利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置及对接方法制造方法及图纸

利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置及对接方法，用于风力发电机叶轮和主机定位对接，由正负球面电磁铰接机构、正负球面沿管口中心线伸缩移动机构和引导绳机构构成，设置两个直径相同的球面，一个为外多半球面体（1），内置电磁铁（21），另一个为少半球壳体（2），用一种正棱锥框架伸缩机构将它们分别置入于两个空中对接管口内。方法是：在多半球面体（1）和少半球壳体（2）的中心线位置各贯通一穿绳孔，并穿入一拉绳（6），先用拉绳使两对接管口靠近，通过磁力，使多半球面体（1）和少半球壳体（2）产生磁性球面铰功能，完成间接对接。接下来逐渐向管口内收缩正棱锥框架伸缩机构，完成两空中管口的直接对准，折叠收束安装设备。

Horizontal docking device and docking method of air nozzle positioned by magnetic spherical hinge

The horizontal docking device and docking method of air pipe orifice positioned by magnetic spherical hinge are used for positioning and docking of wind turbine impeller and main engine. It consists of positive and negative spherical electromagnetic hinging mechanism, positive and negative spherical telescopic moving mechanism along the central line of pipe orifice and guiding rope mechanism. Two spherical surfaces with the same diameter are set up, one is an outer multi-hemisphere (1), an internal electromagnet (21), and the other is built-in. In order to reduce the number of hemispheric shells (2), a pyramidal frame telescopic mechanism is used to place them into two air docking nozzles respectively. The method is that a rope hole is penetrated at the center line of the polyhedron (1) and the less hemispheric shell (2), and a pull rope (6) is penetrated. First, two pairs of nozzles are made close to each other by the pull rope. Through the magnetic force, the magnetic spherical hinges of the polyhedron (1) and the less hemispheric shell (2) are produced, and indirect butting is completed. Next, the telescopic mechanism of the pyramidal frame is gradually contracted to the orifice of the pipe to complete the direct alignment of the two air orifices and fold the installation equipment.

【技术实现步骤摘要】
利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置及对接方法
本专利技术涉及能将空中悬吊的大型管口两两水平对接的技术，该技术主要用于风力发电机叶轮和主机高效定位对接等安装设备，属于机械装备领域。
技术介绍
随着大型装备制造业的蓬勃发展，一些大型管状零部件被起吊后在高空安装很常见。但管口对接定位难度大，安装效率低，特别是大型风力发电机，叶轮形体庞大，重达数十吨，叶轮轮毂管口与发电机主轴管口在空中对接难度大。高空作业危险性大，同时耗时长，设备碰撞损伤率也较高，目前国内还没有有效解决这一问题的技术及其方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置及对接方法。本专利技术是利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置及对接方法，利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置，包括球冠内外表面电磁铰接机构、球冠内外表面沿管口中心线的伸缩装置和引导绳机构，球冠球面电磁铰接机构主要由半径相同的球冠外表面31和球冠内表面32以凹凸球面铰的配合方式构成，其中球冠外表面31的面积大于球冠内表面32的面积；球冠外表面31位于多半球面体1，球冠内表面32位于少半球壳体2，第一管口3和第二管口4在空中对接，多半球面体1的第一中心线8和少半球壳体2的第二中心线8'必须分别与两个对接管口的第三中心线13和第四中心线13'共线，且至少使球冠外表面31或球冠内表面32中的其中之一能沿所在管口中心线前后移动，或两者都能沿所在管口中心线前后移动；正棱锥式伸缩装置的正棱锥是正三棱锥，或者正四棱锥，或者正五棱锥；正棱锥式伸缩装置中包括侧棱同步伸缩机构和底部伸缩机构；球冠外表面31、球冠内表面32沿管口中心线的伸缩装置由两个正棱锥式伸缩装置组成，或者由一个正棱锥式伸缩装置和一个独立的平面星形伸缩装置组成。本专利技术的利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接方法，其步骤为：（1）首先将装有正负球面的正三棱锥伸缩机构、拉绳、夹绳器及与本设备相关的液压管、液压端口或手提液压泵准备好，将其安装在相应的对接管口内，将安有收绳器16的第一绳孔5或第二绳孔5'中传入拉绳6，并将拉绳传出的一段留有较多余量；将电源插头插入电磁铁插座中；（2）管口吊起：通过起重机将第二管口4提升到与第一管口3相平位置；（3）穿绳牵引：装有收绳器16管口内的安装人员把从第一绳孔5中穿出的拉绳6一端扔向对面的管口内，对面管口内的安装人员再把拉绳6从第二绳孔5'穿出，拉紧，并用夹绳器17固定拉绳；（4）收紧拉绳：安装人员摇转收绳器摇把14收卷拉绳6，使多半球面体1和少半球壳体2逐渐靠近；（5）磁性铰接：当距离足够靠近时，半球面体1和少半球壳体2磁性相吸，形成球面铰，实现间接对接；当两管口平齐，并实现间接对接时；或者两管口的第四中心线13成不同夹角α的情况，由多半球面体1和少半球壳体2形成的磁性球面铰能够适应预设范围内的不同夹角情况，也能适应两管口法兰盘在螺孔对接时，管口绕着第四中心线13微调转动；（6）直接对准：当两管口实现间接对接后，须逐步收缩两正棱锥的侧棱同步伸缩杆7，使两管口完成直接对准；（7）设备卸离：当两管口直接对接安装完成后，卸离安装设备。本专利技术的有益之处是：1.大口径管口高空对接作业定位难度大，本专利技术采用分步对接，由间接对接到直接对齐，由柔性对接到刚性对齐，循序渐进，使两对接管口之间不发生直接碰撞，安全性高，无损伤。2.本专利技术采用拉绳、球面铰接技术和收缩机构作为空中管口对接定位的安装设备，设备体形小、重量轻，尤其是采用液压或气压伸缩机构，方便卸离和折叠收束。3.由于风力发电机安装高度很高，起重机起重臂很长，它对被吊物件的上下精度控制较高，但起重臂左右摆动角度精度控制相对低。本专利技术采用球面电磁性铰接技术具有球面关节机能，不但能防止两管口刚性碰撞，还能适应管口方向在精确对准时左右方向不一致的问题。4.拉绳不但能使对接管口相互靠近，绳拉直后，其直线走向对起重机作业人员还有直观的升降定位参考作用。5.在野外进行风电设备安装作业，现场的电源、起吊设备、电机中的液压设备等资源较多。所以，本安装定位装置在功能使用中充分利用了这些现场资源，使野外设备利用率高，节省运输及安装成本。附图说明图1是多半球面体和少半球壳体球面铰接组合立体图，图2是多半球体和少半球壳体沿轴线爆炸图，图3是多半球体的主视图，图4是图3中的A-A剖面图，图5是两个正三棱锥同步伸缩机构结构立体图，图6是本专利技术专利中两个正三棱锥同步伸缩机构安装在两对接管中的立体图，图7是本专利技术专利中正三棱锥框架底部中心联接件和其中一个底部伸缩杆的爆炸图，图8为装有多半球面体的正三棱锥同步伸缩机构收束状态立体图，图9为装有少半球壳体的正棱锥同步伸缩机构收束状态立体图，图10为实现两管口对接的流程图，图11是两正三棱锥同步伸缩机构用于空中两管口对接状态的俯视图，图12是磁性球面铰对接后管口中心线成不同夹角的情况的俯视图，图13是空中对接管口完成直接对准时的状态立体图，图14是正三棱锥同步伸缩机构和独立查形支架中心线共线立体图，图15是独立Y形伸缩机构的一爆炸立体图，图16是独立Y形同步伸缩机构折叠收束状态立体图，图17是发电机叶轮轮毂主管口与发电机主轴管口通过拉绳牵引时的立体图，图18是发电机叶轮轮毂主管口与发电机主轴管口间接对接后的立体图。附图标记及对应名称为：1.多半球面体，2.少半球壳体，3.第一管口，即空中固定管口，4.第二管口，即空中悬吊管口，5.第一绳孔，即多半球面体拉绳孔，5'.第二绳孔，少半球壳体拉绳孔，6.拉绳，7.侧棱同步伸缩杆，即正三棱锥框架侧棱同步伸缩杆，8.第一中心线，即多半球面体中心线，8'.第二中心线，即少半球壳体中心线，9.底部中心连接件轴，即正三棱锥框架底部中心连接件轴，10.底部星形伸缩杆，即正三棱锥框架底部星形伸缩杆，11.星形伸缩杆中心连接件，即正三棱锥框架底部星形伸缩杆中心连接件，12.中心连接件长园孔，即正三棱锥底部星形伸缩杆中心连接件长园孔，13.第三中心线，即空中固定管口中心线，13'.第四中心线，即空中悬吊管口中心线，14.收绳器摇把，15.顶脚，16.收绳器，17.夹绳器，18.电磁铁接电插座，19.液压管接口，20.正三棱锥底面伸缩杆限位插孔，21.多半球面体内电磁铁，22.电磁铁线圈组，23.多半球面体托架，23'.少半球壳体托架，24.风力发电机叶轮轮毂主管口，25.风力发电机主轴管口，26.独立Y形同步伸缩杆上平面，27.独立Y形同步伸缩杆，28.独立Y形同步伸缩杆长园孔，29.半球面体或少半球壳体托架托架法兰盘，30.托架铰轴，31.球冠外表面，32.球冠内表面。具体实施方式如图1~图6所示，本专利技术是利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置及对接方法，利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置，包括球冠内外表面电磁铰接机构、球冠内外表面沿管口中心线的伸缩装置和引导绳机构，球冠球面电磁铰接机构主要由半径相同的球冠外表面31和球冠内表面32以凹凸球面铰的配合方式构成，其中球冠外表面31的面积大于球冠内表面32的面积；球冠外表面31位于多半球面体1，球冠内表面32位于少半球壳体2，第一管口3和第二管口4在空中对接，多半球面体1的第一中心线8和少半球壳体2的第二中心线8'必须分别本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置，包括球冠内外表面电磁铰接机构、球冠内外表面沿管口中心线的伸缩装置和引导绳机构，其特征在于球冠球面电磁铰接机构主要由半径相同的球冠外表面（31）和球冠内表面（32）以凹凸球面铰的配合方式构成，其中球冠外表面（31）的面积大于球冠内表面（32）的面积；球冠外表面（31）位于多半球面体（1），球冠内表面（32）位于少半球壳体（2），第一管口（3）和第二管口（4）在空中对接，多半球面体（1）的第一中心线（8）和少半球壳体（2）的第二中心线（8'）必须分别与两个对接管口的第三中心线（13）和第四中心线（13'）共线，且至少使球冠外表面（31）或球冠内表面（32）中的其中之一能沿所在管口中心线前后移动，或两者都能沿所在管口中心线前后移动；正棱锥式伸缩装置的正棱锥是正三棱锥，或者正四棱锥，或者正五棱锥；正棱锥式伸缩装置中包括侧棱同步伸缩机构和底部伸缩机构；球冠外表面（31）、球冠内表面（32）沿管口中心线的伸缩装置由两个正棱锥式伸缩装置组成，或者由一个正棱锥式伸缩装置和一个独立的平面星形伸缩装置组成。

【技术特征摘要】
1.利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置，包括球冠内外表面电磁铰接机构、球冠内外表面沿管口中心线的伸缩装置和引导绳机构，其特征在于球冠球面电磁铰接机构主要由半径相同的球冠外表面（31）和球冠内表面（32）以凹凸球面铰的配合方式构成，其中球冠外表面（31）的面积大于球冠内表面（32）的面积；球冠外表面（31）位于多半球面体（1），球冠内表面（32）位于少半球壳体（2），第一管口（3）和第二管口（4）在空中对接，多半球面体（1）的第一中心线（8）和少半球壳体（2）的第二中心线（8'）必须分别与两个对接管口的第三中心线（13）和第四中心线（13'）共线，且至少使球冠外表面（31）或球冠内表面（32）中的其中之一能沿所在管口中心线前后移动，或两者都能沿所在管口中心线前后移动；正棱锥式伸缩装置的正棱锥是正三棱锥，或者正四棱锥，或者正五棱锥；正棱锥式伸缩装置中包括侧棱同步伸缩机构和底部伸缩机构；球冠外表面（31）、球冠内表面（32）沿管口中心线的伸缩装置由两个正棱锥式伸缩装置组成，或者由一个正棱锥式伸缩装置和一个独立的平面星形伸缩装置组成。2.根据权利要求1所述的利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置，其特征在于在多半球面体（1）或少半球壳体（2）装有电磁铁（21），或两者都装有电磁铁（21），电磁铁线圈组（22）的中心线能与多半球面体（1）的第一中心线（8）或少半球壳体（2）的第二中心线（8'）共线；通电时多半球面体（1）和少半球壳体（2）能形成磁性球面铰。3.根据权利要求1所述的利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置，其特征在于沿多半球面体（1）的第一中心线（8）和少半球壳体（2）的第二中心线（8'）各设置贯通多半球面体（1）的第一绳孔（5）和贯通少半球壳体（2）的第二绳孔（5'），绳孔中心线与电磁铁线圈组（22）的中心线共线。4.根据权利要求1所述的利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置，其特征在于球冠内外表面沿管口中心线的伸缩移动机构包括正棱锥框架的底部伸缩机构和侧棱同步伸缩机构，其中，正棱锥框架的底部伸缩机构是由以底部中心连接件（11）为支架的多个同步液压伸缩杆（10）构成，每个同步液压伸缩杆（10）上都设有液压管接口（19）；位于底部的所有同步伸缩杆（10）和底部中心连接件（11）以长圆孔铰接方式联结，同步液压伸缩杆（10）的末端和顶脚（15）连接，顶脚（15）的底部为锯齿状；正棱锥框架底部伸缩机构能够在液压作用下同步伸长，使其底部所有顶脚（15）都顶压在管口内壁上，从而使正棱锥框架固定在管口内；正棱锥框架的侧棱同步伸缩机构是由多个侧棱同步伸缩杆（7）与多半球面体托架（23）或少半球壳体托架（23'）通过托架铰轴（30）连接构成，多半球面体（1）和少半球壳体（2）通过多半球面体托架（23）和少半球壳体托架（23'）安装在由侧棱同步伸缩杆（7）组成的正棱锥锥顶上；侧棱同步伸缩杆（7）和同步液压伸缩杆（10）数量相等，每个侧棱同步伸缩杆（7）上都设有液压管接口（19）。5.根据权利要求1和4所述的利用磁性球面铰定位的空中管口水平对接装置，其特征在于多半球面体（1）依托多半球面体托架（23）支撑，少半球壳体（2）依托少半球壳体托架（23'）支撑；多半球面体托架（23）和少半球壳体托架（23'）上设有至少3个托...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵得成，宋松霖，裴金海，陈文，刘伟，
申请(专利权)人：北方民族大学，
类型：发明
国别省市：宁夏,64