与塔筒相贴合部分的现状与改进措施

抱塔机构和连接件是塔筒升降机非常重要的一个部件，通过它们和齿条可以将风电塔筒升降机固定到塔筒上以便于在塔筒表面进行运行，从而达到对塔筒表面进行补修，检测，清洗等工作的目的。而抱塔机构由于直接附着于塔筒表面，因此抱塔机构的表面质量直接影响着塔筒的表面质量状况，因此，抱塔机构的设计首先要保证对塔筒表面不造成破坏，而要保证抱塔机构的表面质量对塔筒不造成破坏，可对抱塔机构表面加贴橡胶层，这样有利于防止抱塔机构安装时间过长后在其内表面产生铁锈从而对塔筒造成污染，另一方面由于橡胶层相对于钢板和铝板的柔性要高，在抱塔机构拉紧时，可以起到缓冲的作用，使抱塔机构对塔筒的受力更加均匀柔和，从而既保证连接件在塔筒上对附着力的要求也实现了对塔筒的保护。而抱塔机构用相连铁链可套塑料管，塑料管颜色尽可能选用无色，一方面可以保证抱塔机构安装于塔筒表面上时塔筒的美观度，另一方面防止铁链对塔筒造成挤压，可防止雨雪对铁链的寿命影响，其次也可以及时了解管内铁链的现状，比如锈蚀、破损等情况，以便于及时发现并提出应对措施，防止恶性事故的发生，保证升降机的正常运作。

2 塔筒对抱塔机构和连接件的设计要求以及解决办法

抱塔机构安装于塔筒上时，由于塔筒一般都随塔筒高度的不同，而半径不同，因此抱塔机构在安装于塔筒上不同高度处抱塔机构半径都有所差别，见图1，但如果要通过制作不同设计半径的抱塔机构来达到安装半径要求，不仅制作成本高，耗时长，而且也不便于管理，安装也相对复杂，互换性也很差，不利于推广。因此为了达到塔筒对不同半径连接件的设计要求，可采用断焊的方式焊接折弯板和紧固板之间的焊缝，这样折弯板和紧固板之间有一定的缝隙，当连接件安装于塔筒上拉紧时，紧固板上的内应力可以得到释放，使整个抱塔机构对塔筒的紧固力更加均匀，也防止抱塔机构产生变形而对塔筒造成破坏，另一方面可以完成用同一种抱塔机构实现整个塔筒或部分高度的塔筒对其的安装要求。即使对于特殊结构的塔筒也可以用同一种抱塔机构实现安装。这样不但便于生产、制造、运输、管理以及安装，也大大降低了相关成本，标准互换性也大大提高，使产品更有利于推广。

3 现有产品的连接拉紧方式和改进措施

现有产品连接件之间通过手扳葫芦连接，成本高，分量重，如图2中抱塔机构连接用手扳葫芦进行拉紧，手扳葫芦可用正反螺旋杆和正反螺旋套代替。因此可采用正反螺旋杆和正反螺旋套配合来实现连接件之间的拉紧，不仅可以代替手扳葫芦来实现这一功能，而且相对于手扳葫芦调节精度更高，拉紧力也完全可以达到整个升降机对抱塔机构拉紧力的要求，安全可靠，这种拉紧方式需要对不同型号的塔筒做数据分析，以此来确定一定范围高度连接件之间铁链的长度，但其制作成本相对手扳葫芦要低的多，而且重量要比手扳葫芦轻的多，运输也方便，并且美观简洁，更加实用。

4 升降机对齿条直线度的要求以及解决办法

连接件通过与齿条连接，而升降机则附着于齿条上，通过驱动机构来驱动升降机在齿条上上下行走，所以整个塔筒上齿条安装后的齿条的直线度对升降机的运行情况起很大的决定性作用，如果齿条安装后直线度差，则升降机在运行过程中不但噪声大，而且运行也不平稳，对驱动轮的磨损加剧，增加了驱动机构的运行负担，工作人员也不能安心乘坐以及工作，也加剧了整个机构的寿命损耗，而连接件在制作的过程中也很难保证每个连接件都能够达到很高的要求和标准，因此，可将连接件上与齿条相对应连接的孔改为长条孔，将连接件与抱塔机构相对应的连接孔也改为长条孔，成为图3所示的结构，这样可以实现连接件与齿条之间进行上下左右相对应孔的连接调整。通过相关设备，比如高度仪、经纬仪，来保证齿条安装后在塔筒上的直线度和垂直度，从而使升降机更加平稳的运行，提高用户的操作舒适感，延长升降机寿命，也便于升降机的推广使用。

5 成本对比及安全性能对比分析

表1 风电塔筒外用升降机用手扳葫芦机构成本计算

表2 风电塔筒外用升降机用正反螺旋机构成本计算

通过表1和表2的成本对比以及计算，可以得出一圈风电塔筒外用升降机用正反螺旋机构成本要比一圈风电塔筒外用升降机用手扳葫芦机构成本低688元，一圈风电塔筒外用升降机用手扳葫芦机构成本亦是一圈风电塔筒外用升降机用正反螺旋机构成本的3.5倍，仅以1.5 MW风电塔筒为例，塔筒高为62 m，所需抱塔机构数为34圈，若用手扳葫芦机构则需要费用962×34=32 708元，而用正反螺旋机构代替则需要费用244×34=8 296元，光这一项费用就比手扳葫芦机构少32 708-8 296=24 412元，而这也仅仅是一台风电塔筒上安装所发生的差价，一旦市场成熟，其中所蕴含的价值不可估量。

通过对比可得出，正反螺旋机构相较手扳葫芦机构不仅成本价格低的多，同时安全性能也要优于手扳葫芦机构，可放心安装使用。

正反螺旋机构在风电塔筒上的理论使用图见图4。

6 结语

通过改进抱塔机构和连接件的结构形式，完全可以达到升降机对其的要求，从而使整个机构运行更加平稳，用户操作舒适度提高，实现对塔筒进行保护的目的，有利于塔外升降机的推广使用。

[1] 孙 恒，陈作模，葛文杰.机械原理[M].第7版.北京:高等教育出版社，2006.

[2] 濮良贵，纪名刚.机械设计[M].第8版.北京:高等教育出版社，2006.

[3] 刘鸿文.材料力学(Ⅰ、Ⅱ)[M].第4版.北京：高等教育出版社，2004.

[4] DB62/T 2265—2012，风电塔架专用升降机技术规范[S].

On design and improvement of holding part and connection pieces of outside elevators

Zhang Yuanhu Chen Shaojuan

(GansuConstructionEquipmentManufacturingCo.,Ltd,Lanzhou730050,China)

The paper analyzes the holding parts and connection pieces of tower wind electricity elevator, explores the factors influencing its design, and points out the protection measures of the tower according to the requirements for the elevator of rack and straightness and solutions, so as to provide some reference for its design.

holding part, connection piece, elevator, cost

2014-12-13

张渊虎(1986- )，男，助理工程师； 陈绍娟(1984- )，女，助理工程师

1009-6825(2015)06-0214-02

TH211.6

A