新型全自动五吨电力变压器卧式绕线机的研制与开发

论文摘要

我国电力工业的大力投入,推动着变压器制造水平的快速发展。变压器专用设备的技术水平在某种程度上也反映着变压器的制造水平,因此,大力推动变压器专用设备的发展是制造高性能、高水平变压器的有力保证。作为变压器制造的核心工序,绕线机的技术水平对线圈的绕制质量及对整个变压器极为关键。因此,开发研制性能优良、价格低廉的全自动绕线机具有重要意义。本文应用现代设计方法对新型全自动五吨电力变压器卧式绕线机进行了研究和开发,对并行设计、虚拟设计、有限元法在设计中的综合应用进行了积极探索。为缩短产品开发周期、提高产品质量、降低产品成本,进而达到增强企业竞争能力现代产品设计中采用并行设计。电力变压器卧式绕线机整机设计过程中采用并行设计方法,组成了由机械设计人员、电气设计人员、装配人员、使用人员、销售人员、维修人员组成的设计小组,这样在产品开发的初期阶段,整机的设计从一开始就考虑产品整个生命周期的所有环节,包括产品的工艺规划、制造、装配、检验、销售、使用、维修到产品的报废,建立产品寿命周期中各个阶段性能的继承和约束关系及产品各个方面属性间的关系,以追求产品在寿命周期全过程中的其性能最优化。在设计阶段同时进行工艺（包括加工工艺、装配工艺和检验工艺）过程设计,并对设计结果进行计算机仿真,直至加工出产品样机,提高了产品设计、制造的一次成功率。电力变压器卧式自动绕线机采用pro/E的自顶向下（top-down）的设计方案,先进行整机主骨架模型设计,再进行主轴箱、尾座、床身等各组件部分设计,最后分解到进行元件设计,并对各零部件进行了总体装配。设计过程中通过采用虚拟设计和虚拟样机技术,使得在设计与制造中能尽早发现样机的缺陷和不足,从而改进设计。寻求最优化是产品设计的目标,这是当前我国设计人员的一大薄弱环节,大部分的设计人员仍停留在经验和类比设计阶段,导致产品出现粗、大、笨现象。本文应用ANSYS和优化技术来解决自动绕线机开发过程中遇到的结构参数最优化难题。通过对箱体进行几何建模、划分网格、施加负载、确定优化变量,最后经优化循环得出箱体结构参数的最优值,使箱体的总重相对经验设计值下降,大大节省了成本,效果显著。现代产品的设计是基于知识的设计,只有不断加强现代设计技术的理论和方法的研究,在工作中有积极地应用现代设计技术和手段,才能在国际化的竞争中处于不败之地。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的及意义
• 1.2 变压器行业绕线机技术
• 1.2.1 常用的电力变压器绕线机种类
• 1.2.2 电力变压器自动绕线机的主要特点
• 1.3 关键技术及与国外设备的比较
• 1.4 存在的问题
• 1.4.1 国内绕线机的现状及存在的问题
• 1.4.2 国外绕线机的特点
• 1.5 本课题的主要研究内容
• 第2章 并行设计在产品研制过程中的应用
• 2.1 概述
• 2.1.1 并行设计的基本概念
• 2.1.2 传统设计过程与并行设计过程
• 2.1.3 本课题并行设计运行模式
• 2.2 本课题并行设计实施的关键技术
• 2.2.1 集成产品开发团队
• 2.2.2 并行设计的建模与仿真
• 2.2.3 Pro/INTRALINK在并行设计过程中的应用
• 2.2.4 应用CAD/CAM/CAE技术,做到无图纸生产
• 2.3 本章小结
• 第3章 电力变压器卧式自动绕线机总体设计及关键部件设计
• 3.1 电力变压器的基本结构与线圈绕制工艺要求
• 3.1.1 电力变压器的基本原理
• 3.1.2 电力变压器的基本结构
• 3.1.3 变压器线圈制造工艺流程
• 3.1.4 基本技术参数
• 3.2 样机研制基本路线
• 3.3 总体设计基本要求
• 3.4 电力变压器卧式自动绕线机总体方案设计背景分析
• 3.5 电力变压器卧式自动绕线机的总体设计
• 3.6 本机主要部件设计
• 3.6.1 主轴箱
• 3.6.2 尾座
• 3.6.3 床身
• 3.6.4 电气控制部分
• 3.7 本章小结
• 第4章 变压器自动绕线机的虚拟设计
• 4.1 概述
• 4.2 虚拟设计
• 4.2.1 电力变压器卧式自动绕线机的结构设计及工作原理
• 4.2.2 建立产品的装配模型
• 4.2.3 零部件建模
• 4.2.4 总体装配
• 4.2.5 干涉检查
• 4.3 完善的Pro/E与ADAMS接口技术
• 4.3.1 模型传递前的调整
• 4.3.2 模型传递后的修正
• 4.4 本章小结
• 第5章 箱体的有限元分析
• 5.1 前言
• 5.2 ANSYS的分析流程
• 5.3 部件有限元分析的必要性
• 5.4 三维实体有限元模型的简化
• 5.5 有限元模型的建立
• 5.5.1 有限元分析单元的选择
• 5.5.2 有限元网格的划分
• 5.6. 边界条件的处理
• 5.6.1 施加约束
• 5.6.2 载荷处理
• 5.7 求解及结果分析
• 5.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表